عنوان پایان‌نامه
شبیه سازی نانو- پمپ عمل کننده تحت گرادیان دما به روش دینامیک مولکولی
- رشته تحصیلی
- مهندسی مکانیک تبدیل انرژی
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه پردیس 2 فنی شماره ثبت: 2213;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 55372
- تاریخ دفاع
- ۰۷ آذر ۱۳۹۱
- دانشجو
- فهیم فرجی
- استاد راهنما
- فرشاد کوثری
- چکیده
- در این پژوهش یک نانوپمپ به کمک روش دینامیک مولکولی شبیه سازی شده است. این نانوپمپ از دو صفحه موازی از جنس نقره تشکیل شده است که درون آن آرگون مایع شارش دارد. ابعاد کانال از درجه نانومتر و کوچکتر است دو مخزن در دو سمت این کانال تعبیه شده است. جنس دیواره ها در نیمه سمت راست و چپ کانال با هم متفاوت است. نیمه سمت راست انرژی چسبندگی (ضریب انرژی تابع پتانسیل لناردجونز) بالایی دارد در حالی که این مقدار برای نیمه سمت چپ اندک است. همچنین گرادیان دمای متقارنی نیز در طول دیواره ها ایجاد شده است به این معنا که در سمت راست و چپ کانال دما اندک و در وسط کانال دما زیاد است. توجیهات فیزیکی متقنی وجود دارد که نشان می دهد جریان سیال در نیمه سمت راست کانال از سمت سرد به گرم یعنی از سمت راست به چپ و در نیمه سمت چپ از سمت گرم به سرد یعنی باز هم از راست به چپ حرکت می کند. ترکیب این دو نیمه به صورت یک نانوکانال کامپوزیت موجب ایجاد شارش پیوسته از سمت راست به چپ خواهد گردید. شارش سیال برای مدت چهار نانوثانیه دنبال گردیده و کمیت های ماکرو نظیر پروفیل های سرعت و دما انتگرال گرفته شده اند.
- Abstract
- Using molecular dynamic simulation, a nano-pump has been simulated. The nano-pump consists of two planar silver walls inside it liquid Argon is flowing. Its dimensions are in order of nano-meter and even less. There are two reservoirs in the right and left sides of the channel. The channel walls are made of two different materials in which the binding energy of the right side is relatively large while of the left is low. Biding energy means the energy parameter of the Lennard-Jones potential function. A symmetric temperature gradient is generated along the walls as well so that the temperature of the wall in the middle parts is maintained in high amounts by applying thermostats while of the sides is maintained in low amounts. Investigating such a problem, there are strong physical justifications explaining that the fluid in the right side is pumped from low to high temperature regions i.e. from left to right while inversely in left side the fluid is pumped from high to low temperature regions i.e. again from left to right. So combining the two parts makes a composite nano-channel in which we have a continuous fluid transport. the fluid transport is simulated for 4 nano-seconds and macro quantities such as temperature, pressure and velocity profiles are integrated. In this dissertation the first chapter is associated with a summary and review of literature approach to investigation of validity of the sets of Navier-Stokes PDEs. In order to gain a deep understanding of the effect of several effective parameters on fluid transport in nano-channels, the later chapters are associated with investigating the planar Poiseuille flow. So an external force in applied on each fluid atom while the walls temperature in kept in constant and a wide range of simulations have been done in where the wall temperature and material and the fluid-wall binding energy are varied significantly. Based on the investigated phenomena, in the last chapter the external force in eliminated, a symmetric temperature gradient along the walls is applied and the mentioned nano-pump has been simulated and relevant physical justifications were perused. An appendix has been added discussing about several kinds of thermostatting and barostatting
