基于反扰动非平衡分子动力学的纳米流体导热增强机理研究

相较于水、乙二醇等常规流体,纳米流体出色的传热效果使其成为近十年来研究的热点之一。利用一种反扰动非平衡分子动力学方法对纳米流体的导热增强机理进行了模拟研究。在基液Ar 中加入 Cu 纳米颗粒后, 纳米流体的热通量和热导率均发生了不同程度的改变,纳米颗粒体积分数的变化,在一定程度上改变了纳米流体内部的能量传递过程。进一步分析了纳米流体热导率强化的微观作用机理,发现纳米颗粒的加入,使得纳米流体的微观结构具有了类似晶体的微观结构特性,在颗粒尺寸较小的情况下,流体内部受温度梯度作用效应明显。     

大涡模拟方法模拟鼓泡床内气固两相流动

采用大涡模拟（LES）方法模拟气相湍流,颗粒动理学方法考虑颗粒相碰撞产生的动量和能量传递和耗散,采用颗粒相大涡模拟方法（LESp）模拟颗粒脉动导致的能量耗散,同时考虑介观尺度对颗粒相压力的影响,建立了气体-颗粒LES-θ-LESp双流体模型,研究鼓泡流化床内气固两相流动的特性。数值模拟与文献实测颗粒速度和实测颗粒浓度结果具有相同的变化趋势。     

单晶体氧化锌微/纳米带电阻与长度的特性研究

采用化学气相沉积法制备单晶体氧化锌微/纳米带,通过银膏将其固定在镀有二氧化硅绝缘层的硅基板上,用镀有铂金属的导电原子力显微镜探针触碰单晶体氧化锌微/纳米带,构成测量回路。通过试验获得氧化锌微/纳米带电阻与其长度呈非线性关系,并且当长度到达切断长度时,微/纳米带电阻突然增大;试验测得切断长度为17.5μm,且切断长度附近的电阻与长度关系也是非线性。建立氧化锌微/纳米带的平面导电模型,说明在氧化锌微/纳米带中电子倾向于在主导电平面内运动。分析得出单晶体氧化锌微/纳米带晶格面的各向异性是使其电阻与长度呈指数的增长关系的主要原因,与试验相符。此外,通过向氧化锌内掺杂Bi_2O_3、Co_2O_3等杂质发现,杂质的加入能使氧化锌微/纳米带的电阻与长度的非线性关系发生改变。     

纳米流体在水平直管内的对流换热实验

准备了4种不同浓度的CuO-乙二醇纳米流体。首先将纳米颗粒与乙二醇液体(50%乙二醇和50%水混合液)直接混合,然后在其添加分散剂,经过超声波振荡和机械搅拌制备了纳米流体。最后再将其注入到实验循环系统当中,进行换热特性的实验测量。结果表明:纳米流体与基液相比其换热效果更加明显,其换热系数伴随着纳米流体质量分数的增加而增大。而当以纳米流体为冷却介质时,纳米流体质量分数越大其泵功的损失也就越大,而且当纳米流体质量分数小于0.50%时其换热效果的提高并不明显。当CuO-乙二醇纳米流体体积分数为0.50%时,压降提高了8.23%而换热系数提高了23.18%,其综合效益最好。     

基于大涡模拟的流化床内湍流燃烧特性研究

基于涡耗散概念燃烧模型思想,考虑小涡上的化学反应建立亚格子反应模型。分析了流化床内煤颗粒的流动与燃烧过程。模拟了出口处气体组分,采用亚格子反应模型的模拟结果更接近实验值。对于挥发分均相反应,给出了亚格子反应速率与总反应速率随颗粒浓度的分布特性,亚格子反应速率与总反应速率分布趋势基本一致,随着浓度的增加也有上升的趋势。亚格子反应速率占总反应速率的22%左右。对于碳燃烧异相反应,给出了采用亚格子反应模型与未采用亚格子反应模型模拟的反应速率随浓度的分布特性,考虑亚格子反应模型与未考虑亚格子反应模型的模拟结果趋势一致,随着浓度的增加反而有所降低,未考虑亚格子反应模型模拟的反应速率大约为采用亚格子反应模型模拟的80%。