شبیه سازی عددی لزجت نانوسیال با استفاده از دینامیک مولکولی و مقایسه با نتایج تجربی

به دلیل نیاز روز افزون صنایع به انتقال حرارت با بهره¬وری بالاتر و در حجم¬های کوچک¬تر، محققان استفاده از نانوسیال¬ها را به عنوان جایگزین سیال¬های انتقال حرارت مرسوم مورد بررسی قرار داده¬اند. در نتیجه، تلاش¬های فرآوانی برای تولید سیال¬هایی با این مشخصات و ویژگی¬های مورد نیاز انجام گرفته است. در تحقیق پیش¬رو لزجت که یکی از کلیدی¬ترین خواص ترموفیزیکی سیال می¬باشد با استفاده از شبیه¬سازی دینامیک مولکولی مورد بررسی قرار گرفته است. برای انجام شبیه سازی¬های دینامیک مولکولی از نرم¬افزار لمپس (lammps) استفاده شده است. تحقیقات تجربی انجام شده برای محاسبه لزجت نانوسیال مطالعه شده¬اند و همچنین شرح کامل تئوری اندرکنش بین سیال و ذرات نانوسیال جهت دستیابی به پارامترهای کلیدی نانوسیال مورد بررسی قرار گرفته است. شرح مفصلی از روابط و معادلات حاکم بر پدیده¬هایی از قبیل نیروی پتانسیل وارد بر ذرات مختلف سیال و نانوذرات ارائه شده است. اعتبار اعداد و نسبت¬های بدست آمده برای لزجت نانوسیال¬ با مشخصات متفاوت نانوذرات و سیال خالص با استفاده از افت و خیز توابع همبستگی تنش سنجیده شده است. آنالیز تابع همبستگی تنش برشی و نتایج بدست آمده نشان می¬دهند که حضور ذرات با مقیاس نانو در سیال پایه باعث تغییرات قابل توجهی در مقدار لزجت نانو سیال در مقایسه با سیال پایه می¬شود. نسبت لزجت نانوسیال به لزجت سیال پایه در نانوسیال¬های مختلف متفاوت است اما می¬توان مشاهده کرد که به طور متوسط حداقل افزایش لزجت حدود 1.2 برابر سیال پایه می¬باشد. در پایان نتایج بدست آمده از شبیه¬سازی¬های دینامیک مولکولی انجام شده با مقادیر حاصل از نتایج تجربی و تئوری حاضر مقایسه شده¬اند و نمودارهایی مقایسه¬ای شامل نتایج ارائه شده¬اند. همچنین اثرات تغییر دمای نانوسیال در بازه دمایی 60 k تا 100 k که آرگون در آن مایع می¬باشد مورد بررسی قرار گرفته است.