冯靖伊， 张燕平， 高 伟

(华中科技大学 能源与动力工程学院， 武汉 430074)

水蒸气核化及单体生长过程的分子动力学研究

冯靖伊， 张燕平， 高 伟

(华中科技大学 能源与动力工程学院， 武汉 430074)

通过分子技术模拟水蒸气凝结过程，采用非平衡分子动力学(NEMD)方法模拟并分析了凝结相变中核化及单体生长过程.计算相变过程中的凝结速率，并研究了核化和单体生长初期液态水的直径与凝结速率之间的关系，同时分析了模拟压力对凝结速率的影响.结果表明：在相同过冷度下，凝结速率随压力的降低而减慢；在核化及单体生长过程中，相同的压力和温度条件下，凝结相变的传热传质效果随着液体直径的增长而改善.

水蒸气； 分子动力学； 凝结速率； 液体尺寸； 传热传质

作为一种高效的传热方式，凝结换热一直是众多学者的重要研究方向.其中水蒸气的凝结换热更是被广泛应用于制冷[1]制热、发电和航空航天等工程生产实践中.几十年来无数学者对凝结换热进行了实验和理论研究[2-4]，但由于凝结相变本质的复杂性，目前对其机理研究尚不全面.

近年来，随着计算机性能的不断进步，分子模拟技术在传热传质方面的研究也迅速发展[5].Ikeshoji等[6]提出了适用于周期性边界条件的非平衡分子动力学算法来计算氩的导热系数，并通过该方法模拟氩蒸气的凝结相变过程，发现分子间能量和动能的传递分别在液相和气相的热量传递中起主要作用.Krasnochtchekov等[7]采……