پديد آورنده :
صاحبي بهنميري، مهدي
عنوان :
بررسي جريان متحرك شتابي و خزش گرمايي در نانو كانال هاي همگرا - واگرا به وسيله روش شبيه سازي ديناميك مولكولي
گرايش تحصيلي :
تبديل انرژي
محل تحصيل :
اصفهان: دانشگاه صنعتي اصفهان، دانشكده مهندسي مكانيك
صفحه شمار :
سيزده، 144ص.: مصور
استاد راهنما :
احمدرضا عظيميان
استاد مشاور :
احمدرضا پيشه ور اصفهاني
توصيفگر ها :
نانوكانال نامتقارن , حركت رتچت , نانو پمپ حرارتي
تاريخ نمايه سازي :
1394/09/14
استاد داور :
ابراهيم شيراني، محمود اشرفي زاده، مسعود دربندي، سيف اله جليلي
كد ايرانداك :
ID795 دكتري
چكيده فارسي :
چكيده رساله حاضر به بررسي و تحليل رفتار جريان مايع آرگون در نانوكانال هاي مخروطي شكل به عنوان يك نانوكانال نامتقارن مـيپـردازد نظـر بـه ـ ـ ــ اهميت فهم رفتار جريان سيال در نانوكانالها رساله حاضر اين مساله را با استفاده از روش شبيهسازي ديناميك مولكولي كه قابليتهاي خـود را در ـ تحليل رفتارهاي پيچيده حوزه نانوجريان به اثبات رسانده اسـت انجـام ـ ـ ميدهد اين بررسيها با استفاده از نرم افزار لمـپس انجـام شـده انـد ـ ـ ـ ـ بررسيهاي ياد شده تحت دو عنوان كلي به انجام رسيدهانـد عنـوان نخسـت ـ ـ ـ مربوط به جرياني است كه به وسيله يك نيروي خارجي به حركت در ميآيـد و ـ عنوان دوم مربوط به جريان خزش گرمايي كه سيال را به وسيله گراديـان ـ دما به حركت در ميآورد است در مورد جريان با محرك خـارجي اثرهـايي ـ ـ كه تغيير پارامترهـاي هندسـي نانوكانـال در دو حالـ نيـروي ثابـت و ـ ـ ـت ـ ـ ـ نوساني زمانمند بر دبي عبوري ميگذارد مورد مطالعـه واقـع شـده اسـت ـ ـ ـ ـ نتايج نشان ميدهد هنگام اعمال نيروي ثابت اگر مقدار اين نيرو از حـد ـ خاصي بيشتر شود خاصيت جهتي كانال آشكار ميشود يعني دبي عبور كننـده ـ از ميان مخروط همگرا دبي منفي با دبي عبور كننـده از ميـان مخـروط ـ ـ ـ واگرا دبي مثبت متفـاوت و از آن بيشـتر مـيشـود وقتـي پارامترهـاي ـ ـ ــ ـ ـ هندسي كانال تغيير پيدا ميكند هر يك از دبيهاي مثبت و منفي تغييـرات ـ متفاوتي پيدا ميكنند بررسيهاي اين رساله نشان ميدهد اين تغييـرات را ـ ميتوان با كمك چهار عام بزرگي نيروي اعمالي مقـدار نيروهـاي مقـاوم ـ ـ ـ ل در برابر حركت سيال كه از طرف ديواره وارد مـيشـود انتشـار مولكـولي ـ ـ ــ سيال و اثر انعكاسي ديواره توجيه كرد اختلاف دبي مثبت و منفـي باعـث ـ ـ ميشود كه هنگام اعمال نيروي نوساني متغيـر بـا زمـان دبـي خالصـي در ـ ـ ـ ـ ـ كانال مخروطي ايجاد شود تاثير تغيير پارامترهاي هندسي كانال بر اين دبي خالص مورد مطالعه قرار گرفته است به طوري كه نتايج نشان مـيدهـد ـ ـ كه اگر دامنه نيروي نوساني اعمالي از حد خاصي كمتر باشد دبـي خـالص ـ ـ عبوري از كانال صفر است و براي دامنههاي بزرگتر دبي خالص با افـزايش ـ شعاع دهانـه بزرگتـر در طـول ثـابتي از نانوكانـال و افـزايش طـول ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ نانوكانال در زاويه راس ثابتي از مخروط تشـكيل دهنـده نانوكانـال ـ ـ ـ بيشتر ميشود همچنين وقتي شعاع دهانههاي نانوكانال ثابت هستند طـول ـ بهينهاي براي حداكثر دبي خالص عبوري از نانوكانال وجود دارد مـواردي ـ كه در مورد جريان خزش گرمايي در اين رساله بررسي شدهاند شامل مطالعـه ـ علت و مكانيزمهاي موثر در ايجاد پديده خزش گرمايي براي مايعات محصـور ـ در نانوكانالهاي داراي گراديان دما و استفاده از اين مكانيزمها بـراي ـ طراحي نانوپمپهاي گرمايي است مطالعات انجام شده در اين رسـاله نشـان ـ ـ ميدهد كه موثرترين عامل پديده خزش گرمايي گراديان فشاري اسـت كـه در ـ ـ كناره ديواره جامد به وجود ميآيد چهار طرح متفـاوت بـراي پمـپ كـردن ـ ـ ـ ـ سيال با استفاده از خاصيت خزش گرمايي پيشنهاد شده است نتايج بررسـي ـ هاي اين رساله نشان ميدهد كه قطر نانومجرا در قدرت جريان خزش گرمـايي ـ مخروطي شكل در طول مجـرا ـ موثر است از آنجا كه قطر مجراهاي نامتقارن تغيير ميكند طرحهايي براي بهبود عملكرد پمپهاي گرمـايي بـا اسـتفاده ـ ـ ـ از اين خاصيت پيشنهاد شده است
چكيده انگليسي :
