1.热输运基本理论
2.平衡态分子动力学方法
3.非平衡态分子动力学方法
温度的不均匀性 能量输运(导热现象)
1.热输运基本理论
输运过程
由热力学性质的不均匀性导致的热力学过程叫做输运过程，输运过程是非平衡
过程。
T
粒子数密度的不均匀性 质量输运(扩散现象)
c
速度的不均匀性 动量输运(黏性现象)
u
热输运遵循Fourier定律
d
d
Q
JT
At
d
d
x
x
Q
T
J
A
tx
(一维情形)
称为热导率
1.热输运基本理论
热导率的计算方法
晶格动力学法
(Boltzmann输运方程)
量子输运法
(非平衡Green函数)
分子动力学法
(Green-Kubo公式或
Fourier定律)
相互作用描述
描述准确
基于第一性原理
描述准确
基于第一性原理
描述粗糙
基于经验势函数
是否采用量子统计
部分
适用于低温(远低于Debye温
度)的情形
是
否
声子统计为经典统计，不适用
于低温的情形
是否包含声子—声子
散射
部分
一般仅考虑三声子散射，不适
于高温(熔点附近)的情形
否
主要用于计算界面热导，而非
体热导率
是
包含各阶声子散射，适用于高
温情形和流体系统
计算复杂度
4
()ON
3
()Od
()ON
1.热输运基本理论
分子动力学计算热输运的方法
平衡态分子动力学
非平衡态分子动力学
基于涨落耗散定理：
基于Fourier定律：
J
T
2
0
B
1
() (0)d
t
JJ
kTV
涨落耗散定理：非平衡态的输运系数可以用平衡态对应物理量的涨落的关联来描述。
特点：该方法系统稳定，无尺寸效应，模拟的是无穷大体系在热力学极限条件下的
热输运性质。
特点：该方法不易维持系统的稳定，有尺寸效应，热源与热汇的距离即为有效体系
大小，模拟的是有限尺寸体系在一定温度梯度条件下的热输运性质。
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