Molecular kinetic modelling of nanoscale slip flow using a continuum approach

努森数 打滑(空气动力学) 机械 流体力学 边值问题 分子动力学 材料科学 Hagen-Poiseuille方程 物理 经典力学 热力学 流量(数学) 量子力学
作者
Baochao Shan,Peng Wang,Runxi Wang,Yonghao Zhang,Zhaoli Guo
出处
期刊:Journal of Fluid Mechanics [Cambridge University Press]
卷期号:939 被引量:1
标识
DOI:10.1017/jfm.2022.186
摘要

One major challenge for a continuum model to describe nanoscale confined fluid flows is the lack of a boundary condition that can capture molecular-scale slip behaviours. In this work, we propose a molecular-kinetic boundary condition to model the fluid–surface and fluid–fluid molecular interactions using the Lennard–Jones type potentials, and add a mean-field force to the momentum equation. This new boundary condition is then applied to investigate the nanoscale Couette and Poiseuille flows using the generalised hydrodynamic model developed by Guo et al. ( Phys. Fluids , volume 18, issue 6, 2006 a , 067107). The accuracy of our model is validated by molecular dynamics simulations and other models for a broad range of parameters including density, shear rate, wettability and channel width. Our simulation results reveal some unexpected and unintuitive slip behaviours at the nanoscale, including the epitaxial layering structure of fluids and the slip length minimum. The slip length minimum, which is analogous to the Knudsen minimum, can be explained by competing fluid–solid and fluid–fluid molecular interactions as density varies. A new scaling law is proposed for the slip length to account for not only the competing effect between the fluid–solid and fluid–fluid molecular interactions, but also many other physical mechanisms including the competition between the fluid internal potential energy and kinetic energy, and the confinement effect. While the slip length is nearly constant at the low shear rates, it increases rapidly at the high shear rates due to friction reduction. These molecular-scale slip behaviours are caused by energy corrugations at the fluid–solid interface where strong fluid–solid and fluid–fluid molecular interactions interplay.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
更新
大幅提高文件上传限制,最高150M (2024-4-1)

科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
凌霄同学发布了新的文献求助10
刚刚
彭栋完成签到,获得积分10
2秒前
Owen关注了科研通微信公众号
2秒前
kouryoufu完成签到,获得积分10
4秒前
橘子皮完成签到,获得积分10
7秒前
辛勤滔搏关注了科研通微信公众号
7秒前
冰可乐完成签到,获得积分10
8秒前
活泼的乐枫完成签到,获得积分10
9秒前
你想不想变成一粒芝麻完成签到,获得积分10
10秒前
qiuqiu完成签到 ,获得积分10
10秒前
LL来了完成签到 ,获得积分10
10秒前
让我乔乔完成签到,获得积分10
12秒前
沉默的阁完成签到,获得积分20
12秒前
bts4ever完成签到 ,获得积分10
12秒前
伊萨卡完成签到 ,获得积分10
13秒前
酷波er应助kouryoufu采纳,获得10
15秒前
16秒前
请加我XP完成签到,获得积分10
17秒前
21秒前
糊涂的沛山完成签到 ,获得积分10
21秒前
Wilddeer完成签到 ,获得积分10
21秒前
黑暗精灵完成签到,获得积分10
21秒前
21秒前
23秒前
半岛岛发布了新的文献求助10
24秒前
baocq发布了新的文献求助10
24秒前
香蕉觅云应助ooa4321采纳,获得10
26秒前
27秒前
likaixuanzzz完成签到 ,获得积分10
27秒前
baocq完成签到,获得积分10
28秒前
28秒前
学习中的呜哩哇啦完成签到,获得积分10
29秒前
30秒前
gu完成签到 ,获得积分10
33秒前
丽丽完成签到,获得积分10
33秒前
33秒前
WHITE完成签到,获得积分10
34秒前
1234发布了新的文献求助10
34秒前
辛勤滔搏发布了新的文献求助10
35秒前
xxxx发布了新的文献求助10
38秒前
高分求助中
The Oxford Handbook of Social Cognition (Second Edition, 2024) 1050
Kinetics of the Esterification Between 2-[(4-hydroxybutoxy)carbonyl] Benzoic Acid with 1,4-Butanediol: Tetrabutyl Orthotitanate as Catalyst 1000
The Young builders of New china : the visit of the delegation of the WFDY to the Chinese People's Republic 1000
юрские динозавры восточного забайкалья 800
English Wealden Fossils 700
Chen Hansheng: China’s Last Romantic Revolutionary 500
Mantiden: Faszinierende Lauerjäger Faszinierende Lauerjäger 500
热门求助领域 (近24小时)
化学 医学 生物 材料科学 工程类 有机化学 生物化学 物理 内科学 纳米技术 计算机科学 化学工程 复合材料 基因 遗传学 催化作用 物理化学 免疫学 量子力学 细胞生物学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 3140405
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 2791283
关于积分的说明 7798359
捐赠科研通 2447650
什么是DOI,文献DOI怎么找? 1301996
科研通“疑难数据库(出版商)”最低求助积分说明 626359
版权声明 601194