纳米尺度下流体的流变及尺度效应

应用表面力仪研究了流体在纳米尺度下的流变及尺度效应。试验发现，体相状态时表现为典型牛顿流体的16 烷，在纳米膜厚状态下，出现了等效粘度随切应变速率的增大而减小的剪切稀化现象，并且等效粘度依赖于振动剪切的频率。随着膜厚从宏观量级进入到纳米量级，流体的特性具有了显著的膜厚相关性，其表现为等效粘度明显增大，流体出现了弹性特征，摩擦力表现出复杂的非牛顿特性。其他流体也表现出类似的特性，这些流变特性的改变，说明纳米尺度下流体具有与体相状态完全不同的特性。     

锯齿形翅片扁管内流体流动及传热特性研究

为研究翅片节距与翅片切开长度参数对锯齿形翅片扁管管内流体流动和传热特性的影响,建立了9组不同锯齿形翅片参数的冷却扁管导热与流动换热耦合计算模型。采用计算流体力学(CFD)软件FLUENT对锯齿形翅片的微通道进行仿真模拟,得出了锯齿形翅片扁管管内流体流动和传热特性。通过9种锯齿形翅片扁管管内流体压降和传热系数的对比分析,运用冷却扁管综合性能评价方法 h/ΔP,得出了不同锯齿形翅片参数对扁管综合性能的影响规律。研究结果表明,适当减小翅片节距同时增大翅片切开长度能获得更好的流动与传热综合性能,从而可为锯齿形翅片的结构设计提供重要参考。     

三维石墨烯纳米流体传热性能的实验研究

以SX-LY型号汽车散热器为实验载体,在50%乙二醇水溶液中掺入0.025wt%、0.1wt%质量比的三维多级孔石墨烯纳米粒子配置成混合纳米流体,通过实验研究新型纳米冷却液对汽车散热器冷却性能的影响。结果表明:添加三维石墨烯纳米粒子能极大提高基液的传热性能,且随着纳米粒子质量浓度的升高,流体传热特性加强;入口温度、流速也影响着冷却液传热性能,随着入口温度、流速的升高,换热量与传热系数均增大。     

水基GO/Al2O3混合纳米流体微量润滑的摩擦性能及加工特性

以植物型润滑油为切削液的微量润滑(Minimum quantity lubrication,MQL)技术因表现出优良的加工性和环境友好性而备受关注.然而,由于油基切削液的冷却能力低,传统油基MQL往往会产生高的切削温度.水基切削液的冷却性能好,但润滑能力不如油基切削液.为了提高水基切削液应用于MQL时的润滑性能,提出了一种以氧化石墨烯/氧化铝(GO/Al2 O3)混合水基纳米流体为切削液的MQL技术,并对其摩擦磨损和加工特性进行了对比研究.为了获得较佳的减摩抗磨性能,优选了GO/Al2 O3的质量比.结果 表明,水基GO/Al2O3混合纳米流体MQL与单一GO或Al2O3纳米流体MQL相比,摩擦系数和磨斑直径显著降低,加工特性提升明显,且表现出与传统植物油MQL相当的加工特性.水基混合纳米流体MQL的优异性能归因于GO/Al2O3混合纳米颗粒渗透进入摩擦界面,形成由GO自润滑层和Al2O3润滑薄膜组成的复合保护膜,阻止了摩擦界面的直接接触,从而提高了润滑能力.     

水基GO/Al2O3混合纳米流体微量润滑的摩擦性能及加工特性

以植物型润滑油为切削液的微量润滑(Minimum quantity lubrication,MQL)技术因表现出优良的加工性和环境友好性而备受关注.然而,由于油基切削液的冷却能力低,传统油基MQL往往会产生高的切削温度.水基切削液的冷却性能好,但润滑能力不如油基切削液.为了提高水基切削液应用于MQL时的润滑性能,提出了一种以氧化石墨烯/氧化铝(GO/Al2 O3)混合水基纳米流体为切削液的MQL技术,并对其摩擦磨损和加工特性进行了对比研究.为了获得较佳的减摩抗磨性能,优选了GO/Al2 O3的质量比.结果 表明,水基GO/Al2O3混合纳米流体MQL与单一GO或Al2O3纳米流体MQL相比,摩擦系数和磨斑直径显著降低,加工特性提升明显,且表现出与传统植物油MQL相当的加工特性.水基混合纳米流体MQL的优异性能归因于GO/Al2O3混合纳米颗粒渗透进入摩擦界面,形成由GO自润滑层和Al2O3润滑薄膜组成的复合保护膜,阻止了摩擦界面的直接接触,从而提高了润滑能力.     

