2022-03-26 14:57

变暖:改进热流模型

Getting warmer: Improving heat flux modeling

大阪大学的科学家们利用分子动力学计算机模拟在最小尺度上模拟了热传输。通过研究构成固体和液体边界的单个粒子的运动,他们能够以前所未有的精度计算热流。这项工作可能会显著提高我们制造纳米级器件的能力,以及功能表面和纳米流体器件。

在固体与液体相遇点上热传递的过程伦敦房产似乎是一个简单的物理问题。传统上,宏观量——如密度、压力、温度和热容——被用来计算热能在材料之间移动的速率。然而,正确地解释单个分子的运动,同时遵守能量和动量守恒定律,会增加很多复杂性。改进的原子尺度计算机模拟对于更准确地理解广泛的现实世界应用,特别是在纳米技术领域,将是无价的。

现在,大阪大学的一组研究人员开发了一种新的数值技术,首次将模拟的原子尺度的热流可视化。该研究的第一作者藤原邦夫(Kunio Fujiwara)解释说:“为了从根本上理解固液界面的热传输,必须考虑原子和分子的传输特性。”“我们通过经典分子动力学模拟,在亚原子空间分辨率下模拟了固-液界面区域附近的热流。这让我们能够在热量在层与层之间传递时,创造出能量流动的三维结构图像。”

Getting warmer: Improving heat flux modeling图2:三维结构 在(a,b)较差或(c,d)较好的润湿性条件下,指定z位置固液界面的Nal heat flux。模拟公司 结果与本文的结果不同。资料来源:藤原邦夫(Kunio Fujiwara)和柴原正彦(Masahiko Shibahara)

利用流行的伦纳德-琼斯势来计算相邻原子之间的相互作用,研究小组发现,热流的方向强烈依赖于固体或液体结构中的亚原子应力。

资深作家柴原正彦(Masahiko Shibahara)说:“以前,没有一种好的方法可以在原子尺度上可视化热流。”“这些发现应该允许我们阐明和修改基于三维热流配置的热输运。”

这可能会使定制化的纳米制造更有效地进行。