水与多孔材料相互作用的二维微观与宏观模拟
流体动力学
2017-09-19 v1
摘要
在科学、技术、环境保护、建筑等各个领域，研究多孔材料在不同聚集态下与不同物质的相互作用过程是非常重要的。从生态学和环境保护的角度来看，研究多孔材料与液态和气态水的相互作用过程尤为迫切。由于一摩尔水包含 个 分子，因此在经典空气动力学框架内将水蒸气视为连续介质的宏观方法主要用于描述其性质，例如孔隙中水蒸气的性质。在本文中，我们构建并使用宏观二维扩散模型来模拟孤立孔隙内水蒸气的行为。除了宏观模型外，还提出了孤立孔隙内水蒸气行为的微观模型。该微观模型建立在分子动力学方法之内。在微观模型中，对每个水分子运动的描述基于牛顿经典力学，并考虑与其他分子和孔隙壁的相互作用。我们探讨了水蒸气-孔隙系统的时间演化。根据孔隙外部的条件，系统演化至不同的平衡状态，其特征在于温度、密度、压力等宏观特性的不同值。将分子动力学模拟结果与基于宏观扩散模型的计算结果及实验数据进行比较，可以得出结论：宏观与微观方法的结合能够对水蒸气与多孔材料的相互作用过程提供更充分、更准确的描述。
引用
@article{arxiv.1709.05878,
title = {2D microscopic and macroscopic simulation of water and porous material interaction},
author = {E. G. Nikonov and M. Pavluš and M. Popovičová},
journal= {arXiv preprint arXiv:1709.05878},
year = {2017}
}
备注
11 pages, 8 figures