电流变流体机械特性振动响应的研究

电流变流体是一种新型的智能材料,在工程中有广泛的应用前景。本文利用自行设计的测试装置通过对测杆振幅、共振频率等参数的测定,研究电场作用下电流变流体刚度及阻尼变化。根据实验研究提出变参数的粘弹阻尼力学模型,描述电流变流体在电场作用下附加阻尼和附加刚度。     

铜纳米流体的制备及微流动特性研究

采用混合法配制了铜纳米粒子质量分数分别为1%和2%的铜-水纳米流体,通过添加相同质量分数的十二烷基苯磺酸钠分散剂并施加超声振动,使纳米流体的粒子稳定悬浮时间达30~40h。实验研究了所配制的纳米流体在压力驱动下流经直径分别为25μm和50μm的不同长度微圆管道的流动特性,并与蒸馏水流动特性及理论估算值进行了对比,发现纳米流体流量-压力特性基本呈线性关系,与理论估算值存在一定偏差,这主要是由尺度效应等所致。     

纳米Fe3O4磁流变流体黏度特性的实验分析

纳米Fe3O4磁流变流体是内含8～10nm Fe3O4微粒的磁流变流体。文章通过实验，给出了该流体的黏度与磁感应强度、Fe3O4颗粒的质量百分比的关系，定义了比磁感应强度；采用比磁感应强度来表示磁场发生器的能量用于产生该流体内部磁场强度的程度。并在实验的基础上，拟合出纳米Fe3O4磁流变流体磁导率的计算公式，同时得到一种计算其他纳米磁流变流体磁导率的方法。     

Al_2O_3纳米流体用于散热器的换热特性研究

采用试验方法研究了60nm的氧化铝-水/乙二醇纳米流体在温度为70℃、80℃和90℃时在换热器中的对流换热特性以及压降特性.结果表明,这种纳米流体能提高对流换热系数21%,增加压降69%.     

纳米流体强化波浪型细通道热沉传热研究

为了探究纳米流体对波浪型细通道热沉的传热特性影响,以体积分数为1%的Al_2O_3纳米流体为工质,采用数值模拟方法对比研究热沉内去离子水和纳米流体的强化传热特性。得到了2种工质在波浪型细通道内的温度场和热沉底面温度的分布情况,以及雷诺数与传热系数之间的关系。研究结果表明,纳米流体能强化热沉的换热性能,但是效果不显著。     

正弦波纹流道中流体流动和传热特性研究

采用计算流体力学(CFD)方法,研究了一定雷诺数范围内(50≤Re≤200),正弦波纹流道内的流体充分发展的层流流动和传热性能。比较了不同结构的正弦波纹流道的阻力因子ef、传热因子eNu和能效因子e的值,研究结果表明,正弦波纹流道的波纹波幅对于流体流动和传热性能的影响较大。分析了波纹流道中垂直于主流方向特殊横截面上的流体速度矢量图和温度等值线图,研究结果表明,波纹流道的弯曲壁面使得流体在流道中垂直于主流方向的截面上产生二次流,二次流的出现增强了流道中心流体和近壁处流体的混合和传热,传热性能提高的同时阻力增加。     

螺旋板换热器的流体阻力及传热研究

前言螺旋板换热器虽然在三十年代已经出现,但在工业上的广泛应用还是最近一、二十年的事。和传统的列管式换热器比较,它具有(1)结构紧凑;(2)不用管材;(3)传热系数比较大;(4)逆流操作,可以在低温差下进行传热;(5)流体在单通道内流动,本身具有冲刷作用,可以防止或减少污垢的沉积等优点。     

Al_2O_3-H_2O纳米流体冻结过程的数值模拟和试验研究

纳米流体作为强化换热介质,是目前的研究热点,但关于其相变过程的研究较少。利用当量比热法,在COMSOL有限元模拟软件中对质量分数为5%,不同粒径(10、20、50、100、500nm)的Al2O3-H2O纳米流体和去离子水的冻结过程进行数值模拟,并将模拟结果和试验结果进行了对比。二者具有较好一致性,表明烧杯中心和壁面附近的温度变化趋势有较大区别,中心处的温度变化更能反映样品的冻结过程;当质量分数为5%时,Al2O3-H2O纳米流体的相变时间与去离子水相比较短,且纳米流体的相变时间随Al2O3粒径的增大而增加。     

