摘要
纳米流体由基液与纳米颗粒组成,因具有优良的热物性而受到广泛关注。颗粒团聚是纳米流体的主要特征之一,对导热系数影响显著。目前,通过实验手段很难观察到纳米流体中颗粒由均匀分散到团聚这一过程的微观变化。以铜(Cu)/氩(Ar)纳米流体为研究对象,基于非平衡分子动力学(NEMD)方法对颗粒团聚过程中基液原子的布朗运动及界面层性质进行模拟研究,通过分析均方位移(MSD)及数密度等微观参数得到团聚状态对导热系数的影响。结果表明,当颗粒由均匀分散到完全团聚时,导热系数逐渐增大,并在团聚时呈现最大值。在完全团聚状态下,基液原子的MSD值比均匀分散状态提高了3%,说明基液原子的布朗运动逐渐增强;同时,界面层的MSD值下降了22%,表明界面层原子活跃程度降低,界面层趋于稳定。通过改变初始颗粒质心距离可将团聚结构分为反应限制团聚(21 ?)与扩散限制团聚(22 ?)两种类型。当界面层的数密度由67/nm3升高到72/nm3,反应限制团聚向扩散团聚转变;当从67/nm3降至62/nm3,扩散限制团聚向反应限制团聚转变,因此界面层密度是影响纳米颗粒团聚结构的主要因素之一。
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