شبیه سازی دینامیک ملکولی جریان آب درون نانو کانال های مختلف

در این تحقیق به روش شبیه سازی دینامیک ملکولی به بررسی تاثیر زبری دیواره بر روی جریان پواسل آب مایع درون نانو کانال های با دیوارهای مختلف صاف و سپس زبر پرداخته ایم. بر خلاف برخی از کارهای مشابهی که ملکول آب را به صورت یک کره صلب بدون بار (شبیه آرگون) در نظر میگیرند،در این پژوهش به منظور استخراج نتایج دقیق تر، ملکول های آب را با فیزیک واقعیشان (قطبیت الکتریکی اتم ها،پیوند هیدروژنی و انعطاف پذیری پیوند) در شبیه سازی به کار برده ایم. نتایج را به صورت پروفیل های چگالی و سرعت جریان (به عنوان دو پارامتر مهم و کاربردی )بررسی و با هم مقایسه کرده ایم. شرایط مرزی را در هر سه جهت x,y,z به صورت پریودیک در نظر گرفته ایم. شبیه سازی کل فرایند در دمای ثابت 300 درجه کلوین انجام شده است و چگالی آب مایع درون نانو کانال ها برابر با kg/m^3 955 است. پس از اجرای کدهای نوشته شده و استخراج نتایج ، به این نتیجه رسیدیم که زبری دیواره به شدت بر روی شکل پروفیل های چگالی و سرعت، مخصوصا در نزدیکی دیوار زبر،تاثیر می گذارد. وجود زبری ، چگالی بیشینه را در نزدیکی دیوار زبر کاهش می دهد و اثر زبری دیواره بر روی چگالی تا حدود % 30 از ارتفاع کانال نزدیک دیوار زبر نفوذ می کند. وجود زبری، سرعت سیال را در نزدیکی دیوار زبر به میزان زیادی کاهش می دهد و باعث کاهش سرعت متوسط و سرعت بیشینه سیال می شود و با افزایش پهنای زبری از 3 تا 10/5 آنگستروم، تاثیر زبری بر هر دو پروفیل سرعت و چگالی زیاد می شود.

کلیدواژه ها:

نانو کانال ، شبیه سازی دینامیک ملکولی ، آب ، زبری