纳米流动在微纳机械、纳米储能、农业生产等领域中有广泛的应用前景。纳米尺度内,流体流动过程呈现完全不同的形态,由于只有有限个数的分子,分子间的作用占据了主导性地位,传统的连续模型方法已经不能预测和解释流体在纳米尺度的特征,分子动力学模拟成为强有力的研究方法和研究手段。理解、掌握微纳尺度的流体特性,以达到控制、优化纳米尺度内流体的运动,可以促进发明新的设备及应用。在纳米通道内,流体与固壁分子间的作用、固壁的表面状况都对其中的流体产生强烈的影响,本文采用分子动力学方法,模拟流体在纳米通道内运动,着重于研究流体流动的表面效应,研究了气体在纳米通道内流动的切向动量协调系数及表面亲润性非对称通道内的运动规律、混合气体的流动特性、含有气泡的流体运动情况、单壁碳纳米管壁面手性对流体的运动影响,最后实验定性验证纳米尺度流动的速度效应并探讨构建纳米泡沫储能系统。　　 发现气体在壁面有吸附层时,切向动量协调系数随着温度升高而降低;在吸附层能够解吸附的温度时,切向动量协调系数发生突跃;在壁面无吸附层情况下,切向动量协调系数亦随着温度升高而降低。在本文模拟条件下,气体粒子离开壁面吸附的能力及壁面粒子热运动产生的粗糙度决定了切向动量协调系数的分布。气体在Janus界面的纳米通道内流动,总体流动速度随着温度的升高而减速。由于密度分布的不对称性,呈现了特殊的流型,该流型既不是类泊萧叶流动,也不类似于栓塞流动。　　 发现混合气体在纳米通道中流动时,气体混合物不再均匀一致,亲水性粒子随着自身比例的减少,逐渐被吸附于壁面,而疏水性粒子主要分布于通道中间。在亲水粒子、疏水粒子以及壁面粒子相互作用下,混合气体在壁面附近发生了弱相互作用向强相互作用的转变,形成了类固体层。流动速度随着疏水性粒子比例的增加而升高,同时,滑移速度也从负滑移速度逐渐转变为正滑移速度。亲、疏水粒子各占50％的气体混合物在纳米通道内流动时,亲水粒子的解吸附能力随着温度升高而增大,使得固壁附近亲水粒子密度随着温度升高而降低;疏水粒子随着温度升高逐渐能够到达固壁附近。在温度较低时,混合气体在纳米通道内分布有明显的分层现象,而随着温度升高,层化现象减弱;混合气体在纳米通道内流动,在固体壁面从温度较低时的无表观滑移到表观滑移速度随着温度的升高而逐渐增大;而在通道中心混合气体流动速度则随着温度升高而降低。　　 提出了一种统计纳米通道中气泡运动速度的方法,该方法根据密度分布定位气泡的位置,进而得到气泡的位移随时间变化规律,从而求出气泡的速度。发现在亲水性壁面纳米通道中,气泡形成于通道中间。在势能强度较大时,壁面吸附分子较多,气泡也较大,反之则气泡较小,气泡的运动速度接近但小于通道中心流速。对超疏水性壁面,气泡则形成在固壁附近,两个壁面形成一对对称的气泡,气泡运动速度接近但大于边缘速度。流体总的流动速度随着流体分子与壁面分子作用的减弱而增大,滑移速度则逐渐从负转变为正;当壁面为超疏水性时,随着外界驱动力的增大,两壁面上气泡被逐渐拉长,同时变得逐渐扁平;前端“接触角”逐渐增大,而后端“接触角”逐渐减小。在不同驱动力作用下,两个气泡总是保持相同的速度,气泡的速度与外力驱动的大小呈线性增长趋势。随着外力增大,边界层及通道中心速度皆呈现增大趋势。当纳米通道上板做剪切运动时,两个气泡之间吸引力使得它们总是保持相同速度前进。板间距离对气泡速度影响较小或者没有影响。纳米气泡间吸引力的存在,加快了固定壁面附近流体的流动速度,减缓了靠近运动壁面附近流体的速度,增大了流体在纳米通道内速度滑移。　　 建立了流体在单壁碳纳米管中流动模型,对比分析了氩气和水在近似相等半径的椅型和锯齿型单壁碳纳米管中的流动。同等外力驱动下,椅型单壁碳纳米管中流体所受的阻力小于相同半径的锯齿形单壁碳纳米管中流体所受的阻力,显示出了强烈的手性效应。手性效应随着尺寸的增大而减小,随着流速的增大而增大。流体在近似半径的锯齿型单壁碳纳米管中的剪切应力和有效粘度都大于对应椅型中的参数。剪切应力和有效粘度随着尺寸及流速增大而减小,呈现出显著的尺寸效应和速度效应。流体呈现典型栓塞型流动,手性对密度分布影响较小。单个流体粒子沿不同壁面运动时所受的作用力差异从根本上解释了流体在单壁碳纳米管中所受手性效应的来源。　　 通过考察将去离子水压入纳米泡沫材料ZSM-5沸石中的过程,实验研究了纳米尺度流体的流动特性。结果表明流体在疏水性纳米通道中流动时,流体的有效粘度随着流动平均速度增大而减小,定性的验证了分子动力学模拟结果中的速度效应。同时,分析水在纳米泡沫孔中的流动,验证了纳米泡沫系统的储能特性,这可以用于振动等低品位能源的利用。