Thermal conductivity of highly asymmetric binary mixtures: how important are heat/mass coupling effects?
Thermal conductivity of highly asymmetric binary mixtures: how important are heat/mass coupling effects?
复制标题
高度不对称二元混合物的导热性：热/质耦合效应有多重要？
DOI：
10.1039/c4cp00818a
复制
发表时间：
2014
期刊：
影响因子：
--
通讯作者：
Armstrong J
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Armstrong J
质量和热通量的耦合是在含有不同质量和/或尺寸的颗粒的流体混合物中产生索雷效应的原因。我们使用平衡和非平衡分子动力学模拟来研究这些耦合效应在确定由二元混合物组成的流体中的热传递方面的相关性，其中各个组分具有显着的质量（1 ： 8）或尺寸（1 ： 3）不对称性。我们通过使用边界驱动分子动力学模拟 (NEMD) 和平衡 Green-Kubo (GK) 方法来量化热传输，并研究与动力学理论和实验相关的不同热通量定义对热导率量化的影响。我们发现从不同定义获得的热导率在数值精度范围内一致，这表明索雷系数不会导致热传导的显着变化，即使对于这里考虑的大的不对称性，这会导致显着的索雷系数（∼10−2 K−1）。尺寸和质量的不对称性会导致各个组件的比焓存在较大差异，必须仔细考虑这一差异，以便使用 GK 方法计算准确的热导率。忽略热函贡献，会导致热导率大幅高估，通常在 20% 到 50% 之间。此外，我们量化了内能和质量通量相关函数的时间依赖性行为，并提出了这些不对称混合物中热传输的微观机制。
The coupling of mass and heat fluxes is responsible for the Soret effect in fluid mixtures containing particles of dissimilar mass and/or size. We investigate using equilibrium and non-equilibrium molecular dynamics simulations the relevance of these coupling effects in determining the thermal transport in fluids consisting of binary mixtures where the individual components feature significant mass, 1 : 8, or size, 1 : 3, asymmetries. We quantify the thermal transport by using both boundary driven molecular dynamics simulations (NEMD) and the equilibrium Green–Kubo (GK) approach and investigate the impact of different heat flux definitions, relevant in kinetic theory and experiments, in the quantification of the thermal conductivity. We find that the thermal conductivities obtained from the different definitions agree within numerical accuracy, suggesting that the Soret coefficient does not lead to significant changes in the thermal conduction, even for the large asymmetries considered here, which lead to significant Soret coefficients (∼10−2 K−1). The asymmetry in size and mass introduces large differences in the specific enthalpy of the individual components that must be carefully considered to compute accurate thermal conductivities using the GK approach. Neglecting the enthalpic contributions, results in large overestimations of the thermal conductivity, typically between 20% and 50%. Further, we quantify the time dependent behavior of the internal energy and mass flux correlation functions and propose a microscopic mechanism for the heat transport in these asymmetric mixtures.
登录
查看更多内容
计算热力学和输运特性以预测氩氪混合物中的热泳效应。
影响因子：
4.4
作者：
N. Miller;P. Daivis;I. Snook;B. D. Todd
通讯作者：
B. D. Todd
通过热扩散强迫瑞利散射实验和晶格模型计算研究烷烃/苯混合物的热扩散行为。
DOI：
10.1021/jp065825v
发表时间：
2006
期刊：
The journal of physical chemistry. B
影响因子：
--
作者：
P. Polyakov;J. Luettmer;S. Wiegand
通讯作者：
S. Wiegand
影响因子：
3.3
作者：
Roemer, Frank;Wang, Zilin;Bresme, Fernando
通讯作者：
Bresme, Fernando
E.G.D.Cohen 编辑：《统计力学基本问题》，North-Holland Pub Co.，阿姆斯特丹，1962 年，249 页，15×23 厘米，2400 日元
DOI：
--
发表时间：
1962
期刊：
影响因子：
--
作者：
橋爪 夏樹
通讯作者：
橋爪 夏樹
使用边界驱动的非平衡分子动力学计算水性混合物中的索雷系数。
DOI：
10.1063/1.1863872
发表时间：
2005
期刊：
The Journal of chemical physics
影响因子：
--
作者：
C. Nieto‐Draghi;J. Ávalos;B. Rousseau
通讯作者：
B. Rousseau