懸浮納米液滴蒸發(fā)行為的分子動力學(xué)模擬.pdf

1、懸浮液滴蒸發(fā)是一種普遍的自然現(xiàn)象，廣泛存在于化工、制藥和燃燒等領(lǐng)域。在噴霧干燥過程中，懸浮液滴的蒸發(fā)速率是干燥設(shè)備效率的關(guān)鍵，另外，汽油直噴式汽車發(fā)動機(jī)中懸浮燃料液滴的燃燒完全程度受液滴蒸發(fā)速率的影響，并將直接影響到熱量產(chǎn)生的多少和排出廢氣的成分。實(shí)際上，蒸發(fā)現(xiàn)象是以液滴群的形式出現(xiàn)的，而研究單個懸浮液滴的蒸發(fā)行為是其基礎(chǔ)。單液滴蒸發(fā)的研究主要集中在宏觀液滴的蒸發(fā)，通常通過實(shí)驗(yàn)的方法進(jìn)行研究。很多宏觀物理量都建立在連續(xù)性假設(shè)上，但當(dāng)液滴

2、的直徑達(dá)到納米尺寸時，連續(xù)性假設(shè)不再成立。而且現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)設(shè)備不能進(jìn)行納米液滴蒸發(fā)的研究。
　　本文采用分子動力學(xué)模擬技術(shù)，利用LAMMPS軟件研究純氬液滴、Ar-CH4混合物液滴和含有金屬顆粒氬液滴這三種類型納米液滴的蒸發(fā)行為，為懸浮納米液滴的蒸發(fā)提供初步的理論支持。分子動力學(xué)的模擬結(jié)果表明，三種類型的懸浮球形液滴在蒸發(fā)過程中都基本保持球形，模擬體系溫度越高，模擬原子數(shù)越少，液滴中固體顆粒質(zhì)量分?jǐn)?shù)越大，球形度越小。模擬參數(shù)對不同的

3、統(tǒng)計(jì)物理量影響各異。統(tǒng)計(jì)體系密度分布時，網(wǎng)格尺寸對其影響很顯著;統(tǒng)計(jì)液相原子數(shù)時，勢能函數(shù)中的截?cái)喟霃綄ζ溆绊懹葹殛P(guān)鍵。因此，在模擬過程中截?cái)喟霃绞顷P(guān)鍵參數(shù)。對于懸浮納米球形氬液滴的蒸發(fā)，模擬體系溫度越高，液滴初始直徑越小，蒸發(fā)速率越大。對于氬和甲烷的二元混合物液滴，液滴中甲烷摩爾分?jǐn)?shù)越小，總蒸發(fā)速率越大;模擬體系溫度越高，初始直徑越小，懸浮納米液滴蒸發(fā)速率越大;氣相中的惰性組分對懸浮納米液滴蒸發(fā)速率沒有影響。對于含有固體顆粒的懸浮納米