تاثیر نیروی دیواره بر توزیع دما در نانوکانالهای حاوی سیال لنارد-جونز به روش شبیه سازی دینامیک مولکولی

در این مقاله انتقال گرما در گاز آرگون بین دو دیوار ساکن از کانال با ابعاد نانو، با استفاده از روش دینامیک مولکولی بررسی شده است. مقایسه بین دقت حل دو بعدی و سه بعدی نشان می دهد که برای مدل کردن اثر نیروی دیواره بر انتقال گرما، دقت حل دینامیک مولکولی دوبعدی کافی نیست. حل دوبعدی مقدار چگالی و دما در نزدیکی دیوارها را کمتر از مقادیر مربوط به حل سه بعدی پیش بینی می کند. در نظر گرفتن اثر ابعاد میدان بر دقت نتایج حل گرمایی نشان داد که ابعاد کانال در راستاهای تناوبی را باید حداقل به اندازه ی فاصله پویش آزاد مولکولی گاز در نظر گرفت تا نتایج مستقل از ابعاد میدان گردد. توزیع خواص سیال در عرض کانال نشان می دهد که مستقل از اختلاف دمای اعمال شده، وجود نیروی دیواره پروفیل دما و چگالی در گاز را تا فاصله ای حدود یک نانومتر از سطح دیوار به شدت تغییر می دهد. علاوه بر تغییرات چگالی ناشی از وجود نیروی دیوار در این ناحیه، اختلاف دما بین دیوارها نیز باعث تغییر در توزیع چگالی در مجاورت دیوار می شود. افزایش اختلاف دمای دو دیوار به بیشتر از ۲۰ درجه کلوین، تغییر چگالی قابل توجهی به مقدار بیشتر از ۵ درصد را نسبت به توزیع چگالی گاز در حالت دیوار همدما بوجود می آورد. تغییرات چگالی به وجود آمده در اثر اختلاف دما در مجاورت دیوار، منجر به عدم تطابق پروفیل توزیع دمای بی بعد و ضریب انتقال حرارت هدایتی محاسبه شده در گاز برای اختلاف دماهای مختلف می شود.

کلیدواژه ها:

Surface effect ، rarefied gas ، temperature profile ، اثرات سطح ، گاز رقیق ، پروفیل دما