纳米颗粒表面修饰对纳米流体粘度的影响

纳米流体的黏度受流体温度、纳米颗粒粒径、纳米颗粒浓度等多方面的影响。在前人的研究中,黏度随流体温度的增加而减小,随纳米颗粒粒径的增加而减小,随纳米颗粒浓度的增加而增大,但黏度随纳米颗粒浓度的增大程度不同。通过总结大量不同情况下纳米流体的黏度数据,分析纳米流体黏度随纳米颗粒浓度的增加与纳米颗粒表面性质的关系。分析结果表明:纳米颗粒的添加增加基础流体的黏度;且亲水型纳米颗粒比疏水型纳米颗粒与水形成的纳米流体的黏度高。通过对纳米颗粒表面性质的修饰,可以控制纳米流体黏度的变化,从而影响流体输送过程中的能耗。     

纳米颗粒表面修饰对纳米流体黏度的影响

纳米流体的黏度受流体温度、纳米颗粒粒径、纳米颗粒浓度等多方面的影响。在前人的研究中,黏度随流体温度的增加而减小,随纳米颗粒粒径的增加而减小,随纳米颗粒浓度的增加而增大,但黏度随纳米颗粒浓度的增大程度不同。通过总结大量不同情况下纳米流体的黏度数据,分析纳米流体黏度随纳米颗粒浓度的增加与纳米颗粒表面性质的关系。分析结果表明:纳米颗粒的添加增加基础流体的黏度;且亲水型纳米颗粒比疏水型纳米颗粒与水形成的纳米流体的黏度高。通过对纳米颗粒表面性质的修饰,可以控制纳米流体黏度的变化,从而影响流体输送过程中的能耗。     

纳米流体微通道热沉的性能强化

基于对纳米流体热导率及黏度公式的筛选,本文发展了纳米流体微通道热沉的三维流固耦合模型,分析了热沉结构、纳米颗粒种类、粒径、体积分数及基液种类等关键参数对热沉性能的影响.结果表明:(1)纳米颗粒随机运动引起的附加热耗散强化了纳米流体的对流换热,显著提高了热沉的冷却性能;(2)纳米流体的强化作用依赖于热沉结构,且依赖关系不同于纯流体,需对纳米流体作为冷却剂的热沉结构进行优化;(3)颗粒体积分数增加,热沉热阻降低,但压降升高,综合考虑热阻和压降,最佳的冷却剂为0.5%体积分数的水基Al2O3纳米流体,相对于纯水,其使热阻降低了10.1%,压降仅增加0.38%;(4)颗粒粒径对热阻影响较小,考虑纳米流体稳定性,推荐使用小粒径的纳米颗粒;(5)Al2O3纳米颗粒优于TiO2,CuO最差,最优的基液为水,依次为乙二醇和机油.     

布朗运动对Cu-水纳米流体传热效率的影响

对三角形腔内Cu-水纳米流体的稳态自然对流传热问题进行数值模拟,建立完全高精度紧致差分方法,研究纳米流体瑞利数、纳米流体体积分数和纳米颗粒布朗运动对纳米流体对流传热效率的影响。数值结果表明，对于所考虑的瑞利数，无论考虑Cu纳米颗粒的布朗运动与否，纳米流体的对流传热效率都随着纳米流体体积分数的增加而增加；同时，当考虑Cu纳米颗粒的布朗运动时，纳米流体的传热效率略高于不考虑布朗运动时纳米流体的传热效率。在此基础上，建立Cu-水纳米流体传热效率与瑞利数、纳米颗粒的体积分数之间的修正模型。     

含油纳米制冷剂沸腾中气相与液相之间球形纳米颗粒的迁移特性

为了评估纳米制冷剂的沸腾传热效果以及球形纳米颗粒在制冷系统中的循环能力,采用称重法实验研究了纳米制冷剂沸腾中气/液相间球形纳米颗粒的迁移特性,重点考察球形纳米颗粒种类和粒径、制冷剂种类、润滑油浓度、热流密度和初始液位高度对球形纳米颗粒迁移特性的影响.结果表明： 球形纳米颗粒迁移率随球形纳米颗粒密度或粒径的减小而增大;制冷剂的动力学黏度越小、密度越大,其在完全蒸发时的球形纳米颗粒的迁移率越大;球形纳米颗粒的迁移率随润滑油浓度的增大而减小,随热流密度的增大而减小,随初始液位高度的增加而增大.     

