亲水--疏水复合表面核态沸腾特性分子动力学研究的任务书.docx

亲水--疏水复合表面核态沸腾特性分子动力学研究的任务书
任务书
一、研究背景
对热传输的研究一直是热物理研究领域中的一个热门话题，在热能利用、工业制造和科学研究中都有着很重要的应用。而核态沸腾是一种常见的强化传热方式，因其传热效率高、受限于表面性质等优势备受关注。目前，已经有关于核态沸腾表面的研究取得了一些进展，如微纳米结构表面的研究和涂层改性等。然而，如何通过表面结构控制减小沸腾热阻，仍然是一个热门研究课题。
近年来，亲水-疏水复合表面被认为是一种可以抑制沸腾的表面。实验表明，在这种表面上形成的气泡数量明显比常规的疏水表面数量少，适用于减小沸腾热阻。然而，目前对亲水-疏水复合表面在核态沸腾过程中的热传输行为还存在一些争议，尤其是在复杂条件下的传热机理以及在不同物理参数下的性质等问题。
二、研究目的
本次研究旨在通过分子动力学模拟，研究亲水-疏水复合表面在核态沸腾过程中的热传输行为，并探究不同物理参数对沸腾性能的影响。
三、研究内容和方法
（一）研究内容
1.建立亲水-疏水复合表面的分子动力学模型。
2.研究不同物理参数（例如温度、压力、表面结构等）对亲水-疏水复合表面沸腾性能的影响。
3.探究表面结构控制对沸腾传热的影响。
4.分析核态沸腾时气泡形成与群沸腾现象的特点和规律。
（二）研究方法
1.采用分子动力学模拟方法建立亲水-疏水复合表面模型，并模拟沸腾过程中的温度分布和气泡的生成与分离过程。
2.通过计算化学的理论方法，提取气泡周围的液体性质和温度分布信息，以及表面结构等物理参数对气泡形成的影响，分析沸腾传热的力学机理。
3.比较不同复合结构对沸腾性能的影响，探究最优表面结构条件。
4.分析气泡群沸腾特征的数学物理模型和规律，以增加对复合表面的认识。
四、研究成果
1.建立亲水-疏水复合表面的分子动力学模型，可以指导表面结构设计和优化。
2.揭示不同物理参数对亲水-疏水复合表面核态沸腾的影响规律，以便在不同条件下设计最优化表面。
3.揭示气泡群沸腾的物理机理和规律，以拓展复合表面的应用领域。
4.相关研究论文不少于2篇，申请专利1项。
五、研究计划与进度
1.前期准备：翻阅大量相关文献资料，建立出亲水-疏水复合表面的分子动力学模型，并编写程序。计划用时1个月。
2.模拟分析：通过计算化学的理论方法，对不同物理参数下的亲水-疏水复合表面核态沸腾进行模拟和分析，并提取气泡周围的液体性质和温度分布等信息，以及表面结构等物理参数对气泡形成的影响。计划用时3个月。
3.结果分析及描述：分析不同物理参数下亲水-疏水复合表面核态沸腾的力学机理，探究表面结构对沸腾传热的影响，比较不同复合结构对沸腾性能的影响，分析气泡群沸腾特征的数学物理模型和规律。计划用时2个月。
4.论文撰写及申请专利：根据模拟数据、分析结果和成果归纳撰写相关研究论文不少于2篇，申请专利1项。计划用时2个月。
计划总用时为8个月，其中每个月需要整理、汇报相关研究进展。
六、研究经费
本次研究由基金会提供经费，包括实验材料费、设备维护费用、人工费用等，总金额不超过30万元。在研究中如果出现预算以外的情况，需要及时向基金会报告，并获得批准。
七、研究人员
本次研究需要一名博士研究生担任主要研究人员，需要有相应的化学、物理和计算机科学等相关专业背景。同时，需要配备一些辅助人员，比如研究助理、技术保障人员等。所有研究人员必须具备一定的研究基础和动手操作能力。