多孔材料特别是纳米尺度的介孔材料有广泛的应用前景，流体在孔道中的性质对这些材料的应用有重大影响。同时微孔介质中流体平衡性质和动力学性质的研究对于指导生产实际和改进工艺过程也是至关重要的，但由于受到空间的限制，微孔内流体性质的直接实验测定难以进行。传统的理论往往也只适用于描述宏观的现象，这样对受限流体行为的实验与理论研究一直面临着较大的困难和挑战，使得人们对微孔中流体的结构性质和传递性质及其所呈现出的特殊性的了解仍非常缺乏。倘若能从微观层次上深入了解微孔介质中流体分子分布的特点及规律，将有助于我们认识纳米尺度下的界面流体与一般体相流体所不同的结构性质、与表面的相互作用及特殊的相行为。另一方面，微孔中流体的传递性质(扩散、粘滞性质和导热)反映了这类体系在三传(质量、动量和能量传递)过程中的动力学特性，是化工、材料、医药、能源、环保及多种微装置(如微反应器、微热交换器、微流控系统)研究和设计中必不可少的重要数据，因而开展这方面的研究不仅具有重要的理论意义和学术价值，也对各种实际过程，如吸附、催化、润滑、微热交换、微流控、药物控释、生物体内物质传输、油气强化开采(EOR)与加工、存储等具有重要的指导意义。本工作在此背景下，运用分子动力学(MD)方法研究碳纳米管中水的结构和传递等行为，通过对各种体系在各种条件下的模拟研究，分析了多种因素的影响，在获取大量计算机实验数据的基础上建立了微孔中流体传递性质的数学模型，预测流体在微孔中的动力学行为，为科研和生产服务。本文主要研究内容如下： 1.从模型微孔深入到真实的微孔材料碳纳米管中，分别研究了单壁碳纳米管的螺旋性、孔径、壁势和温度对其中水结构性质的影响。孔径是影响碳纳米管中水分子分布最重要的因素，在小孔径的碳纳米管中，水分子的层状分布更加有序，有类固相转变发生。在特定孔径下观察到椅型碳纳米管中的水分子呈现高度有序的螺旋分布状态，我们认为孔径与分子直径的比率以及氢键对碳纳米管内水分子的分布起着关键的作用。另外，碳纳米管本身的螺旋性也是影响其内部流体结构的重要因素之一。在孔径相似的条件下，发现椅型和齿型碳纳米管中水的分子层数基本上是一致的，但其有序程度有所不同。在小孔径的管中，椅型碳纳米管中水分子的分布更加有序。而随着孔径的增加，齿型碳管中水分子分布的有序程度更高。在没有吸引壁势的模型纳米管中，分子运动的随机性更强，与相应孔径的碳纳米管相比，其可达区域更大，导致了模型纳米管中水分子的分布变得更加无序。由于空间的限制，使得温度对碳纳米管中水分子分布的影响较小。 2.研究了三种类型纳米管中水的传递性质，包括扩散、粘度和导热性质。考证了孔径的大小、纳米管的壁势(螺旋性)、温度、密度对传递性质的影响。结果表明，受限在纳米管中的水传递性质呈明显的各向异性，沿孔道方向的传递性质均大于沿孔径方向。碳纳米管中水的扩散显著小于体相流体，并且随着孔径的减小而进一步减小，在孔径相似的情况下，三种纳米管中扩散系数值的大小顺序为：模型纳米管>椅型碳纳米管>齿型碳纳米管。水在齿型碳管中的扩散能力比在椅型碳管中要小很多，说明齿型碳管壁与水分子之间的相互作用显著强于椅型碳管，导致水分子被束缚在较深的势阱中，运动能力受限。碳纳米管中水的整体平均扩散既与内、外层水分子的扩散有关，也与内、外层水分子的比例有关。导热和粘度的变化规律与扩散正好相反，在纳米管中其值均大于体相流体，并随孔径的减小而增大，在孔径相似的三种纳米管中，其值的顺序为：齿型碳纳米管>椅型碳纳米管>(or≈)模型纳米管。温度和密度也对三种传递性质有不同的影响。虽然扩散、导热和粘度是传递性质的三个方面，但由于它们产生的机理不同，扩散仅依赖于单个分子的运动，而导热和粘度则是整个体系热量的传递或者整个分子层的相对滑动，因此表现出各自的特殊性。 3.从分子动力学理论中速率过程的统计理论出发，基于微孔中的扩散既有分子扩散又有努森扩散的观点，以流体分子的碰撞频率为核心，提出了一个微孔中流体的扩散模型，较全面地反映了流体的扩散系数与孔径、温度和密度的关系。在此基础上进一步提出了微孔中流体粘度的模型。这两个模型仅用两个模型参数，通过与模拟数据和实验数据的对比，表明该模型在一定程度上能较好地描述微孔中流体的传递行为，是对已有理论的重要扩展，为进一步开展复杂体系传递性质的理论研究作了有意义的尝试和探索。