双电层对纳米流体润滑与摩擦影响的MD模拟 (2.东南大学MEMS教育部重点实验室 南京 210096）

采用分子动力学方法对带电和不带电两硅板之间的水分子润滑薄膜进行模拟研究,通过加双电层的水分子薄膜润滑与未加双电层薄膜润滑摩擦属性的对比,发现摩擦系数在存在双电层的情况下比未加双电层时要小,两板相对滑动速度对摩擦系数的影响与未加双电层时相似,相对滑动速度越大,摩擦系数在一定的速度范围内平稳增大.当速度大于某个数值时,摩擦系数增大变快.两板之间水分子以及离子密度或数目分布在靠近壁面的地方较大,中间密度相对较小.     

3ω法测量流体的导热系数

3ω法已成功应用于体态、薄膜等材料导热系数的测量,但还很少应用于流体领域。由于3ω法具有良好的测试性能,为此尝试将此法用于流体导热系数的测量。自行研制了流体导热系数的测量装置,采用锁相放大器获取3ω电压与频率的关系,并借助最小二乘法,算出待测试样的导热系数。通过对10#变压器油和去离子水等流体试样的测量,实验误差控制在5%之内,表明本实验具有一定的可行性。     

基于加速度传感器和磁阻传感器的空间三维角测量仪的设计

通过描述地球重力场、地磁场和实际测量传感器3轴之间的关系，阐述了空间三维角的测量原理，再结合加速度传感器和磁阻传感器的原理及其误差分析，给出了测量空间三维角的软硬件设计。     

基于加速度传感器和磁阻传感器的空间三维角测量仪的设计

通过描述地球重力场、地磁场和实际测量传感器3轴之间的关系,阐述了空间三维角的测量原理,再结合加速度传感器和磁阻传感器的原理及其误差分析,给出了测量空间三维角的软硬件设计.     

银纳米线的热电性质测量

利用直流稳态法测量两种不同直径单晶银纳米线在不同温度下的热电性质。结果表明银纳米线导热、导电性质与体材料相比有巨大差异,具体表现在银纳米线的电阻率要比体材料大,导热系数比体材料的小很多;在测量温度范围内,银纳米线导热系数随着温度的增加而增加,其变化趋势与体材料相反;电导率以及洛伦兹数随温度变化趋势与体材料相同,随温度的升高而升高。将银纳米线暴露在空气中24小时后,电阻率增加近2.5倍,因此在应用过程中需要额外注意金属纳米线的化学稳定性。     

节点作用力对点接触热电输运性质的影响

设计了由两根交叉微米线构成的点接触测量装置,推导了接触热阻测量的实验原理,分析了微米线的表面形貌,实现了不同作用力下接触热阻和接触电阻的同时测量。结果表明：两微米线刚接触时,接触热阻和接触电阻均比相对位移大于5 μm时的结果大近一个数量级,且两者的比值满足Wiedemann-Franz定律;随着相对位移增大,绝缘层对导热的贡献增大,接触热阻减小,但接触电阻几乎不变;继续增加相对位移,得到的接触热阻和接触电阻几乎均与作用力无关,Lorenz数为（4~5）×10^-8 W·Ω·K^-2。     

分子动力学并行算法的优化与应用

比较了小型机群中模拟小规模粒子系统采用原子分解和区域分解算法的模拟时间.针对原子分解算法,优化了各进程粒子的受力计算,尤其对严重影响并行效率的全局通信进行了优化,最终使得并行效率提高了30%以上.使用该优化算法对固态氩的导热系数进行了计算,模拟结果与实验值比较吻合,大大缩短了时间.     

分流叶片对微型离心式风泵性能影响的数值研究

为了研究分流叶片对微型离心式风泵性能的影响,对现有叶轮模型进行了流体力学数值研究。采用Realized k－ε湍流模型和SIMPLE算法,研究分流叶片的周向位置、长度、倾角以及长短叶片数等参数对离心式风泵性能的影响。在额定转速为5500 r／min且风量风压曲线的实验结果和计算结果吻合较好的情况下,对其进行了优化。仿真结果表明,对于现有叶轮模型,当分流叶片处于长叶片间周向位置4时、分流叶片进口直径Ds为叶轮外径Do的0．75倍、分流叶片内部斜边与离心式风泵轴线夹角为12．5°时,离心式风泵的性能较为优异。此外,计算结果还表明,在现有模型中,对分流叶片几何参数进行优化,长短叶片数目均为11时,该离心式风泵的性能有较明显的改善。     

Molecular dynamics simulation of thermal conductivities of superlattice nanowires

Materials with low thermal conductivity, high electric conductivity and high Seebeck coeffi-cient are desirable for high performance solid-state thermoelectric devices. The performance of thermoelectric devices depends on the figure of merit ZT, given by 2(/),ZTSTsl= where , , , STsl are the Seebeck coefficient, absolute temperature, electrical conductivity and thermal conductivity, respectively. To compete with the phase change based energy conversion devices economically, materials with …     

纳米管道中电渗流的分子动力学仿真

采用分子动力学模拟方法,研究了不同表面电荷密度下圆柱形纳米管道中溶液粒子分布情况及电渗流特性.采用更为接近工程实际的纳米管道模型,在管道中段离散分布一定数目的单位元电荷,平衡后,再取出该段在两端加上电场进行电渗流驱动过程模拟.仿真结果表明,表面电荷密度越大,电荷倒置现象越明显,电荷倒置现象对电渗流有直接影响;其次,仿真结果也表明基于连续体理论的Poisson-Boltzman方程已不能准确地描述纳米管道中的离子分布情况,尤其是在靠近管壁附近,该方程得到的离子浓度与模拟结果差异较大;基于Navier-Stokes方程的流体动力学理论,对其边界条件作适当改变后,在管中心区域其预测结果可以与模拟结果吻合得较好;而在靠近管壁的区域由于溶液粘度发生变化,连续理论的预测与模拟结果存在明显差异.