Rohrkühler werden in der heutigen Gesellschaft weit verbreitet eingesetzt, jedoch fehlen derzeit mikroskopische Mechanismusstudien zum thermodynamischen Gasfluss innerhalb der Rohre. In dieser Arbeit wurde die Molekulardynamik-Simulationsmethode angewendet, um ein Kanalmodell zu erstellen und Gas in den Kanal ein- und auszuleiten, um das Komprimieren und Expandieren des Rohrs zu simulieren und so die zeitliche Veränderung des axialen Drucks, der Dichte, der Geschwindigkeit und der Temperatur des Gases zu untersuchen. Die Ergebnisse zeigen, dass mit dem Fortschreiten des Prozesses die axialen Druck- und Dichtegradienten des Gases allmählich abnehmen, bis sie ein Gleichgewicht erreichen, jedoch ein leicht umgekehrter Gradient auftritt. Bei den Expansions- und Kompressionsprozessen treten bei 64 ps nahe dem Kanalausgang maximale Geschwindigkeiten von 775 m/s bzw. 864 m/s auf, und mit dem Fortschreiten der Reaktion verschiebt sich der Punkt der maximalen Geschwindigkeit allmählich in Richtung des niedrigeren Drucks. Die Phase der Druck- und Geschwindigkeitswellen an verschiedenen Punkten im Kanal variiert je nach Position. Während der Kompression ist die Temperatur in der Nähe des geschlossenen Endes des Kanals hoch und kann bis zu 500 K erreichen, während sie am entfernten Ende niedrig ist und auf 223 K absinkt; beim Expansionsprozess ist es umgekehrt; bei der Überlagerung des Temperaturfeldes eines Zyklus beträgt der zeitintegrierte Mittelwert am heißen Ende 375 K und am kalten Ende 244 K, was die Wärmeabfuhr am heißen Ende und die Kühlung am kalten Ende begünstigt.

Molekulardynamiksimulation; kryogene Rohrkühler; thermodynamische Eigenschaften; Phase