Molecular dynamics investigation of thermal creep and acceleration driven flow in convergance divergance nanopores Mahdi Sahebi m sahebi@me iut ac ir Date of Submission 2015 09 5 Department of Mecchanical Engineering Isfahan University of Technology Isfahan 84156 83111 Iran Degree PHD Language FarsiSupervisor Ahmadreza Azimian azimian@cc iut ac irAbstract The flow of liquid argon inside convergance divergance nanopores as asymmetric nanopores isinvestigated by the use of molecular dynamics The investigation is divided into two major parts The firstpart deals with the fluid flow induced by an external force inside a conical nanopore and the second partdeals with the thermal creep flow In the first part the geometrical effects of a rough asymmetric conicalnanochannel on the mass flux of a simple liquid flow are studied Both static and dynamic driving forcesare applied to each fluid atom to form a so called acceleration or force driven flow The mean zero time dependent periodic dynamic force is applied to induce a net flow as a ratchet The results show that whenthe static driving forces are strong enough there is a symmetry break down between mass fluxes indivergent and convergent channels Thus by applying a dynamic force a net mass flux is induced towardthe convergent direction In this paper the effects of three different geometrical parameters areinvestigated Simulation results indicate that i if the radiuses of the two sides of the channel are keptconstant there is a certain length in which the net flux induced by ratchet motion has a maximum value ii when the length and the radius of the smaller area of the channel are kept constant increasing the other sideradius generally increases the flux in ratchet motion and iii increasing channel length in constant apexangle increases the flux in ratchet motion The simulation results are justified with molecular principals toprovide a better understanding of flow in such nanochannels The results can be applicable in designing andoptimizing nanofluidic devices such as thermocapillary pumps ion pumps and Brownian pumps Asmentioned earlier the phenomenon of thermal transpiration or creep of a liquid inside a channel isinvestigated too As the thermal creep phenomenon is a new field in scientific studies the author tries toclarify the mechanisms of liquid thermal creep phenomenon in the thesis It is shown that the main reasonfor this phenomenon is the fluid layering effect near the wall which has a temperature gradient along itself It is shown that this effect could lead to an unbalance of the fluid pressure near the wall This heterogeneityproduces a surface force near the wall to drive the flow It is shown that this force is affected by the amountof thermal gradient diameter of the nanopore and the solid fluid intermolecular strength The more thermalgradient the shorter diameter of the nanopore and the stronger solid fluid intermolecular interaction canintensify the thermal creep effect It is shown that it is possible to design thermal nanopumps via the effectof the thermal creep The author proposed four layouts to pump the liquid Two of them are by the use ofnanotubes and the others are by the use of conical nanochannels It is shown that by using conicalnanochannels we can pump the liquid continuously even the thermal gradient is symmetric along thechannel In such case it is not necessary to construct the nanochannel with two different materials which ispracticaly difficult to make Keywords Asymmetric nanochannels molecular dynamics ratchet effect liquid thermal creep thermal nanopumps
استاد راهنما :
احمدرضا عظيميان
استاد مشاور :
احمدرضا پيشه ور اصفهاني
استاد داور :
ابراهيم شيراني، محمود اشرفي زاده، مسعود دربندي، سيف اله جليلي
