基于改进多尺度算法的微纳米边界滑移特性研究
滑移现象在微/纳机电系统中普遍存在，对于微/纳机电器件的设计及应用是不可忽视的因素之一。本文采用改进的分子动力学与连续介质力学耦合的分区算法研究了微纳米流动下的滑移特性。主要内容包括: (1)研究了空间与时间耦合参数、连续区域向分子区域传递边界的方案对于分区耦合算法精度的影响。结果发现耦合区域高度、A→C区域高度以及时间耦合参数均需取适中的参数，过大或者过小均会影响分区耦合算法计算精度，而C→A区域高度在保证缓冲区域存在的情况下，取值越大，计算精度越高;最小约束动力学方法耦合方案模拟的结果精度最高、松弛动力学方法耦合方案其次，麦克斯韦缓冲方法耦合方案最差。此外，本文还提出了解决非周期边界效应的边界力模型，采用此模型能够很好模拟缺失的边界力，并且易于扩展至多维。 (2)运用改进的分区耦合算法研究了通道高度、固液相互作用参数对于滑移特性的影响。结果发现随着通道高度的增加，相对滑移长度明显下降最终降为零，但是不管通道高度如何改变，固液表面滑移的特征始终不会改变，同时，随着通道高度的增加，在固体表面附近液体粒子的分布曲线幅值降低，震荡变小;随着势能阱深度之比增加，固液界面从疏水表面转变为亲水表面，在此过程中，靠近固体粒子附近的液体粒子排布变得更加规则，并且出现的概率明显增加，当固液粒子的直径一致时，相对滑移长度达到最小值;不管固液相互作用参数如何变化，相对滑移长度和剪切速率始终存在某个线性关系。此外，相比较单纯分子动力学方法，分区算法能够极大地减少计算量。
机电系统;微纳米流动;滑移特性;分子动力学;连续介质力学;分区算法
中国科学技术大学
硕士
流体力学
孙德军;万振华
2018
中文
O35
89
2018-09-20（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）