Skip to main content
SUPERVISOR
داود طغرائی سمیرمی (استاد مشاور) احمدرضا عظیمیان (استاد راهنما)
 
STUDENT
Mohsen Qorbani esmaeil tarkhani
محسن قربانی اسماعیل ترخانی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی مکانیک
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1390

TITLE

Studying different parameters on spreading nanodroplet on solid surface by using molecular dynamic simulation
The spreading of a droplet on solid surfaces is important for a wide range of applications, including propulsion, surface coating, spray painting, spray cooling, ink-jet printing and biological sensors. Nowadays computer simulations along with the experimental works have contributions to understand the physical phenomena's. Due to the existing experimental limitations in micro and nano-scales, computational tools assist researchers in understanding the micro and nano phenomena. Molecular dynamics is one of the most accurate tools to simulate the micro and nano scale problems and its use is ever growing. In this study the dynamics of spontaneous and forced spreading of nano-sized droplets on solid surfaces were investigated using molecular dynamics simulations. Interactions between molecules were represented by the Lennard-Jones (LJ) potential. The spreading behavior was analyzed in terms of the temporal evolution of instantaneous spreading diameter and contact angle for surfaces with different wetting characteristics. Also computational model was validated with existing numerical data. The results indicated that the spreading dynamics are mainly governed by surface forces. The spontaneous spreading process on a wettable surface can be described by three different stages, namely the initial, intermediate and final stages. The results indicated that with increasing nano-droplet size and decreasing interaction energy of the surface, contact angle will increase. Also with increasing temperature of system, depending on the interaction energy; the contact angle may increase or decrease. Further the rough surfaces were investigated by using molecular dynamic simulation and contact angle were calculated with changing type of roughness. At last the impacts of nano-droplets were simulated and results indicated that the spreading is influenced by both the magnitude of initial impact velocity and the interaction between the liquid/surface/vapor molecules. All simulations were performed using the LAM software. However, to calculate the contact angle and the spreading diameter, the location of the particles are taken from the LAM output and by separate program, the calculation is done. Keywords : Molecular dynamics simulation, Lennard-Jones potential, nano-droplet, contact angle, spreading diameter
پخش قطره روی سطح جامد کاربردهای زیادی دارد که از جمله ی آنها می توان به پوشش دهی سطحی توربین بخار پاشش سوخت در موتور، پیش رانش?ها، روکش?دهی? سطوح ، پاشش رنگ روی سطوح، خنک کنندگی پاششی، چاپگرهای جوهرافشان وحسگرهای زیستی اشاره کرد. امروزه شبیه سازی‌های رایانه‌ای به عنوان ابزاری مناسب در کنار فعالیت‌های آزمایشگاهی کمک شایانی به فهم پدیده‌های فیزیکی می‌کند. به دلیل محدودیت‌های آزمایشگاهی در مقیاس میکرو و نانو، علم محاسباتی نانو به عنوان مکمل علوم آزمایشگاهی، محققان را در فهم پدیده‌های میکرو و نانو یاری می‌نماید. دینامیک مولکولی یکی از دقیق‌ترین شبیه سازی‌ها در مقیاس میکرو و نانو است که روز به روز استفاده از آن بیشتر می‌شود. در این پژوهش پخش خود به خودی و اجباری نانو قطره بر روی سطح جامد با استفاده از دینامیک مولکولی مورد بررسی قرار گرفته است و با استفاده از آن زاویه تماس قطره و قطر پخش شوندگی محاسبه شده است. مولکول?ها با استفاده از تابع پتانسیل لنارد جونز شبیه سازی شده است. با تغییر اندازه قطره و قدرت تقابل بین ذرات، آهنگ تغییر زاویه نانو?قطره و قطر پخش شوندگی محاسبه شده است. همچنین نمونه?های محاسباتی با مقادیر عددی مقایسه شده است. نتایج نشان داد که دینامیک پخش به طور اساسی تابع نیروهای سطحی می?باشد. همچنین فرایند پخش روی یک سطح را می?توان به سه قسمت ابتدایی، میانی و نهایی تقسیم کرد. همچنین نتایج نشان داد که با افزایش قطر نانوقطره و کاهش قدرت تقابل بین ذرات، زاویه تماس افزایش می?یابد.همچنین با فزایش دمای سیستم بسته به قدرت تقابل زاویه تماس کاهش یا افزایش می‌یابد.در ادامه به بررسی فرایند پخش بر روی سطوح زبر پرداخته می‌شود و با تغییر نوع زبری، زاویه تماس نانوقطره به‌دست می‌آید. در نهایت برخورد نانوقطره بر روی سطح جامد شبیه سازی شد و نتایج نشان داد که پخش تحت تأثیراندازه سرعت اولیه و تقابل بین مولکول‌های جامد، مایع و گاز می‌باشد .کلیه شبیه سازی‌ها با نرم افزار LAM انجام شده است البته برای محاسبه زاویه تماس و قطر پخش?شوندگی، مکان ذرات را از نرم افزار خروجی می‌گیریم و با استفاده از برنامه نویسی، زاویه تماس و قطر پخش?شوندگی را محاسبه می‌کنیم. کلمات کلیدی: شبیه سازی دینامیک مولکولی،پتانسیل لنارد جونز، نانوقطره، پخش نانوقطره، زاویه?تماس، قطر‌ترشوندگی

ارتقاء امنیت وب با وف بومی