。1184。 北京科技大学学报 2006年第12期 12.068 (a) 12.066 12.064 12.062 2 12.060 12.058 12.056 0 12.05%62002040.60810121416 0 0.51012.02.5 时间ps 时间ps 0.008 (b) 图5J八)时间相关函数变化曲线 0.006 Fig 5 Curve of the time correlation function of J(t) 0.004 结果以及实验测量结果，以一种硅气凝胶材料为 0.002 例，其主要参数为：S,=797m2g1,P=110 0 kgm3,=94%,平均孔隙尺寸20m.在温度 -0.002 为300K和压力0.1MPa下，采用热线法间接测 -0.04%20.02040.60.81012141.6 量得到气相导热系数为8X103W·(mK)1 时间s (孔隙内气体为空气)0.在同样条件下，通过式 12.06292 (c) (5)求解得到该硅气凝胶材料气相导热系数为 12.06290 9X103W(mK)1.平衡MD模拟结果为 12.06288 68X103W·(mK)一1，和实验测量结果比较接 12.06286 近，但小于式(5)的计算结果.这是由于Zemg采 酒 12.06284 用的是理想气体模型，忽略了分子之间的相互作 12.06282 用势 12.06280 -0.200.20.40.60.81.012141.6 3结论 时间ps 采用了Lennard--Jone作用势，通过平衡MD 图3NVE系统的能量变化曲线.(a)动能变化曲线；(b)势 方法在温度300K和压力0.1MPa条件下对边长 能变化曲线：（©）总能量变化曲线 Fig.3 Relationship curves of energy and time in the NVE:(a) 为20nm的立方体孔隙内的氮气的运动行为进行 kinetic energy curve (b)potential energy curve;(c)total ener- 了模拟，得出了分子分速度和速率的分布，与统计 gy curve 力学得到的Maxwell速度和速率分布曲线基本一 致，由此计算出氮气分子平均速率为460ms1. 12 通过Gen-Kubo关系式计算得出了立方体孔隙 1.0 内氮气导热系数为68×103W·(mK)-1,仅为 同样条件下自由空间氮气的导热系数的1/3 Iu-OIKI 0.6 左右. 0.2 参考文献 1]Cahill D G.Fond W K.Goodson K E.et al.Nanoscale ther 00.20.40.60.81.012141.6 时间/ps mal transport.J Appl Phys 2003.93(2):793 I24 徐烈。方荣生。马庆芳.绝热技术。北京：国防工业出版社， 图4J()变化曲线 1990 Fig.4 Curve of J(t) [3 Heermann D W.Computer simulation methods in theoretical physics.London:Springer-Verlag-Bedin Heidelberg.1986图 3 NVE 系统的能量变化曲线.(a)动能变化曲线;(b)势 能变化曲线;(c)总能量变化曲线 Fig.3 Relationship curves of energy and time in the NVE:(a) kinetic energy curve;(b)potential energy curve ;(c)total ener￾gy curve 图 4 J(t)变化曲线 Fig.4 Curve of J(t) 图 5 J(t)时间相关函数变化曲线 Fig.5 Curve of the time correlation function of J(t) 结果以及实验测量结果 ,以一种硅气凝胶材料为 例,其主要参数为:Ss =797 m 2 ·g -1 , ρpor =110 kg·m -3 , =94 %, 平均孔隙尺寸 20 nm .在温度 为 300 K 和压力 0.1 M Pa 下 ,采用热线法间接测 量得到气相导热系数为 8 ×10 -3 W ·(m·K) -1 (孔隙内气体为空气)[ 10] .在同样条件下, 通过式 (5)求解得到该硅气凝胶材料气相导热系数为 9 ×10 -3 W·(m·K) -1 .平衡 MD 模拟 结 果为 6.8 ×10 -3 W·(m·K)-1 ,和实验测量结果比较接 近,但小于式(5)的计算结果 .这是由于 Zeng 采 用的是理想气体模型 , 忽略了分子之间的相互作 用势 . 3 结论 采用了 Lennard-Jone 作用势 , 通过平衡 M D 方法在温度 300 K 和压力 0.1 MPa 条件下对边长 为 20 nm 的立方体孔隙内的氮气的运动行为进行 了模拟,得出了分子分速度和速率的分布,与统计 力学得到的 Maxwell 速度和速率分布曲线基本一 致,由此计算出氮气分子平均速率为460 m·s -1 . 通过 Green-Kubo 关系式计算得出了立方体孔隙 内氮气导热系数为 6.8 ×10 -3W·(m·K) -1 ,仅为 同样条件下自由空间氮气的导热系数的 1/3 左右 . 参 考 文 献 [ 1] Cahill D G , Ford W K , Goodson K E , et al.Nanoscale ther￾mal transport .J Appl Phys, 2003 , 93(2):793 [ 2] 徐烈, 方荣生, 马庆芳.绝热技术.北京:国防工业出版社, 1990 [ 3] Heermann D W .Comput er simulation methods in theoretical physics.London:Sp ringer-Verlag-Berlin Heidelberg , 1986 · 1184 · 北 京 科 技 大 学 学 报 2006 年第 12 期