شبیه‌سازی دینامیک مولکولی رفتار جریان کوئت درون نانو کانال با دیواره صاف و زبر

Abstract

در زمینه فناوری نانو، انتقال سیال در مجاری از اهمیت بالایی برخوردار است و با توجه به محدودیت‌های آزمایشگاهی در تحلیل رفتار جریان در مقیاس نانو از شبیه‌سازی-های عددی استفاده می‌شود. از این رو در این پژوهش با استفاده از شبیه‌سازی دینامیک مولکولی که یک روش دقیق برای سیستم‌های مولکولی بر مبنای قانون دوم نیوتن است برای بررسی رفتار جریان سیال آرگون در جریان کوئت پایدار درون نانوکانال‌های صاف و زبر مورد مطالعه قرار گرفته است. شبیه‌سازی‌های این پژوهش با استفاده از نرم‌افزار لمپس انجام شده است. در تحقیق حاضر، به‌منظور بررسی تغییرات سرعت سیال و لغزش سیال در جریان کوئت پایدار تأثیر عوامل مختلفی چون سرعت دیواره، ارتفاع کانال، چگالی دیواره، تقابل بین ذرات سیال-دیوار و همچنین تغییر هندسه زبری سطح از جمله زبری مستطیلی و مثلثی در ابعاد و اندازه های مختلف بررسی شده است. بر اساس نتایج بدست آمده در این پژوهش افزایش سرعت دیواره، لغزش سرعت سیال را افزایش می‌دهد. به‌ازای مقادیر ثابت سرعت دیواره، افزایش ارتفاع کانال باعث کاهش لغزش سرعت سیال می‌شود. برای جریان کوئت پایدار کاهش چگالی دیوار، باعث کاهش لغزش سرعت سیال می‌شود. با کاهش پارامتر انرژی، لغزش سرعت سیال افزایش و با کاهش پارامتر طولی، لغزش سرعت سیال کاهش پیدا می‌کند. اعمال زبری‌های مستطیلی و مثلثی به دیوار پایین باعث کاهش لغزش سرعت سیال می‌شود، همچنین با افزایش ارتفاع زبری لغزش سرعت سیال بیشتر کاهش می‌یابد.