納米孔隙氣相導(dǎo)熱系數(shù)的分子動(dòng)力學(xué)模擬.pdf

1、納米材料由于其獨(dú)特的性能，被廣泛應(yīng)用在各個(gè)方面。其中納米孔隙材料，與傳統(tǒng)的多孔材料相比，其傳熱具有微/納米尺度傳熱的特點(diǎn)，具有很好的隔熱性能。在熱科學(xué)領(lǐng)域，分子動(dòng)力學(xué)方法已發(fā)展成為原子，分子水平研究材料熱物理性質(zhì)的有效方法。國(guó)際上采用分子動(dòng)力學(xué)方法模擬物質(zhì)導(dǎo)熱過程和導(dǎo)熱性質(zhì)的研究正迅速開展起來。平衡分子動(dòng)力學(xué)和非平衡分子動(dòng)力學(xué)都已大量用于模擬物質(zhì)熱傳導(dǎo)特性，以及計(jì)算材料的導(dǎo)熱系數(shù)，針對(duì)的材料主要是固體薄膜和液體，對(duì)于使用分子動(dòng)力學(xué)計(jì)算氣

2、體導(dǎo)熱的還很少。分子動(dòng)力學(xué)通過求解以特定勢(shì)能函數(shù)相互作用的粒子的運(yùn)動(dòng)方程，可以模擬系統(tǒng)中所有粒子隨時(shí)間演進(jìn)的細(xì)致行為，并統(tǒng)計(jì)計(jì)算得到系統(tǒng)的物理參量。本文通過對(duì)納米孔氣相導(dǎo)熱系數(shù)的數(shù)值模擬，來分析其與其影響因素的關(guān)系，進(jìn)而對(duì)納米孔隔熱材料的性能優(yōu)化設(shè)計(jì)和生產(chǎn)進(jìn)行理論指導(dǎo)。
　　本文包括分子動(dòng)力學(xué)模擬的基本概念和基本理論，根據(jù)納米孔隔熱材料微觀結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，建立了納米孔隙模型，采用平衡分子動(dòng)力學(xué)方法，使用Lennard-Jones勢(shì)來描

3、述氣體間的相互作用，考慮氣體分子之間以及氣體分子與孔隙壁面間的相互作用力，編制計(jì)算程序，對(duì)納米材料孔隙中氣體的導(dǎo)熱系數(shù)進(jìn)行了模擬計(jì)算。
　　根據(jù)納米隔熱材料的特點(diǎn)和應(yīng)用范圍，本文研究的溫度范圍為250K至800K，納米孔隙尺寸為10nm至70nm，得到納米孔隙氣相導(dǎo)熱系數(shù)與其影響因素的關(guān)系。結(jié)果表明，納米孔隙氣相導(dǎo)熱系數(shù)明顯低于自由空間氣體導(dǎo)熱系數(shù)，導(dǎo)熱系數(shù)隨著溫度的降低而減??；納米孔隙越小，氣相導(dǎo)熱系數(shù)越小，并呈現(xiàn)出明顯線性規(guī)律