Том 29, номер 06, статья № 10

Аннотация:

Настоящая статья посвящена изучению термодиффузии наночастиц в плотных газах и жидкостях методом молекулярной динамики. Взаимодействия наночастиц с молекулами и наночастиц между собой описывались специально построенными потенциалами Рудяка–Краснолуцкого и Рудяка–Краснолуцкого–Иванова соответственно. Коэффициенты термодиффузии и бинарной диффузии вычислялись по формулам Грина–Кубо. Моделируемые наножидкости состояли из аргона в качестве несущей среды и алюминиевых наночастиц. Изучена зависимость коэффициентов термодиффузии и Соре наночастиц от их диаметра и объемной концентрации. Показано, что для малых наночастиц диаметром 1–4 нм коэффициент термодиффузии существенно зависит от их размера и растет с его увеличением.

Ключевые слова:

коэффициент термодиффузии, коэффициент Соре, наночастицы, наножидкость, диффузия, аэрозоль

Список литературы:

1. Рудяк В.Я. Современное состояние исследований вязкости наножидкостей // Вестн. НГУ. Физика. 2015. Т. 10, № 1. С. 5–22.
2. Kumar P.M., Kumar J., Tamilarasan R., Sendhilnathan S., Suresh S. Review on nanofluids theoretical thermal conductivity models // Engin. J. 2015. V. 19, iss. 1. P. 67–83.
3. Рудяк В.Я., Краснолуцкий С.Л. Эффективный коэффициент вязкости разреженных наногазовзвесей // Оптика атмосф. и океана. 2004. Т. 17, № 5–6. С. 468–475.
4. Рудяк В.Я., Краснолуцкий С.Л., Насибулин А.Г., Кауппинен Е.И. О методах измерения коэффициента диффузии и размеров наночастиц в разреженном газе // Докл. АН. 2002. Т. 386, № 5. С. 624–627.
5. Rudyak V.Ya., Dubtsov S.N., Baklanov A.M. Measurements of the temperature dependent diffusion coefficient of nanoparticles in the range of 295–600 K at atmospheric pressure // J. Aerosol Sci. 2009. V. 40, iss. 10. P. 833–843.
6. Рудяк В.Я., Краснолуцкий С.Л. О термодиффузии наночастиц в газах // Ж. техн. физ. 2010. Т. 80, вып. 8. С. 49–52.
7. Piazza R., Parola A. Thermophoresis in colloidal suspensions // J. Phys. Condens. Matter. 2008. V. 20. 153102 (18 p.).
8. Rudyak V.Ya., Krasnolutskii S.L., Ivanov D.A. Molecular dynamics simulation of nanoparticle diffusion in dense fluids // Microfluid. Nanofluid. 2011. V. 11, N 4. P. 501–506.
9. Rudyak V.Ya., Krasnolutskii S.L. Dependence of the viscosity of nanofluids on nanoparticle size and material // Phys. Lett. A. 2014. V. 378. P. 1845–1849.
10. Рудяк В.Я., Краснолуцкий С.Л. Моделирование коэффициента вязкости наножидкости методом молекулярной динамики // Ж. техн. физ. 2015. Т. 85, вып. 6. С. 9–17.
11. Rudyak V.Ya., Krasnolutskii S.L. The interaction potential of dispersed particles with carrier gas molecules // Proc. 21st Int. Symp. on Rarefied Gas Dynamics. Toulouse, Gépadués-Éditions, 1999. V. 1. P. 263–270.
12. Рудяк В.Я., Краснолуцкий С.Л., Иванов Д.А. О потенциале взаимодействия наночастиц // Докл. АН. 2012. Т. 442, № 1. С. 54–56.
13. Гиршфельдер Д., Кертисс Ч., Бёрд Р. Молекулярная теория газов и жидкостей. М.: Изд-во иностр. лит-ры, 1961. 929 с.
14. Heinz H., Vaia R.A., Farmer B.L., Naik R.R. Accurate simulation of surfaces and interfaces of face-centered cubic metals using 12–6 and 9–6 Lennard-Jones potentials // J. Phys. Chem. C. 2008. V. 112, N 44. P. 17281–17290. DOI: 10.1021/jp801931d.
15. Зубарев Д.Н. Неравновесная статистическая термодинамика. М.: Наука, 1971. 414 с.
16. Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М. Курс теоретической физики в 10 т. Т. 6. Гидродинамика. М.: ФИЗМАТЛИТ, 2001. 736 с.
17. Рудяк В.Я., Белкин А.А., Иванов Д.А., Егоров В.В. Моделирование процессов переноса на основе метода молекулярной динамики. I. Коэффициент самодиффузии // Теплофиз. высок. температур. 2008. Т. 46, № 1. С. 35–45.
18. Норманн Г.Э., Стегайлов В.В. Метод классической молекулярной динамики: замысел и реальность // Наноструктуры. Математическая физика и моделирование. 2011. Т. 4, № 1. С. 31–59.
19. Норманн Г.Э., Стегайлов В.В. Стохастическая теория метода классической молекулярной динамики // Мат. моделир. 2012. Т. 24, № 6. С. 3–44.
20. Башкиров А.Г. Неравновесная статистическая механика гетерогенных систем. III. Броуновское движение крупной частицы в неоднородной жидкости // Теор. и мат. физ. 1981. Т. 49, № 1. С. 140–144.
21. Nicolis G. On the evaluation of the thermal-diffusion coefficient of heavy particles using a theory of Brownian motion in a Nonuniform medium // J. Chem. Phys. 1965. V. 43. P. 1110–13.