项目名称: 气体在纳米孔内流动与换热的实验与分子动力学模拟研究

项目编号: No.51206201

项目类型: 青年科学基金项目

立项/批准年度: 2013

项目学科: 工程热物理与能源利用学科

项目作者: 刘其鑫

作者单位: 重庆科技学院

项目金额: 25万元

中文摘要: 纳米尺度下气体流动与换热表现出非常规现象,掌握其流动阻力系数与对流换热系数变化规律很有必要。另一方面,项目前期研究发现对流动与换热起重要作用的气体分子间动量能量传递特性在纳米尺度下有所改变。我们认为在掌握流动阻力系数与对流换热系数变化规律的同时,更需从气体分子间动量、能量传递特性角度深入研究纳米尺度下气体流动与换热特性。本项目选择纳米孔这一最常见最易加工的纳米空间形式,先实验研究描述纳米孔内气体流动阻力系数、对流换热系数的准则关联式及两系数间的联系。同时,本项目采用分子动力学模拟研究纳米孔内气体分子间动量、能量传递特性及其对流动与换热的影响,研究其动量、能量传递间是否存在类比关系,及流动与换热间的相互作用。在守恒定律基础上,结合纳米孔内气体分子间动量、能量传递特性研究其流动和换热规律与宏观尺度下管内对应规律的区别与联系,为NEMS等纳米尺度下工程中所遇气体流动与换热问题的解决奠定理论基础。

中文关键词: 纳米孔;流动摩擦阻力系数;对流换热系数;气体分子平均自由程;气体粘性系数

英文摘要: Gas flow and heat transfer at nanoscale show unconventional phenomena. It's very necessary to master the variation law of the gas's flow resistance coefficient and convective heat transfer coefficient at nanoscale. On the other hand, our preliminary studies have found that at nanoscale the gas molecule's energy and momentum transfer characteristics, which play an important role in the gas's flow and heat transfer, change compared with that at macroscale. We believe that it's much necessary to make an in-depth study of gas flow and heat transfer characteristics at nanoscale from the perspective of the gas molecule's energy and momentum transfer characteristics as well as mastering the variation laws of flow resistance coefficient and convective heat transfer coefficient. The present project chooses the nanopore which is the most common and most easily being processed as the nanoscale space form to be studied. First, the experimental studies will be carried out to get the equations describing the flow resistance coefficient and convective heat transfer coefficient and the relationships between the two coefficients. At the same time, using the molecular dynamics simulations the present project will study the gas molecule's momentum and energy transfer characteristics in nanopores and their corresponding effects on

英文关键词: nanopore;flow loss friction;convective heat transfer coefficient;gas molecular mean free path;gas viscosity coefficient

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