介觀尺度下納米流體的研究與模擬.pdf

1、目前，不論是在微觀還是宏觀領域，對散熱制冷的要求越來越高。納米流體，作為新一代傳熱冷卻介質的代表，由于其表現出穩(wěn)定性好、導熱性高、不易堵塞微通道以及減少腐蝕和節(jié)約能量等特點，越來越成為眾多專家學者的研究重點。然而納米流體的強化傳熱機理還不是很明確，這將大大阻礙人們對其有效的開發(fā)和使用。
　　 現代計算機的發(fā)展使得可以采用分子動力學等微觀模型代替實驗米研究納米流體，分子動力學因其能夠詳細描述粒子的微觀運動而得到廣泛運用，但是大量的

2、粒子導致計算量的增加又對計算速度提出了新的挑戰(zhàn)。另一方面介觀模型既能反映流體的流動和傳熱特性，又不會如分子動力學那樣帶米很大的計算量，因此越來越多的應用到計算流體力學中。本文首先分別介紹了兩種介觀方法：格子Boltzmann方法和多粒子碰撞動力學方法，并分別采用這兩種方法進行了流體的流動和熱傳導模擬計算。在納米流體中納米粒子是我們最關注的對象，相對于外圍的液體粒子其數目是很小的，因此我們可以使用分子動力學來分析納米粒子，而對其外圍液體粒

3、子采用介觀模型。格子Boltzmann方法是基于離散基礎上的計算粒子分布函數的介觀方法，每個時刻其粒子的速度是離散的，粒子的位置則是根據離散的速度方向運動到相鄰的格點上；而多粒子碰撞動力學方法中粒子的位置和速度都是連續(xù)值，是一種基于粒子基礎上的動力學，可以把它理解成介觀上的分子動力學，所以我們選擇后者和分子動力學結合起來組成混合分子動力學。文中采用此混合分子動力學方法模擬了液體中添加納米顆粒后的導熱系數，結果顯示由于添加了納米粒子，納米