عنوان پایان‌نامه
بررسی یکسو سازی حرارتی در نانو ساختار ها با استفاده از دینامیک مولکولی
- رشته تحصیلی
- مهندسی مکانیک تبدیل انرژی
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه پردیس 2 فنی شماره ثبت: 1993;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 50261
- تاریخ دفاع
- ۱۸ آبان ۱۳۹۰
- دانشجو
- کیارش گردیز
- استاد راهنما
- فرشاد کوثری, سید مهدی واعظ علائی
- چکیده
- در این پایان‌نامه با استفاده از روش دینامیک مولکولی غیر تعادلی، به بررسی پدیده یکسوسازی حرارتی در دو نانوساختار می‌پردازیم.به انتقال حرارت غیر متقارن در یک ساختار، که به جهت شار حرارتی و یا به جهت گرادیان دمای اعمالی به سیستم بستگی دارد، یکسوسازی حرارتی گفته می‌شود. ساختار اول مورد بررسی، نانولوله کربنی چند دیواره است که عدم تقارن موجود در انتقال حرارت شعاعی میان لایه‌های تشکیل دهنده آن، به دلیل تفاوت انحنای ذاتی موجود میان آنها، یکسوسازی حرارتی را رقم می‌زند. این ساختار هم با انتقال حرارت شعاعی خالص، و هم با ترکیب انتقال حرارت شعاعی و طولی، در این پایان‌نامه مورد مورد مطالعه قرار گرفته است. ساختار دوم، شامل اتصال نانولوله کربنی تک‌دیواره با نانولوله کربنی تک‌دیواره هیدروژن‌دار شده می‌باشد. در این سیستم سطح مشترک موجود، نقش اساسی در انتقال حرارت و ایجاد یکسوسازی حرارتی دارد. ساختارهای ارائه شده، خاصیت یکسوکنندگی خود را در طول‌ها و سایزهای مختلف نانوساختار حفظ می‌کنند، که این مسأله یک ویژگی مهم در یکسوکننده‌های با قابلیت مطالعه تجربی به حساب می‌آید. بررسی مکانیزم حاکم بر انتقال حرارت نانوساختارهای پیشنهادی، از طریق محاسبه طیف توانی فونون انجام پذیرفته، که در انتهای هر فصل ارائه شده است.
- Abstract
- In this thesis we analyze thermal rectification (TR) phenomenon in two types of nanostructures, using non-equilibrium molecular dynamics method. TR is the asymmetric thermal transport in a system in which heat transfer is dependent upon the sign of temperature gradient or heat current. The first nanostructure is the multiwalled carbon nanotube (MWNT). If MWNTs are heated asymmetrically, different curvatures among the constructing layers lead to an intrinsic asymmetric heat transport in the radial direction, which is the origin of our observed TR. We will examine pure radial and combined axial and radial thermal transport cases. Our second nanostructure, exhibiting TR, is a hybrid structure derived from the junction between pristine carbon nanotube and hydrogenated carbon nanotube. In this configuration, the interface plays a major role in the observed TR. In our proposed nanostructures, TR does not decay by increasing the size of the system and exists in a wide range of average temperatures, which is an important feature for practical thermal rectifiers. The underlying physics for TR in each structure is investigated using phonon power spectrum.
