2018傳熱傳質(zhì)學年會集

中國工程熱物理學 傳熱傳質(zhì)學術(shù)會 編號高超，，袁俊杰，曹進軍，張（理工大學能源與動力，200093） ,)而在實際蒸況下還會出現(xiàn)雙尺度網(wǎng)狀和環(huán)狀沉積結(jié)構(gòu)。本文在格子氣模型的基礎(chǔ)上，建立了準三用于微納結(jié)構(gòu)材料和器件的[3-5]在這一過程中通過自然蒸發(fā)使納米流體中的納米基金項目：國家自然科學基金 ，本文在Rabani等人二維模型[9]的基礎(chǔ)上建立了準三維動力學模型，1Fig.1Geometricmodelofnanofluidthin-本文主要采用模型方法在準三維尺度上對納米液膜蒸發(fā)時固體粒子的沉積模式進行模擬研究在模型的具體計算過程中納米粒子的具體尺寸對模擬結(jié)果的影響不大，并非關(guān)鍵參數(shù)，因此為簡化計算，假設(shè)一個納米粒子占據(jù)一個格子。800×8004層（根據(jù)計算能力和模擬N次嘗試，使每一個粒子朝著一個隨機方向移動，N為粒子在液體中的擴散率。這里的每一次嘗試Metropolis概率所決定：????????=min[1, ????????????????和系統(tǒng)隨機生成的值進行比較，模擬中采用的準三維動力學模型通過計算整個系統(tǒng)的能量漲落來判斷納???????????? ???????????????? ???????????????? ????= {????}?? {????}?? {????}???????∑

??第二鄰近格子間相互作用力時要乘以值1?√2。上式中，??????和1?√2??????表示一和第二鄰近液體格子間相互作用能；??????和1?√2??????表示第一和第二鄰近納米粒子間相互作用能；??????和1?√2??n??表示第一和第二鄰近納米粒子與液體格子間相互作用發(fā)前不全部團簇在基板上，在本文中定義??????=2??????，??????=1.5??????，在整個模擬計算??(??)=??(1+ 其中，??是溶劑蒸發(fā)率，????是溶劑的臨界蒸發(fā)率，??0?????是化學勢變化率，??是常系數(shù)。由可知，化學勢函數(shù)總體上是一個S形曲線，即中間經(jīng)過12%??????0.20??03.775N30?????0.15、????0.95、??0.01。模擬與實驗過程一致，結(jié)果吻合，由此驗證了本文模2Fig.2Comparisonbetweenexperimentalandsimulation3Fig.3Comparisonofsimulationandexperimentaloftwo-scalecellularnetwork3所示是采用動3(a)顯示了使用動態(tài)化學勢后的模擬結(jié)果，其中??????=0.20、??0=3.75、N=30、?????1mg/ml5μm2大小的原子顯微鏡（TM-AFM）此外，Ohara和Gelbart提出了一種納米粒子在液膜中蒸發(fā)形成環(huán)狀結(jié)構(gòu)的機理[15]，而Yosef和Rabani[11]在模擬中卻發(fā)現(xiàn)納米粒子在邊緣處的密度增加對環(huán)的生長作用不大，他們得出的結(jié)論是當液膜蒸發(fā)到特別薄的時候發(fā)生的全局突然蒸發(fā)了環(huán)的YosefRabani[11]實現(xiàn)的。其模型中有兩??????，??會出現(xiàn)跳躍式增加，這時蒸發(fā)系統(tǒng)不穩(wěn)定，因此會在極短的時間內(nèi)在液膜剩下4是雙尺度納米粒子沉積環(huán)結(jié)構(gòu)的模擬結(jié)果(a)與實驗結(jié)果(b)(a)參數(shù)如下：??????0.22、??03.60、N30、?????0.15、????0.09、??0.01、粒子濃度特征相互。圖(b)是大尺度納米粒子沉積環(huán)與小尺度圖案共存的3.5μm2TM-AFM圖2nm1mg/ml的納米液膜干燥后 4Fig.4Comparisonofsimulationandexperimentaloftwo-scalenano-ring本文通過建立準三維動力學模型，研究了納米顆粒在納米流體中蒸發(fā)干燥[1],汪明哲,,,.表面納米結(jié)構(gòu)及其自由能對滴狀冷凝傳熱的影響[J].工物理學報,2009,30(10):1752-1754.MAXue-Hu,WANGMin-Zhe,LANZhong,WANGSi-Fang,LIXiao-Nan.InfluenceofSurfaceNanostructureanditsEnergyonDropwiseCondensationHeatTransfer[J].JournalofEngineeringThermophysics,2009,30(10):1752-1754.[2],,陳嘉賓,.雙組份納米流體液滴導熱系數(shù)研究[J].2008,48(6):781-SUFeng-Ming,MAXue-Hu,CHENJa-Bing,ZHANGYong.StudyonThermalConductivityoftwoComponentNanofluidDroplets[J].2008,48(6):781-785.[3],,于.溶液液滴蒸發(fā)變干的環(huán)狀沉積[J].物理學報,2013,19(19):ZHANGWen-Bing,LIAOLong-Guang,YUTong-Xu.Ring-ShapedDepositionofEvaporationofSolutionDroplets[J].JournalofPhysics,2013,19(19):196102.DropletsintheSolutionPrecursorsmaSpraying[J].JournalofThermalSprayTechnology.2007,16(5-6):736-743.鄺旻,,,.噴墨打印高精度圖案研究進展[J].化學學報,2012,70:1889-KUANGMin,WANGJing-Xia,WANGLi-Bin,SONGYan-Lin.ResearchProgressonhighPrecisionPatternofInk-JetPrintingHamakerHC.TheLondon-vanderWaalsAttractionBetweenSphericalParticles[J].Physica.Section1937,4(10):1058-DeeganRD,BakajinO,DupontTF,HuberG,NagelSR,WittenTA.CapillaryFlowastheCauseofRingStainsFromDriedLiquids[J].Nature1997,389(6653):827-829.RabaniE,Rei anDR,GeisslerPL.Drying-MediatedSelf-assemblyofNanoparticles[J].Nature,2003,426(6964):271-274.MartinCP,BluntMO,andMoriaryP.NanoparticleNetworksonSilicon:Self-organizedorDisorganized[J]NanoLett.,2004,4(12):2389-2392.YosefG,RabaniE.Self-assemblyofNanoparticlesintoRings:aLattice-GasModel[J].J.Phys.Chem.2006,110(42):20965-2011,23(8):ZhangH,ShanYG,LiL,LuM,LiR.ModelingtheSelf-assemblyofNanoparticlesintoBranchedAggregatesFromaSessileNanofluidDroplet[J].Appl.Therm.Eng.2016,94:650-656.CrivoiA,DuanF.FingerStructuresInsidetheCoffee-RingPattern[J].ColloidsandSurfaces.A2013,432:OharaPC,GelbartWM.InteryBetweenHoleInstabilityandNanoparticleArrayFormationinUltrathinLiquidFi[J].Langmuir,1998,