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摘 要
Abstract
目 录
第一章 绪 论
1.1 纳米流体的研究意义
1.2 纳米流体流变性研究进展和存在的问题
1.2.1 粗糙度对纳米流体流变性的影响
1.2.2 管道宽度对纳米流体流变性的影响
1.2.3 流体-墙原子作用对纳米流体流变性的影响
1.2.4 驱动力对纳米流体流变性的影响
1.3 甲烷纳米流体研究进展和存在的问题
1.4 纳米流体数值模拟方法进展和存在的问题
1.5 本文主要工作与结构安排
第二章 理论方法和甲烷分子模型
2.1 分子动力学方法
2.1.1 基本原理
2.1.2 控制方程
2.1.3 数值积分
2.1.4 边界条件和恒温计算方法
2.1.5 量纲分析和算法流程
2.2 相对熵粗粒化方法
2.2.1 基本思想
2.2.2 理论框架和算法流程
2.3 甲烷分子模型
2.4 甲烷流体相关性质和Navier-Stokes方程
2.5 本章小结
第三章 建立MOPLS甲烷全原子模型
3.1 问题描述
3.2 MOPLS甲烷全原子模型
3.2.1 甲烷分子MD模拟细节
3.2.2 MOPLS甲烷全原子模型势函数参数
3.3 MOPLS甲烷全原子模型可靠性验证
3.3.1 径向分布函数
3.3.2 对能和氢键数目分布
3.3.3 速度自相关函数和扩散系数
3.3.4 空间-时间相关函数
3.4 本章小结
第四章 建立相对熵框架的甲烷粗粒化模型
4.1 问题描述
4.2 甲烷粗粒化模型相对熵框架
4.2.1 甲烷粗粒化模型
4.2.2 甲烷粗粒化模型势函数相对熵优化过程
4.3 甲烷粗粒化模型有效性验证
4.3.1 径向分布函数
4.3.2 速度自相关函数
4.3.3 扩散系数
4.3.4 粗粒化势函数
4.3.5 CPU计算时间
4.4 本章小结
第五章 甲烷流体粘度的NEMSMD模拟研究
5.1 问题描述
5.2 纳米管道构型和NEMSMD方法
5.2.1 纳米管道甲烷Poiseuille流
5.2.2 NEMSMD方法
5.2.3 NEMSMD方法计算过程和细节
5.3 NEMSMD方法有效性验证
5.3.1 平均力势
5.3.2 甲烷流体原子和应力分布
5.3.3 驱动力对甲烷流体密度和速度界面的影响
5.3.4 CPU计算时间
5.4 甲烷流体的粘度
5.5 本章小结
第六章 粗糙纳米管道甲烷流体性质的NEMSMD模拟研究
6.1 问题描述
6.2 粗糙纳米管道构型和计算过程
6.3 粗糙度对甲烷流体的影响
6.3.1 原子空间分布
6.3.2 动能分布和温度界面
6.3.3 速度界面和滑移长度
6.3.4 传质性
6.3.5 结构特征
6.4 本章小结
第七章 纳米管道甲烷流体局部性质的NEMSMD模拟研究
7.1 问题描述
7.2 对称型纳米管道构型
7.3 甲烷流体局部性质的研究
7.3.1 原子数目密度、速度场和逃逸度
7.3.2 局部剪切粘度
7.3.3 局部传质性
7.3.4 局部热传导率
7.3.5 局部结构特征
7.4 本章小结
第八章 总结与展望
8.1 工作总结
8.2 本文主要创新点
8.3 工作展望
参考文献
攻读博士学位期间发表论文情况
致 谢
