ИСТИНА

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ 1. Разработана динамическая модель Монте-Карло для анализа рекомбинации атомов на каталитической поверхности и численный метод для ее исследования. Проведены расчеты степеней заполнения каталитической поверхности в процессе рекомбинации на ней атомов азота с учетом пространственного положения атомов на активных центрах поверхности. Показано, что построенная модель дает хорошее согласие с результатами, полученными с помощью феноменологической модели в случае, когда имеется аналитическое решение, и численными расчетами методом Монте-Карло других авторов при исследовании задачи в полной постановке. Рассчитаны коэффициенты рекомбинации γ для атомов азота на кварцевой поверхности в зависимости от температуры. Получено немонотонное поведение γ : при повышении температуры до 400К коэффициент рекомбинации резко убывает, а в диапазоне температур 400–1200К возрастает. Данный результат хорошо количественно согласуется с результатами экспериментов. 21 2. Методом прямого моделирования Монте-Карло исследовано течение газа и теплообмен в микроканалах при условии диффузного отражения на стенке. Получены распределения плотности, скорости и температуры в канале при различных числах Кнудсена. При малых числах Кнудсена получен параболический профиль скорости, который соответствует решению уравнений Навье-Стокса. При увеличении числа Кнудсена профиль безразмерной скорости становится более пологим в центральной области канала, а вблизи стенок появляются большие градиенты скорости и проскальзывание. Обнаружено существенное влияние эффекта скольжения на стенке при течении газа в микро- и наноканалах. В связи с этим актуальна задача определения закона взаимодействия молекул газа с поверхностью твердого тела для конкретных материалов при различных термодинамических условиях. 3. На основе молекулярно-динамического моделирования разработан численный метод для изучения процессов аккомодации при взаимодействии газа с поверхностью с учетом теплового движения атомов твердого тела. Рассчитаны коэффициенты диффузного отражения и аккомодации энергии для водорода на поверхности графита в зависимости от энергии падения, температуры газа и стенки. Получено, что оба коэффициента убывают с ростом температуры газа. Установлено, что температура поверхности оказывает существенное влияние на процессы аккомодации при температурах газа 20-400К. При высоких температурах газа (>900К) зависимость от температуры стенки ослабевает. При этом коэффициенты α и f принимают значения 0.1–0.2 в широком диапазоне температур поверхности 90–1100К, что подтверждается экспериментальными результатами других авторов. Установлено, что существенное влияние температуры стенки на процессы аккомодации при низких температурах газа вызвано физической адсорбцией молекул водорода на поверхности графита. 22 4. На основе молекулярно-динамического моделирования разработан численный метод исследования процессов физической адсорбции водорода в углеродных наноструктурах. Обнаружено, что при низких температурах и высоких давлениях образуется второй слой адсорбции, что значительно увеличивает количество адсорбированного водорода. Предложена феноменологическая модель на основе идеального адсорбированного слоя Ленгмюра, которая позволяет получить корректные оценки для относительного массового содержания водорода в случае монослойной адсорбции. Рассчитаны относительное массовое содержание и средняя плотность водорода в массиве углеродных нанотрубок в зависимости от температуры, давления и геометрии массива. Найдены оптимальные для адсорбции расстояния между трубками. Получено, что даже при оптимальном расстоянии между трубками в массиве применение углеродных нанотрубок для хранения водорода при комнатной температуре нецелесообразно, а при низких температурах (Т=80К) их использование позволяет существенно повысить эффективность хранения водорода.