納米流動(dòng)的分子動(dòng)力學(xué)模擬及其在混凝土中氯離子微觀擴(kuò)散中的應(yīng)用.pdf

1、隨著科技的發(fā)展，需要了解納米尺度下流體流動(dòng)及納米通道中粒子輸運(yùn)的特性。本文采用分子動(dòng)力學(xué)方法，對(duì)納米通道中流體流動(dòng)及混凝土納米孔隙中氯離子擴(kuò)散問(wèn)題進(jìn)行了模擬分析。
　　 首先，論文介紹了分子動(dòng)力學(xué)模擬的基本原理，闡述了分子動(dòng)力學(xué)模擬的詳細(xì)步驟，并對(duì)分子動(dòng)力學(xué)模擬過(guò)程中的一些技巧進(jìn)行了說(shuō)明。具體介紹了分子動(dòng)力學(xué)的特點(diǎn)及適用范圍，論述了分子動(dòng)力學(xué)是進(jìn)行納米尺度研究分析的有效方法。
　　 其次，論文以平板型納米通道內(nèi)流體為研究

2、對(duì)象，采用分子動(dòng)力學(xué)模擬方法，探討了通道中流體分子數(shù)密度的分布特征，分析了其形成原因。重點(diǎn)考察了納米通道中分子數(shù)密度分布的影響因素，證實(shí)了壁面浸潤(rùn)性和系統(tǒng)溫度大小會(huì)影響通道中流體分子數(shù)密度分布，而通道中流體的流動(dòng)速度卻不影響數(shù)密度的分布。分析了納米通道內(nèi)的流動(dòng)特征，發(fā)現(xiàn)在密度震蕩區(qū)的流動(dòng)性質(zhì)很特殊，不能通過(guò)經(jīng)典流體力學(xué)理論預(yù)測(cè)。對(duì)于寬度為5個(gè)特征長(zhǎng)度的納米通道，當(dāng)壁面發(fā)生勻速相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，其間流體的速度分布受通道壁面浸潤(rùn)性影響：當(dāng)浸潤(rùn)性較

3、小時(shí)，通道中速度呈線性分布，而當(dāng)浸潤(rùn)性較大時(shí)，通道中速度分布形式卻不為直線。浸潤(rùn)性還會(huì)影響到納米通道中的速度滑移現(xiàn)象，浸潤(rùn)性越大的通道中滑移速度越小。對(duì)于納米尺度下的Poiseuille流動(dòng)，納米通道中流動(dòng)速度分布形式受通道中流動(dòng)速度大小的影響，當(dāng)速度較小時(shí)，通道中速度成拋物線形狀分布，而隨著速度的增大，通道中的速度分布形式逐漸轉(zhuǎn)向活塞頭形狀分布。
　　 第三，論文對(duì)納米圓柱繞流進(jìn)行了分子動(dòng)力學(xué)模擬，考察了尾跡流場(chǎng)特點(diǎn)，探討了漩

4、渦形成的機(jī)理。模擬發(fā)現(xiàn)，來(lái)流速度大小會(huì)影響尾跡的形式。當(dāng)速度較大時(shí)，在圓柱后最初會(huì)同時(shí)形成兩個(gè)對(duì)稱的漩渦，此對(duì)漩渦在向下游移動(dòng)的過(guò)程中很不穩(wěn)定，其中一個(gè)漩渦迅速消散，而另一個(gè)漩渦則繼續(xù)向下游移動(dòng)。隨后圓柱后邊會(huì)逐個(gè)產(chǎn)生漩渦并脫落，尾跡與卡門渦街類似。當(dāng)速度較小時(shí)，流體貼著圓柱流過(guò)，圓柱后無(wú)漩渦出現(xiàn)。
　　 最后論文對(duì)氯離子在混凝土孔隙中的擴(kuò)散現(xiàn)象進(jìn)行了分子動(dòng)力學(xué)模擬分析，結(jié)果發(fā)現(xiàn)混凝土孔隙壁面中結(jié)合氯離子會(huì)影響溶液中各種離子的分