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孙杰;何亚玲;陶文泉;尹欣;王华生

采用分子动力学-包含混合模拟方法研究微通道/纳米通道流动中粗糙度对流动和热边界的影响。 （英语） Zbl 1242.76258号

国际期刊数字。方法工程。 89，第1期，2-19（2012）.
小结：我们的分子动力学-包含混合模拟方法在区域分解方面的灵活性得到了进一步验证。研究了粗糙度对液体通道流动中流动边界和热边界的影响。结果表明，由于几何结构和强烈的液固相互作用，壁面邻近区域的分子可以牢固地限制在凹坑中，导致速度剖面上的锁定边界和温度剖面上的线性梯度。锁定边界会进一步导致负滑移长度，滑移长度随渠道高度呈幂律变化。线性温度梯度以及几乎恒定的温度跳跃会导致卡皮察长度相对于通道高度的明显增加。流动摩擦分析表明，对分子的限制将等效地缩小通道，而通道需要更大的压力梯度。因此，如果流动条件保持不变，粗糙度应严格限制在与渠道高度相应收缩的范围内。最后，从计算效率方面将我们的混合模拟与全分子动力学模拟进行了比较。混合模拟的巨大优势，如独特的灵活性和组合特性，证明了其在微流体/纳米流体领域的潜在价值和应用前景。

引用于4文件

MSC公司：

76米25 其他数值方法（流体力学）（MSC2010）
76个M12 有限体积法在流体力学问题中的应用
76D05型 不可压缩粘性流体的Navier-Stokes方程

关键词：

分子动力学模拟;有限体积法;混合仿真;表面粗糙度;微流体学;纳米流体学
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\textit{J.Sun}等人，《国际数学家杂志》。方法工程89，编号1，2--19（2012；兹bl 1242.76258）
全文： DOI程序

