Page 27 - 《真空与低温》2025年第4期

442 真空与低温 第 31 卷 第 4 期

亦有差异。润湿性越强，壁面对流体分子的作用力
越强，图 7 中振荡的峰值越高，将会有更多的流体分
子聚集在壁面附近。而在通道中心区域，无论壁面
润湿性大小，分子数分布都较为均匀一致，表明壁
面的润湿性仅对近壁面区域有明显作用，而对通道
中心的流体分子无显著影响。在分子微观结构方面，
润湿性越强，流体分子的分层分布将更加显著。
图 9 展示了壁面润湿性 α = 0.5、0.75、1 时，纳 （a）α=0.1
米通道内流体在不同 Y 坐标下温度沿 Z 轴的分布
情况。在三种不同的润湿性条件下，温度 T 随 Z 值
的变化都呈现出类似抛物线的分布，在通道中心区
域温度最高，而在近壁面区域温度较低，体现出壁
面温度对通道内温度分布的影响。随着 Y 坐标增
大，流体流动得以充分发展，温度分布更加平均且
接近壁面温度。对于不同的壁面润湿性，当润湿性
（b）α=1.0
增大，温度峰值降低，温度曲线整体高度较小，温度
充分发展区域面积更大。这表明高润湿性条件下 图 8 不同壁面润湿性下通道内分子微观结构分层分布
壁面对流体分子有更强的作用力，纳米通道内的热 Fig. 8 Layered distribution of molecular microstructures in the
传导过程得到强化。 channel under different wall wettability conditions

300 300 300
Y=0.35 Y=0.35 Y=0.35
Y=0.45 Y=0.45 Y=0.45
280 280 280
Y=0.55 Y=0.55 Y=0.55
Y=0.65 Y=0.65 Y=0.65
260 Y=0.75 260 Y=0.75 260 Y=0.75
T/K 240 T/K 240 T/K 240
220 220 220
200 200 200
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0
Z Z Z
（a）α=0.50 （b）α=0.75 （c）α=1.00
图 9 不同壁面润湿性下通道内温度分布
Fig. 9 Temperature distribution in the channel under different wall wettability conditions

2.2.2 速度分布与温度分布 纳米通道内流体在不同 Y 坐标下速度在 Z 轴的分
图 10 展示了壁面润湿性 α = 0.5、0.75、1 时， 布情况。

0.10 0.10 0.10
Y=0.35 Y=0.35 Y=0.35
0.08 Y=0.45 0.08 Y=0.45 0.08 Y=0.45
速度/ （nm·ps −1 ） 0.06 Y=0.75 速度/ （nm·ps −1 ） 0.06 Y=0.75 速度/ （nm·ps −1 ） 0.06 Y=0.75
Y=0.55
Y=0.55
Y=0.55
Y=0.65
Y=0.65
Y=0.65
0.04
0.04
0.04
0.02
0 0.02 0 0.02 0
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0
Z Z Z
（a）α=0.50 （b）α=0.75 （c）α=1.00
图 10 不同壁面润湿性下通道内速度分布
Fig. 10 Velocity distribution in the channel under different wall wettability conditions