湿度对矩形窄通道内细颗粒热泳沉积的影响

通过建立考虑空气含湿量影响的矩形窄通道模型,利用Fortran软件编程及Fluent软件模拟,研究了矩形窄通道内细颗粒的热泳沉积情况,提出了一种利用Fluent软件计算矩形窄通道内热泳沉积率的方法,并与Fortran编程的计算结果进行比较.结果表明,随着空气含湿量增大,热泳沉积率增加;在空气含湿量相同的条件下,热泳沉积率随着颗粒直径减小而增大,随着管道内压力增加而减少,随着温度梯度增大而增加;此外,不同粒子的热物性不同,导致其热泳沉积率不同;所提出的计算方法虽能够反映热泳沉积率随空气含湿量、颗粒直径和压力变化的规律,但其计算结果偏小,可采取增大管道内空气含湿量及减小管道内压力的措施来提高细颗粒的热泳沉积率.     

碳纳米管为填充物的纳米流体的有效热导率

通过考虑几何各向异性和界面效应,应用我们推广的微分有效媒质理论去研究纳米流体的热导率增强。重点研究了纳米颗粒的纵横比和界面热阻在对体系有效热导率增强的影响。通过和实验数据比较,推广的有效媒质理论可以委好的解释多壁碳纳米管/油米流体的确良异常增强,而且还成功的解释了在低体积分数下随体积分数增加而出现的非线性行为。     

TiO2-MDEA-H2O纳米流体热物理性质测量

为了强化N-甲基二乙醇胺(MDEA)溶液对CO2的吸收,通过将纳米TiO2颗粒分散至质量分数50％的MDEA水溶液中,制备了TiO2-MDEA-H2O纳米流体.通过采用测定纳米流体的吸光度方法对纳米流体的分散稳定性进行研究.结果表明:经过机械分散,在不添加任何分散剂的情况下,纳米流体放置48 h无明显团聚现象.测量了纳米TiO2颗粒质量分数分别为0.05％,0.20％,0.40％和0.80％时纳米流体的热物理性质.结果表明:随着纳米TiO2颗粒质量分数的增加,纳米流体的表面张力、运动黏度和导热系数都增加了.纳米流体的表面张力最大增大了约0.6％,运动黏度最大增大了约4.6％,导热系数最大增加了约5.9％.     

纳米颗粒低温摩尔热容特性

为研究纳米颗粒低温热容特性,用扫描电子显微镜测定纳米颗粒试样粒径;在108—385 K,用精密低温绝热量热计测定纳米颗粒试验的摩尔热容,拟合出摩尔热容与热力学温度的函数关系式.实验数据与其对应的其他粒径纳米颗粒的热容文献数据和粗晶热容数据比较结果表明,纳米颗粒的摩尔热容基本随纳米颗粒尺寸的减小而递增.     

含趋旋微生物纳米流体在拉伸缸表面上的边界层流动分析

考虑趋旋微生物的影响，研究纳米流体在拉伸缸表面上的稳态二维边界层流动问题。建立控制方程，采用打靶法和Runge-Kutta法进行数值求解，对不同物理参数下的速度场、温度场、浓度场和运动微生物密度场的变化趋势进行图形化分析。结果表明：在靠近缸体表面处，速度、温度、浓度和微生物密度均随曲率参数的增大而减小，而在远离缸体表面时变化情况却相反；微生物密度随Brown运动参数、Peclet数、Schmidt 数和生物对流常数的增大而减小，而随热泳参数的增大而增大。     

单一颗粒流分形模型及有效热导率计算

首次提出了颗粒流中粒子的分形模型，得到粒子在不同分维下的分形分布，并和麦克斯韦分布进行比较，分析了两种分布产生差异的物理机制．在此基础上研究了单一颗粒流的有效热导率，得到其解析表达式，并分析了有效热导率随粒子温度、粒子分维的变化规律．     