TiO2—蒸馏水纳米流体在内螺纹铜管内表面传热试验研究

为研究TiO2—蒸馏水纳米流体在内螺纹管内的表面传热特性,自行设计并建立一套纳米流体表面传热试验系统和数据采集系统,试验系统核心部分分别采用铜光管和内螺纹铜管,将基液和TiO2—蒸馏水纳米流体分别应用于铜光管和内螺纹铜管内Re为3 000～8 000范围内进行表面传热试验研究,结果表明,在内螺纹铜管内,TiO2—蒸馏水纳米流体表面传热系数都是随着流速的增加而不断提高,随着纳米颗粒质量分数的不断增加,TiO2—蒸馏水纳米流体表面传热效果越来越差,而且弱于基液的表面传热效果,纳米颗粒质量分数不变的情况下,纳米流体表面传热效果随着流体平均温度的提高而加强。通过对纳米流体在不同圆管内试验结果进行对比,发现TiO2—蒸馏水纳米流体在内螺纹管内表面传热效果相对于光管内表面传热效果的强化程度低于基液的强化程度,TiO2—蒸馏水纳米流体不适用于内螺纹强化换热管。     

分形结构中流体流动及传热研究综述

分形理论于20世纪70年代被首次提出,用于描述不规则复杂结构,目前已在能源、化工、材料、地质等领域得到广泛应用,特别是分形结构中的流动与传热问题一直是国内外关注的热点课题.文中首先简单概述了分形理论,在此基础上从树状分形结构、多孔介质、仿蜂巢结构以及翅片结构等方面阐述了分形结构在流动和传热领域的国内外研究现状,重点突出了分形结构对流动换热起到强化作用这一研究主题.最后总结了分形理论在解释自然存在的分形结构具有的优越传热传质性能的优越性,同时也展望了分形理论在设计构造更加优越的散热结构方面的前景.     

超临界CO_2微细管内传热特性研究

考察超临界CO2微细管内冷却条件下流动和换热的细观信息(管内不同截面湍动能分布,无量纲速度和温度分布以及湍流雷诺数分布等),结果表明:近壁处湍动能的变化对传热有较大影响,微细管内换热关联式需考虑浮升力的影响。对管径d=0.5,0.3,0.1 mm时,超临界CO2的换热特性进行计算分析,回归出管径小于0.5 mm时,超临界CO2在冷却条件下竖直向上流动和竖直向下流动时的换热关联式,作为对超临界CO2研究的有效补充。     

喷射打印用纳米银浆流变特性数值模拟研究

为探究纳米银浆在影响参数下经过喷射打印通道的流变特性,文中以纳米银浆的喷射打印过程为背景建立二维轴对称的几何模型,设定层流和静电物理场,选择动力粘度、表面张力、横向电场以及介电常数为影响参数,利用 COMSOL 软件对纳米银浆在不同条件作用下形成滴液的过程进行了数值模拟。结果表明:随着动力粘度增大,纳米银浆的最大速度增加,且其宽度与长度维度均变化明显;表面张力系数对纳米银浆的最大速度具有显著影响,而介电常数和电场强度对纳米银浆的流变特性的影响并不明显。由此可见,动力粘度及张力系数对纳米银浆流变特性的影响更为重要。     

冷油器传热及阻力特性实验研究

本文对磨煤机用冷油器的传热及阻力特性进行了实验测量和研究，利用拟合曲线分离法给出了油，水侧放热系数的计算公式，同时给出了传热系数和阻力的计算式。文中指出了影响传热性的主要因素及解决方法，可用以进一步改进冷油器的传热性能。     

凹槽微通道铜-水纳米流体传热与流动分析

对铜-水纳米流体在圆弧型凹槽微通道中的传热与流动特性进行了分析。比较了不同体积分数的铜-水纳米流体在深宽比分别为0.3和0.5的凹槽微通道中的温度和速度分布,分析了体积分数和凹槽深宽比对凹槽微通道中铜-水纳米流体的传热系数和流体输运动力因子的影响。凹槽强化了微通道对流传热,与平板型微通道相比,铜-水纳米流体在圆弧型凹槽微通通内呈现出不同的传热特性。纳米流体体积分数、流体输运动力因子和凹槽深宽比对凹槽强化微通道传热影响较大。分析结果与已有的实验结果符合较好。