随着能源问题日益加剧,学者们愈发重视强化换热领域的研究。纳米流体是一种新型、高效的换热介质,它由纳米颗粒及基液组成。在工业中能代替传统工质,从而提高系统的换热效率。本文以分子动力学为模拟的理论基础,采用L-J势函数和偶极子势函数构建水分子模型,采用Morse势函数构建铜原子模型。通过研究Cu-H20纳米流体受热时粒子的能量转换和受力改变情况,得出了纳米流体受热运动的微观机理。主要研究内容及结论如下:(1)纳米颗粒团聚受直径和温度的影响。纳米颗粒直径越大,纳米颗粒团聚越慢。纳米颗粒团聚温度越高,纳米颗粒的团聚速度越快。(2)通过对纳米流体中水分子的排列进行研究,发现纳米颗粒周边存在吸附层。其密度比同样条件下水分子密度更大,结构更紧密。(3)模拟了纳米流体受热运动的情况。纳米流体加热前期,纳米流体吸附层的水分子分布明显紧凑,密度较高。虽然纳米流体吸附层因为加热作用导致呈现不稳定状态,但是纳米颗粒表面有着强大的吸引能力,水分子难以逃逸。当水分子运动至冷却区域,由于冷却作用导致水分子速度减慢并形成氢键,数量也越来越多形成新的团簇。模拟不断进行,团簇也不断形成,又不断分离,直到系统形成新的稳定状态。整个模拟过程中,系统的总能量增加,并在0.2ps逐渐趋于稳定。(4)模拟压力为1atm的情况下,纯水相变温度为342.4K与实际水的相变温度相近。发现温度为420K时,模拟纳米流体势能变化剧烈。(5)在温度为300K压力为1atm的情况下,通过EMD方法计算水的导热系数为0.47W/(m·K),纳米颗粒及其周边水分子导热系数为400W/(m·K)。通过NEMD方法,计算出纯水系统中冷热源温差为54.2K。加入纳米颗粒后冷热源温差为29.7K,证明纳米颗粒能有效提高导热效率。本文研究了纳米流体受热的微观运动,对纳米流体相关实验研究及其在工业上的运用具有重大的指导意义。