튜브형 냉각기는 현대 사회에서 널리 사용되고 있으나, 현재 튜브 내부 기체 흐름의 열역학적 동적 과정에 대한 미시적 메커니즘 연구는 부족한 상태이다. 본 논문에서는 분자동역학 시뮬레이션 방법을 사용하여 채널 모델을 구축하고 채널 내에서 충기 및 방기를 수행하여 튜브의 압축 및 팽창을 시뮬레이션하였으며, 이를 통해 튜브 축방향의 압력, 밀도, 속도 및 온도가 시간에 따라 어떻게 변화하는지 연구하였다. 결과는 과정이 진행됨에 따라 기체의 축방향 압력과 밀도 기울기가 점차 감소하여 평형에 도달하였으나 약간의 역기울기가 나타남을 보여주었다. 팽창 및 압축 과정에서 64 ps 시점에 채널 출구 근처에서 최대 속도가 각각 775 m/s와 864 m/s로 나타났으며 반응이 진행됨에 따라 최대 속도 지점이 점차 저압 방향으로 이동하였다. 채널 내 각 지점의 압력파와 속도파의 위상은 위치에 따라 변하였다. 압축 과정 중 채널의 폐쇄된 끝 근처에서 온도가 높아 500 K에 달할 수 있었고, 폐쇄된 끝에서 멀어질수록 온도는 223 K까지 낮아졌으며 팽창 과정에서는 그 반대였다. 한 사이클 온도장 중첩 시 열단에서는 시간 적분 평균값이 375 K, 냉단에서는 244 K로 열단의 주변 환경으로의 열 방출과 냉단의 냉각에 유리하였다.

분자동역학 시뮬레이션; 튜브 저온 냉각기; 열역학 특성; 위상