学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

微通道气体流动的分子动力学模拟

作　者: 李萌萌
导　师: 贾建援
学　校: 西安电子科技大学
专　业: 机械电子工程
关键词: 分子动力学模拟 速度滑移 微尺度流动
分类号: TH703
类　型: 硕士论文
年　份: 2005年
下　载: 616次
引　用: 7次
阅　读: 论文下载
 

内容摘要


随着精密加工技术和微电子技术的发展，出现了越来越多的微电子机械系统(MEMS)器件。由于器件尺寸的减少，形成了许多微结构。但这些微结构中的物理特性严重影响着器件的性能。所以对微结构中的微观非经典问题的研究尤为重要。使用基于分子的模型现在成为研究微流体流动的一个重要方法和方向。论文在分子运动论和分子动力学的基础上，分析二维状态下，分子平衡状态时的速度分布函数、三种速率的表达公式以及分子平均自由程的计算公式。可以看出这些参数在二维体系与三维体系下的不同。同时详细介绍了分子动力学模拟方法，建立了模拟的模型，并对模拟中的碰撞过程进行了详细的分析和计算。然后，论文分析了滑移边界条件下无限大平板间的流动特性。最后，在理论分析的基础上，利用分子动力学方法对微通道内气体流动的滑移特性进行了一定的可行性研究。

全文目录


第一章 绪论  7-13
  1．1 课题来源及研究的目的、意义  7-8
  1．2 分子模拟技术  8
  1．3 微流体流动的研究现状  8-9
  1．4 研究微流体流动的意义  9-10
  1．5 论文的主要工作  10
  1．6本文的主要内容及组织  10-13
第二章 微尺度气体流动  13-23
  2．1 微流动区域的划分  13-14
  2．2 微尺度效应  14-15
    2．2．1 尺寸效应  14
    2．2．2 表面效应  14-15
    2．2．3 相对表面粗糙度的影响  15
  2．3 流体理论建模  15-16
    2．3．1 连续介质模型  15-16
    2．3．2 基于分子模型  16
  2．4 微流体流动的研究方法  16
  2．5 气体分子运动论  16-23
    2．5．1 二维速度分布函数的推导  17-19
    2．5．2 三种分子运动速率的计算  19
    2．5．3 平均自由程的计算  19-23
第三章 分子动力学基本理论和算法基础  23-35
  3．1 模拟的背景和应用  23
  3．2 分子动力学基本原理  23-25
    3．2．1 基本原理  23-24
    3．2．2 分子动力学模拟的实现步骤  24-25
    3．2．3 分子动力学应用的领域  25
  3．3 分子动力学理论基础  25-30
    3．3．1 运动的基本方程  25
    3．3．2 势能函数  25-27
    3．3．3 积分算法  27-28
    3．3．4 采样定理  28-29
    3．3．5 周期边界条件  29
    3．3．6 宏观量的计算  29-30
  3．4 分子动力学模拟应用细节  30-32
    3．4．1 势能截断  30-31
    3．4．2 时间步长的选择  31
    3．4．3 初始位型和速度  31-32
  3．5 分子动力学模拟的系综  32-35
第四章 气体流动的理论模型和滑移计算  35-43
  4．1 滑移边界条件  35-36
  4．2 无限大平板微通道内的滑移流动计算  36-41
    4．2．1 压力驱动流动  36-39
    4．2．2 剪切流动  39-41
  4．3 本章小结  41-43
第五章 分子动力学模拟中的几个细节  43-53
  5．1 初始位置和速度的确定  43
  5．2 分子运动模型的建立  43-45
    5．2．1 势能函数  44
    5．2．2 运动积分算法  44
    5．2．3 周期性边界  44
    5．2．4 时间步长的选择  44
    5．2．5 模拟参数的无因次化  44-45
  5．3 模拟算法的流程  45-46
  5．4 分子碰撞计算  46-52
    5．4．1 分子硬球碰撞动力学模型  46
    5．4．2 碰撞时间分析  46-48
    5．4．3 碰撞发生的夹角计算  48
    5．4．4 碰撞时间的确定  48-49
    5．4．5 基本的分子碰撞计算  49-52
  5．5 本章小结  52-53
第六章 模拟结果及分析  53-59
  6．1 模型参数的设定和结果统计  53-54
  6．2 剪切流动分析  54-58
  6．3 不足及进一步研究  58-59
第七章 总结与展望  59-61
  7．1 总结  59
  7．2 展望  59-61
致谢  61-63
参考文献  63-65
作者在读研期间的研究成果  65

相似论文

  1. 微尺度流动与传热特性分析及层板发汗单元温度场的计算,TK124
  2. 纳米通道内液氩剪切流动的分子动力学研究,TB383.1
  3. 微通道流动特性的数值分析,TK124
  4. 植物内水分传输机理与模拟研究,Q945
  5. 微管中液体流动减阻特征研究,O357
  6. 复杂微通道内流体流动的格子Boltzmann模拟,O363.2
  7. 基于分子运动模拟的二维微尺度流动数值计算研究,V231
  8. 微通道内流体的流动与换热的理论研究和数值分析,TK124
  9. 微流控芯片中的Monte Carlo法应用研究,TN492
  10. MicroPIV流场测试技术的研究,O351
  11. 微尺度流动与传热的格子Boltzmann方法模拟,O357
  12. 微纳通道中动量与能量协调系数的分子动力学研究,TK124
  13. 微通道内气体流动换热的理论与实验研究,TK124
  14. 微尺度下非线性流动特征及降低流动阻力的研究,O357.4
  15. 微尺度流动与传热传质的格子Boltzmann方法,TK124
  16. 微气体表面粗糙效应的格子Boltzmann模拟,O354
  17. 气体微尺度流动和传热特性的格子Boltzmann模拟研究,TK12
  18. 超精密气体静压轴系部分关键技术研究,TH133.35
  19. 速度滑移及温度跳跃区微尺度通道内的流动与换热,TK124
  20. 速度滑移及其对微纳尺度流动影响的分子动力学研究,TB383.1

中图分类: > 工业技术 > 机械、仪表工业 > 仪器、仪表 > 一般性问题 > 结构
© 2012 www.xueweilunwen.com