تحلیل مقاومت جریان آب در نانوکانالها با استفاده از شبیه سازی غیر تعادلی دینامیک مولکولی

در این مقاله، از شبیه سازی غیر تعادلی دینامیک مولکولی جهت مطالعه تاثیرات خواص سطح و دمای سیستم بر رفتار هیدرودینامیکی و انتقال حرارتی مولکول های آب در نانو کانال استفاده شده است. در این مطالعه که بر اساس شبیه سازی دینامیک مولکولی است از پتانسیل الکتریکی و پتانسیل لنارد- جونز برای مدل کردن برهم کنش های بین ذرات استفاده شده است. نیروهای خارجی به مرکز جرم هر یک از مولکول های آب در جهت محور xاعمال شده اند تا جریان برقرار شود و سپس رفتار مولکول-های آب تحلیل شده است. برای ساخت مدل دیواره، از دو صفحه جامد سیلیسیم استفاده شده است و برای ثابت نگه داشتن دمای سیستم از ترموستات نوز- هوور استفاده شده است. شدت برهم کنش 〖(ε〗_(Si-W)) بین اتم های دیواره و اتم اکسیژن آب، جهت نشان دادن میزان مختلف خیس شوندگی سطح تنظیم شده است و مقادیر بیشتر 〖(ε〗_(Si-W)) باعث ایجاد سطحی آب دوست تر می شود. نتایج شبیه سازی نشان می دهد که دمای سیستم و شدت برهم کنش 〖 ε〗_(Si-W)در تعیین مشخصات نانو کانال ها و مقاومت جریان آب محبوس شده مهم است. دراگ مقاومتی در سطح سیال و دیواره با افزایش میزان خیس شوندگی دیواره 〖(ε〗_(Si-W))، افزایش خواهد یافت. همچنین اتلاف حرارتی سیستم با افزایش دراگ مقاومتی در سطح مشترک سیال و دیواره، افزایش می یابد و درنهایت شار حرارتی سیستم کاهش خواهد یافت.