شبيه‌سازي ديناميك مولكولي تاثيرات مشخصات فيزيكي سطح بر جريان سيال در ابعاد نانو

Molecular Dynamics Simulation of Surface Specifics Effects on the nanoscale fluid flow

در مقاله حاضر، از شبيه‌سازي ديناميك مولكولي براي بررسي تاثيرات زيري و فرورفتگي سطح بر روي جريان پوآزي آرگون مايع در نانوكانال‌ها استفاده شده است . تفاوت هاي متعددي در مشخصات هيدروديناميك اصطكاك جريان ميان زبري ها و فرورفتگي‌ها وجود دارد كه ناشناخته هستند. در اين مطالعه، از پتانسيل لنارد- جونز براي مدل كردن برهم‌ كنش‌هاي بين ذرات استفاده ‌شده است. هر اتم ديواره جامد در داخل شبكه‌اش قرار داده ‌شده است و دماي آن به‌وسيله ترموستات قرار داده شده بر روي آن كنترل مي شود. زبري ها و فرورفتگي‌ها بر روي ديواره پاييني قرار گرفته‌اند. براي ايجاد مقايسه بين زبري ها و فرورفتگي ها، ابعاد يكساني براي هر دو در نظر گرفته‌ شده است. نتايج به‌دست‌آمده نشان مي دهد كه مشخصات هيدروديناميك جريان و تنش برشي ديواره به زبري ها و فرورفتگي‌ها ديواره بستگي دارد. زبري ايجاد شده بر روي ديواره پاييني تاثيرات بيشتري بر روي پروفيل هاي سرعت و چگالي به نسبت فرورفتگي متناظر خود دارد. همچنين نتايج نشان مي دهد كه حضور زبري بر روي ديواره پاييني باعث افزايش تنش برشي ديواره پاييني و كاهش تنش برشي ديواره بالايي مي شود درصورتي‌كه حضور فرورفتگي بر روي ديواره پاييني تاثيرات چنداني بر روي ديواره بالايي ندارد و فقط باعث افزايش تنش برشي ديواره پاييني مي شود.

In the present essay, molecular dynamics simulation has been employed for simulating of surface roughness and cavitation effects on Poiseuille flow of liquid Argonin nanochannels . .There are some extensive differences on the hydrodynamic characteristics of flow friction between roughness and cavitations which are unknown.. In this study, the Lennard-Jones potential is used to model the interactions between particles. Each atom of the solid wall is anchored at its lattice site and its temperature has been fixed by applying thermostat on it. The roughness and cavitation have been placed on the bottom wall of channel. To make a comparison between the effect of roughness and cavitation, the same dimension is used for both. Obtained results show, those hydrodynamic characteristics of flow and the walls shear stress depends on the roughness and cavitation sizes. The roughness on the bottom wall has more effect than cavity wall on the velocity and density profiles. Also, results show that the presence of roughness on the bottom wall causes the shear stress on the bottom wall to increase and the shear stress on the top wall to decrease, while the presence of cavitation on the bottom wall has no effect on the top wall and just causes the shear stress of bottom wall to increase.