Введение 4
Глава 1. Физическая модель 8
1.1. Уравнения движения 8
1.2. Параметры механической системы 10
Глава 2. Численный метод 13
2.1. Интегрирование уравнений движения 13
2.2. Компьютерная программа 15
Глава 3. Полученные результаты 16
3.1. Режим скачкообразного перемещения воды 16
3.2. Возникающие эффекты при изменении размеров трубки в
режиме скачкообразного движении воды 19
3.3. Исследование течения смеси воды с метаном 22
3.3.1. Смесь 50% воды, 50% метана 22
3.3.2. Смесь 75% воды, 25% метана 25
3.3.3. Влияние состава смеси внутри трубки на скорость течения... 28
Заключение 30
Список использованной литературы 31
Углеродные нанотрубки были открыты в 1991 году ученым из лаборатории NEC Сумио Ииджима. Они представляют собой трубчатые структуры, образованные атомами углерода, диаметр которых равен лишь нескольким нанометрам, а длина может достигать нескольких микрон. Такие ультратонкие углеродные трубки демонстрируют превосходные механические, электрические и тепловые свойства и имеют большой потенциал для практического применения в нанокомпозитах, наноустройствах и наноэлектронике [1]. В настоящее время среди ученых и инженеров есть большие надежды на то, что углеродные нанотрубки могут обеспечить инновационное развитие почти во всех существующих отраслях промышленности, медицины, сельского хозяйства, экологии, биотехнологий, информационных технологий и энергетики.
В работе изложена методика проведения компьютерного эксперимента для исследования механической системы, состоящей из углеродной нанотрубки заполненной молекулами жидкости. При моделировании использовался метод молекулярной динамики.
Подробно исследован режим скачкообразного движения воды в углеродной нанотрубке и рассмотрено влияние размеров трубки на параметры движения в таком режиме. Было установлено, что даже при небольшом увеличении радиуса нанотрубки наблюдается резкое изменение параметров движения и длина участков, формирующих режим скачкообразного перемещения значительно возрастает. А также были измерены количественные характеристики этих участков.
Были исследованы свойства течения смеси воды с метаном. Рассмотрено течение смеси 50% воды, 50% метана в углеродных нанотрубках различной структуры. Показана зависимость скорости течения смеси от структуры нанотрубки.
Рассмотрено течение смеси 75% воды, 25% метана в одностенной углеродной нанотрубке окруженной смесями различного состава. Продемонстрирована зависимость скорости течения смеси от процентного содержания метана в смеси снаружи трубки.
Исследовано влияние состава смеси внутри трубки на скорость течения. Найдена аппроксимация зависимости скорости от процентного соотношения воды и метана в смеси функцией ахь.
В дальнейшем планируется продолжить расчеты с целью более тщательного изучения найденных эффектов.
