مهندسی مکانیک مدرس

مهندسی مکانیک مدرس

شبیه‌سازی دینامیک مولکولی تأثیرات مشخصات فیزیکی سطح بر جریان سیال در ابعاد نانو

نویسندگان
1 دانشگاه هرمزگان
2 دانشجو
چکیده
در مطالعه حاضر، به مطالعه مولکولی تاثیرات زیری و فرورفتگی سطح بر رو جریان در اندازه نانو پرداخته ایم. تفاوت های متعددی در اصطکاک جریان میان زبری ها و فرو رفتگی ها وجود داردکه به خوبی مطالعه نشده اند. در این مطالعه که بر اساس شبیه سازی دینامیک مولکولی می باشد از پتانسیل لنارد جونز برای برهم کنش ها ی بین ذرات استفاده شده است. هر اتم دیواره جامد به وسیله ی نیروی فنری هارمونیک در داخل شبکه اش قرار داده شده و دمای آن به وسیله ترموستات کنترل می شود . زبری ها و فرو رفتگی ها بر روی دیواره پایینی قرار گرفته اند. برای ایجاد مقایسه بین زبری ها و فرورفتگی ها،ابعاد یکسانی برای هر دو در نظر گرفته شده است. نتایج بدست آمده نشان می دهد که مشخصات هیدرودینامیک جریان و تنش برشی دیواره به زبری ها و فرو رفتگی ها دیواره بستگی دارد. زبری ایجاد شده بر روی دیواره پایینی تاثیرات بیشتری بر روی پروفیل های سرعت و چگالی به نسبت فرورفتگی متناظر خود دارد. نتایج نشان می دهد که حضور زبری بر روی دیواره پایینی باعث افزایش تنش برشی دیواره پایینی و کاهش تنش برشی دیواره بالایی می شود در صورتی که حضور فرورفتگی بر روی دیواره پایینی تاثیرات چندانی بر روی دیواره بالایی ندارد و فقط باعث افزایش تنش برشی دیواره پایینی می شود.
کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله English

Molecular Dynamics Simulation of Surface Specifics Effects on the nanoscale fluid flow

نویسندگان English

Younes Bakhshan 1
Alireza Shadloo Jahromi 2
چکیده English

In the present study, a molecular based scheme has been developed for simulating of surface roughness and cavitation effects on nano- scale flows. In the nano-channel flows, there are some differences on the flow friction between roughness and cavitations which are not well studied. In the presented approach, based on the Molecular Dynamics Simulation (MD), the Lennard-Jones potential is used to modeling the interactions between particles. Each atom of the solid wall is anchored at its lattice site by a harmonic restoring force and its temperature has been controlled by utilizing thermostat.The roughness and cavitation have been implemented on the lower side of channel. To make a comparison between the effect of roughness and cavitation, the same dimension is used for both of them. Obtained results show, those hydrodynamic characteristics of flow and the walls shear stress depends on the roughness and cavitation sizes. The roughness on the bottom wall has more effect than cavity wall on the velocity and density profiles. Also results show that the presence of roughness on the bottom wall respectively increases the shear stress on the bottom wall and decreases its value on the top wall while, the presence of cavitation on the bottom wall has no effect on the top wall and just increase the bottom wall shear stress.

کلیدواژه‌ها English

molecular dynamics
Nano-flows
Lennard-Jones potential
Roughness
cavitation