膨胀石墨/石蜡/高密度聚乙烯导热复合定形相变材料传热行为的数值模拟

采用FLUENT软件,对膨胀石墨(EG)/石蜡/高密度聚乙烯(HDPE)导热增强型复合定形相变材料(PCM)的熔化凝固过程进行数值模拟。结果表明,相变材料在熔化过程中的传热方式以自然对流为主,凝固过程以热传导为主,凝固过程长于熔化过程;EG能够提高熔化和凝固速率,并分别提高了545%,554%,弥补了石蜡热导率低的缺陷。为了验证模型的有效性,通过实验获得了石蜡/HDPE随时间变化的液相体积分数,模拟数据与实验结果基本吻合。     

分子动力学方法的模拟参数对结果的影响

主要研究了利用分子动力学方法(MD)模拟等离子体与材料表面相互作用过程时分子动力学方法的参数对模拟结果的影响.详细分析了Berendsen热浴的应用时间、耦合强度和模拟时间量(单个轨迹的作用时间、弛豫时间)对模拟结果的影响,结果表明,热浴的应用时间对模拟结果的影响很大,而其它参数对模拟结果没有太大的影响.     

二元有机物体系相变的分子动力学模拟

采用分子动力学模拟(MD)和NTP系综方法对十七烷、十五烷及十七烷/十五烷混合体系的相变行为进行了模拟研究.根据体系自扩散系数和比体积随温度的突变关系,获得的十七烷、十五烷相变温度值与文献中的实验结果吻合较好,并确定了不同混合体系的相变温度.二元混合体系的相变温度可根据组分比例进行调节,可满足一定温度下相变储能的应用要求.通过分析熔化过程中十七烷分子二面角的变化获得了十七烷分子微观结构变化的特征.在熔化过程中十七烷分子有序度降低.     

氧化物异质外延薄膜生长的计算机模拟

利用Monte Carlo方法分别模拟了在SrTiO3基底上沉积MgO薄膜和在MgO基底上沉积SrTiO3薄膜.模拟中,选取与实验中薄膜生长相近的参数条件,引入了新的参数扩散势垒,得到了在晶格正失配(张应力)和负失配(压应力)下薄膜生长的形貌图以及薄膜粗糙度的变化曲线图,分析了张应力和压应力对薄膜生长形貌的影响.模拟结果与文献报道的外延薄膜生长模式的实验观察结果一致.     

基于结构柔韧性的MOFs材料分子模拟力场研究

金属-有机框架材料(Metal-Organic Frameworks,MOFs)结构柔韧性的分子模拟研究对于准确预测实验结果具有重要的指导意义.因此采用分子动力学模拟的方法研究了3种不同力场(Dreiding、UFF和UFF4MOF力场)下的不同电荷状态(无电荷、Qeq电荷和DDEC电荷)对沸石咪唑酯骨架结构材料(Ze...     

石蜡-泡沫铜复合相变蓄热材料热特性的研究

采用石蜡和泡沫金属铜,制备了泡沫金属铜填充量为15%的复合相变蓄热材料,并搭建了一套可视化实验系统,研究了复合相变蓄热材料在熔化过程中固液界面的变化过程。基于焓-多孔介质模型,对复合相变蓄热材料的熔化过程进行了数值模拟。研究结果表明:泡沫金属铜强化了复合相变蓄热材料的导热性能,复合相变蓄热材料的熔化时间较纯石蜡缩短了3.44%。泡沫金属的加入减小了复合相变材料的瑞利数,抑制了石蜡熔化过程的自然对流,但强化了底部导热性能,缩短了整体熔化时间,因此本文所研究的复合相变材料的熔化过程由导热和层流主导。模拟与实验结果吻合较好,纯石蜡与复合相变材料模型熔化时间分别快于实验结果19 s和28 s。均方根误差(RMSE)分别为0.0223和0.0179。     

强流脉冲电子束热障涂层表面改性温度场数值模拟

采用了一维温度场模型,对强流(10 A·cm-2～-40 A·cm-2)、脉冲时间(10us～100us)、电子束辐照热障涂层过程中的温度场进行了数值模拟.模拟结果显示:靶材表层迅速熔化(甚至汽化),熔化层深度达到2.34um(汽化层深度0.12um);温度随时间变化率高达107 K·s-1～108 K·s-1,温度梯度大约109K·m-1;模拟结果与实验结果基本吻合.实验结果表明:经强流脉冲电子束轰击后,热障涂层性能得到改善,有利于热障涂层在工业中的应用.     

基于分子动力学方法模拟硅功能化石墨烯纳米压痕过程北大核心CSCD

基于分子动力学方法,采用Tersoff势函数与Lennard-Jones势函数,结合速度形式的Verlet算法,首先对单层石墨烯薄膜的分子动力学模型进行了纳米压痕力学过程的模拟.通过模拟得到单层石墨烯薄膜的荷载-位移曲线,并对其进行最小二乘法拟合,得到了单层石墨烯薄膜的弹性模量和强度,通过和已有研究结论进行对比,验证了模型的有效性.最后建立了由双层石墨烯薄膜构成的硅功能化石墨烯分子动力学模型,进行了纳米压痕力学过程的模拟.采用同样的计算方法和过程,得到了硅碳比(硅原子数与碳原子数之比)为0.65%的双层硅功能化石墨烯材料的弹性模量和强度分别为0.98 TPa和247.33 GPa.     

碳、碳化硅及硅纳米管熔化与压缩特性的分子动力学研究

采用Tersoff势的分子动力学方法,模拟了(5,5)型单壁碳、碳化硅及硅纳米管的熔化与轴向压缩过程,得到了不同温度下各纳米管的形态、原子径向分布、能量变化以及压缩力-应变曲线.进而,根据模拟结果,分析了它们熔化与压缩特性的差异.研究表明,碳、碳化硅及硅纳米管的熔点分别为6300、5600和2250K左右,它们熔化后分别呈现为网状、疏松的不规则球状以及紧密排布的球状形态;碳、碳化硅或硅纳米管的熔点、比热,熔化热以及承压能力均有碳管＞碳化硅管＞硅管的排序.     

基于分子动力学方法模拟硅功能化石墨烯纳米压痕过程

基于分子动力学方法,采用Tersoff势函数与Lennard-Jones势函数,结合速度形式的Verlet算法,首先对单层石墨烯薄膜的分子动力学模型进行了纳米压痕力学过程的模拟.通过模拟得到单层石墨烯薄膜的荷载-位移曲线,并对其进行最小二乘法拟合,得到了单层石墨烯薄膜的弹性模量和强度,通过和已有研究结论进行对比,验证了模型的有效性.最后建立了由双层石墨烯薄膜构成的硅功能化石墨烯分子动力学模型,进行了纳米压痕力学过程的模拟.采用同样的计算方法和过程,得到了硅碳比(硅原子数与碳原子数之比)为0.65%的双层硅功能化石墨烯材料的弹性模量和强度分别为0.98 TPa和247.33 GPa.