参考文献：

[1] Gad-el-Hak，《微器件的流体力学——弗里曼学者讲座》，《流体工程杂志——ASME 121第5页的交易》（1999）·doi:10.1115/12822013年
[2] Craighead，纳米机电系统，《科学》290页1532–（2000）·doi:10.1126/science.290.5496.1532
[3] Gravesen，《微流体——综述》，《微机械与微工程杂志》3第168页–（1993）·doi:10.1088/0960-1317/3/4/002
[4] Ho，Review:MEMS及其在流量控制中的应用，流体工程杂志-ASME 118第437页的交易–（1996）·数字对象标识代码：10.1115/12817778
[5] Ho，微电子机械系统（MEMS）和流体流动，《流体力学年度评论》，第30页，第579页–（1998年）·doi:10.1146/anurev.fluid.30.1.579
[6] Lofdahl，MEMS在湍流和流量控制中的应用，《航空航天科学进展》35页101–（1999）·doi:10.1016/S0376-0421（98）00012-8
[7] Sen，《微型液-金属开关——综述》，IEEE工业电子学报56页1314–（2009年）·doi:10.1109/TIE.2008.2006954
[8] Squires，《微流体：纳升级流体物理学》，《现代物理学评论》77，第977页–（2005）·doi:10.1103/RevModPhys.77.977
[9] 陶文清何玉龙汤国力Z微型和微型通道单相流体流动和传热没有新的物理-这是一个结论吗？2008年微/纳米传热国际会议
[10] 曹，通过分子动力学模拟研究表面粗糙度对微通道内气体流动的影响，国际工程科学杂志44 pp 927–（2006）·doi:10.1016/j.ijengsci.2006.06.005
[11] Ziarani，壁面粗糙度对微通道中流体滑移的影响，纳米和微尺度热物理工程12 pp 154–（2008）·doi:10.1080/1557260802171929
[12] Mo，原子粗糙壁二维通道中流动的分子动力学模拟，《物理评论》a 42 pp 4688–（1990）·doi:10.1103/PhysRevA.42.4688
[13] Cao，通过分子动力学模拟研究表面纳米结构通道中的液体流动，《物理评论》E 74 pp 066311–（2006）·doi:10.1103/PhysRevE.74.066311
[14] Sofos，壁面粗糙度对纳米通道中流动的影响，物理评论E 79 pp 026305–（2009）·doi:10.1103/PhysRevE.79.026305
[15] 曹，气体切向动量调节系数的温度依赖性，《应用物理快报》86（2005）·doi:10.1063/1.1871363
[16] Cieplak，流体-固体界面的边界条件，《物理评论快报》第86页，第803页–（2001）·doi:10.1003/物理通讯.86.803
[17] Sun，流体-水界面流动的分子动力学研究，《物理评论快报》69页3491–（1992）·doi:10.1103/PhysRevLett.69.3491
[18] 汤普森，固体表面液体流动的一般边界条件，《自然》389 pp 360–（1997）·doi:10.1038/39475
[19] Weinan，《异质多尺度方法：综述》，《计算物理学通讯》2第367页–（2007）·Zbl 1164.65496号
[20] Mohamed，《稠密流体、微流体和纳米流体混合原子-组分方法的发展综述》，第8页，第283页–（2010年）·doi:10.1007/s10404-009-0529-z
[21] O'connell，《分子动力学-混合计算：研究复杂流体流动的工具》，《物理评论》E 52 pp R5792–（1995）·doi:10.1103/PhysRevE.52.R5792
[22] Delgado-Buscalioni，非定常流体流动中质量、动量和能量传输的连续粒子混合耦合，《物理评论》E 67第046704页–（2003）·doi:10.1103/PhysRevE.67.046704
[23] Delgado-Buscalioni，《混合分子-流体模型：在一般耦合框架内的实现》，《皇家学会哲学学报a-数学物理与工程科学》，第363页，1975–（2005）·doi:10.1098/rsta.2005.1623
[24] Delgado-Buscalioni，USHER：稠密流体中粒子插入算法，化学物理杂志119 pp 978–（2003）·数字标识代码：10.1063/1.1579475
[25] Flekkoy，粒子模拟中的通量边界条件，《物理评论》E 72（2005）·doi:10.1103/PhysRevE.72.026703
[26] Nie，微流体和纳米流体流动的连续介质和分子动力学混合方法，《流体力学杂志》500 pp 55–（2004）·Zbl 1059.76060号 ·doi:10.1017/S0022112003007225
[27] Liu，微纳流体传热的连续原子模拟，计算物理杂志227 pp 279-（2007）·Zbl 1130.80010号 ·doi:10.1016/j.jcp.2007.07.014
[28] Xu，从纳米到微米的多尺度通道尺寸上固液表面的边界条件，《国际传热传质杂志》50 pp 2571–（2007）·Zbl 1119.80365号 ·doi:10.1016/j.ijheatmasstransfer.2006.11.031
[29] Li，超疏水表面上流体流动的原子连续混合模拟，生物微流体学3第22409页–（2009）·数字对象标识代码：10.1063/1.3137674
[30] Yen，纳米/中尺度通道流动的混合分子动力学-包含模拟，微流体和纳米流体3 pp 665–（2007）·doi:10.1007/s10404-007-0154-7
[31] Sun，使用分子动力学-包含混合模拟方法对微/纳米通道流动和热边界的尺度效应，《国际工程数值方法杂志》81 pp 207–（2010）·Zbl 1183.76822号
[32] Wagner，耦合分子动力学和连续介质动力学，《计算机物理通信》147 pp 670–（2002）·Zbl 0994.82532号 ·doi:10.1016/S0010-4655（02）00371-5
[33] Flekkoy，粒子和连续介质组合动力学的混合模型，《欧洲物理学快报》52页271–（2000）·doi:10.1209/epl/i2000-00434-8
[34] Nie，奇异角流的混合连续原子模拟，流体物理16 pp 3579–（2004）·Zbl 1187.76383号 ·doi:10.1063/1.1779531
[35] 聂，解决腔流中的奇异力：从原子到毫米尺度的多尺度建模，《物理评论快报》96页134501–（2006）·doi:10.10103/PhysRevLett.96134501
[36] Wang，混合原子-组分计算的动态耦合模型，化学工程科学62 pp 3574–（2007）·doi:10.1016/j.ces.2006.12.093
[37] Sun，微通道内气体流动冷凝的分子动力学-包含混合模拟，微流体和纳米流体7 pp 407–（2009）·doi:10.1007/s10404-008-0394-1
[38] Delgado-Buscalioni，《使用混合颗粒-组分方案实现复杂液体的多尺度建模》，机械工程师学会学报第C部分《机械工程科学杂志》222 pp 769–（2008）·doi:10.1243/09544062JMES746
[39] Stoddard，Lennard-Jones气体系统随机行为的数值实验，《物理评论》a 8 pp 1504–（1973）·doi:10.1103/PhysRevA.8.1504
[40] He，固体表面冷凝膜生长的分子动力学研究，计算流体动力学进展9 pp 262–（2009）·doi:10.1504/PCFD.2009.024827
[41] Yi，表面超薄液态氩层蒸发的分子动力学模拟，《国际传热传质杂志》45 pp 2087–（2002）·Zbl 1006.76537号 ·doi:10.1016/S0017-9310（01）00310-6
[42] 丸山，《数值传热进展》，第6章（2000年）
[43] 拉帕波特，《分子动力学模拟艺术》（第二版）（2004年）·Zbl 1098.81009号 ·doi:10.1017/CBO9780511816581
[44] Versteeg，《计算流体动力学导论：有限体积法》（1995）
[45] 国家标准与技术研究所（NIST）2005
[46] Delgado-Buscalioni，基于通量交换的非定常流动颗粒混合模拟中的波动和连续性，《欧洲物理快报》69页959–（2005）·doi:10.1209/epl/i2004-10431-y
[47] Byun，《带横向凹槽的超疏水微通道中滑移流的直接测量》，《流体物理》20，第113601页–（2008）·Zbl 1182.76107号 ·doi:10.1063/1.3026609
[48] 布里戈，固体表面的水滑移和摩擦，《物理杂志：凝聚物质》第354016页–（2008）·doi:10.1088/0953-8984/20/35/354016
[49] Eijkel，《微纳米流体中的液体滑移：最新研究及其可能的影响》，芯片实验室7 pp 299–（2007）·doi:10.1039/b700364c
[50] 斯瓦茨，《热边界电阻》，《现代物理学评论》61页605–（1989）·doi:10.1103/RevModPhys.61.605
[51] Mahan，Kapitza固液界面电阻，纳米和微尺度热物理工程12 pp 294–（2008）·doi:10.1080/15567260802591944
[52] Kim，液-固界面热阻的分子动力学模拟，化学物理杂志129 pp 174701–（2008）·doi:10.1063/1.3001926
[53] Nagayama，通过分子动力学模拟界面润湿性对微尺度流动的影响，《国际传热传质杂志》47，第501页–（2004）·Zbl 1084.76076号 ·doi:10.1016/j.ijheatmasstransfer.2003.07.013
[54] Kim，固体-液体界面纳米流体流动分子动力学模拟中的热相互作用，微流体和纳米流体5 pp 551–（2008）·doi:10.1007/s10404-008-0267-7
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