عنوان پایان‌نامه
پیش بینی جریان سیال در میکرو و نانو کانال ها به کمک روش دینامیک مولکولی
- رشته تحصیلی
- مهندسی مکانیک تبدیل انرژی
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 48936
- تاریخ دفاع
- ۲۲ تیر ۱۳۹۰
- دانشجو
- محمدمهدی منشی
- استاد راهنما
- مهرداد رئیسی دهکردی
- چکیده
- در این پایان نامه، هدف اصلی مدل کردن جریان سیال در نانو کانال‌ها و نانو لوله‌ها و بررسی تفاوت‌های جریان در محیط‌های غیر پیوسته با جریان در محیط‌های پیوسته می‌باشد. روش دینامیک مولکولی به عنوان یکی از کاراترین و مرسوم‌ترین متدهای عددی برای مدل سازی رفتار مولکول‌ها به خصوص در میکرو و نانو سیستم‌ها به عنوان متد عددی مورد نظر در این پایان نامه مد نظر گرفته شده است. در این پایان نامه به منظور مدل سازی جریان از نرم افزار پایه‌ی OpenFOAM استفاده شده است. این مدل سازی‌ها برای سیال کاری آرگون مایع انجام شده است. پتانسیل بین مولکولی به کار رفته در این جا از نوع لنارد جونز بوده و به کمک انتگرال گیری Leap-Frog و ترموستت برندسن مدل سازی‌ها انجام شده است. در این پایان نامه به کمک روش دینامیک مولکولی، جریان سیال در نانو کانال‌هایی با ابعاد کمتر از 10 برابر قطر مولکولی در شرایط هم دما مدل سازی و بررسی شده‌اند. نتایج حاصل از این پژوهش نشان می دهد، رفتار سیالات در محیط‌های غیر پیوسته تفاوت‌های بارزی با محیط‌های پیوسته دارد. به وجود آمدن پدیده‌ی لایه‌ای شدن، لغزش سیال در مرزهای جامد، رفتارهای آب دوستی و آب گریزی از اندرکنش سیال و دیواره، اثرات دمایی و فشاری از جمله عواملی است که اثر آن‌ها در این پایان نامه بررسی شده است. نتایج به دست آمده از این تحلیل‌ها نشان می‌دهد که در جریان سیالات در نانو کانال‌ها، با کاهش عرض نانو کانال و افزایش اثرات محیط غیر پیوسته، رفتارهایی متفاوت با پیش بینی‌های معادلات ناویر-استوکس مشاهده می‌شود. در این موارد برخی تعریفات موجود برای جریان سیال که بر پایه‌ی جریان سیال در محیط‌های پیوسته شکل گرفته‌اند بی معنی شده و گاهاً رفتارهای دور از انتظار از این موارد جریان دیده می‌شود.
- Abstract
- In this desertation, the main objective is to simulate the liquid Argon flow in nano-channels and to compare the results with results of continuum theory. Molecular Dynamics, which is a powerful numerical method for modeling molecular behavior in nano and micro systems, was used to simulate the fluid flow in this work. In this study OpenFOAM code is used to simulate the fluid flow in nano-channels. Intermolecular interactions were modeled via the Lennard-Jones intermolecular potential and a Leap-Frog method was employed for the integration. Brendsen thermostat was used to maintain a constant temperature fluid in the simulations. Fluid flow in nano-channels with width below 10 molecular diameters were simulated and discussed. It was found that fluid flow behavior in nano-channels below ten molecular diameters deviates from the continuum theory. Layering, slips at solid boundaries, hydrophobic and hydrophilic behaviors are features, which were observed from molecular dynamic simulations. The results obtained through simulations showed that fluid flow in nano-channels deviates from continuum media theory.