Resonances arising from hydrodynamic memory in Brownian motion

Observation of the Brownian motion of a small probe interacting with its environment provides one of the main strategies for characterizing soft matter. Essentially, two counteracting forces govern the motion of the Brownian particle. First, the particle is driven by rapid collisions with the surrounding solvent molecules, referred to as thermal noise. Second, the friction between the particle and the viscous solvent damps its motion. Conventionally, the thermal force is assumed to be random and characterized by a Gaussian white noise spectrum. The friction is assumed to be given by the Stokes drag, suggesting that motion is overdamped at long times in particle tracking experiments, when inertia becomes negligible. However, as the particle receives momentum from the fluctuating fluid molecules, it also displaces the fluid in its immediate vicinity. The entrained fluid acts back on the particle and gives rise to long-range correlations. This hydrodynamic 'memory' translates to thermal forces, which have a coloured, that is, non-white, noise spectrum. One hundred years after Perrin's pioneering experiments on Brownian motion, direct experimental observation of this colour is still elusive. Here we measure the spectrum of thermal noise by confining the Brownian fluctuations of a microsphere in a strong optical trap. We show that hydrodynamic correlations result in a resonant peak in the power spectral density of the sphere's positional fluctuations, in strong contrast to overdamped systems. Furthermore, we demonstrate different strategies to achieve peak amplification. By analogy with microcantilever-based sensors, our results reveal that the particle-fluid-trap system can be considered a nanomechanical resonator in which the intrinsic hydrodynamic backflow enhances resonance. Therefore, instead of being treated as a disturbance, details in thermal noise could be exploited for the development of new types of sensor and particle-based assay in lab-on-a-chip applications.     

SiC颗粒特性对无压熔渗SiCp/Al复合材料热物理性能的影响

采用粉末注射成形-无压熔渗相结合技术制备出了电子封装用高体积分数SiCp/Al复合材料. 重点研究了SiC粒径、体积分数以及粒径大小等颗粒特性对所制备复合材料热物理性能的影响规律. 研究结果表明,SiCp/Al复合材料的热导率随SiC粒径的增大和体积分数的增加而增加;SiC粒径的大小对复合材料的热膨胀系数(CTE)没有显著的影响,而其体积分数对CTE的影响较大. CTE随着SiC颗粒体积分数的增加而减小,CTE实验值与基于Turner模型的预测值比较接近. 通过对不同粒径的SiC粉末进行级配,可以实现体积分数在53%～68%、CTE(20～100℃)在7.8×10-6～5.4×10-6K-1、热导率在140～190W·m·K-1范围内变化.     

粒度分布具有分形特征的非均匀颗粒流的有效热导率理论研究

根据稠密气体运动学理论，在近平衡条件下，得到粒度分布具有分形特征的非均匀颗粒流系统的速度几率分布函数．研究了低浓度的非均匀颗粒流中颗粒与流体之间因颗粒的随机运动而产生的有效热传导；理论推导了其有效热导率；讨论了系统各参数对有效热导率的影响；并将研究结果与单一颗粒流和两组分的混合颗粒流的有效热导率理论结果进行了比较，结果表明，本文的理论结果更具有一般性、包含了已有的理论结果．     

地热浅埋孔回填材料中砂粒结构对导热系数的影响

地热浅埋孔回填材料的导热系数是影响地埋管换热器取热性能的关键因素之一。目前以一定配比的砂粒骨料与水泥、粘土、石英等的混合材料最常见,而材料中颗粒的结构形态是影响回填材料导热系数的关键因素之一。本文以回填材料中砂粒骨料为研究对象,从结构特征出发,探究内部颗粒级配及磨圆度对回填材料导热系数的影响。利用所开发的基于孔隙率的二维导热系数计算模型及三维热阻模型,定量研究不同固相导热系数、不同颗粒物粒级配及不同棱角磨圆度下,材料导热系数的变化规律。结果表明,在颗粒级配和磨圆度不变的情况下,材料整体的导热系数随固相导热系数的增加而增加。同一材料不同尺寸粒径间的差别较大时更易获得更高的整体有效导热系数,且粒径不同所造成的回填材料有效导热系数差别会随着固体导热系数的增大而变得更为显著。而磨圆度不同所造成的有效导热系数差异会随固体导热系数的增大而变得更为显著。颗粒磨圆度很高（球体）或很低（锥体）时,同样固相导热系数下材料的有效导热系数较小。本研究所得理论结果可以为回填材料的优选配置提供依据,有助于提高地埋管换热器的取热效率及地热能利用效率。     

基于有限元计算的全陶瓷微封装燃料芯块等效热导率与微结构设计

为对全陶瓷微封装燃料(FCM)芯块的热导率进行有效研究,利用有限元方法实现球体法预测具有多层包覆结构特征的TRISO颗粒等效热导率;同时,利用跨尺度等效代表性体积单元对FCM芯块的等效热导率进行计算及优化设计.模拟结果表明:利用有限元模拟实现球体法及跨尺度等效方法可以实现对TRISO颗粒及FCM芯块等效热导率的快速准确...     

考虑界面效应的纳米流体的热传导模型

借鉴图论的有关做法。结合威尔逊空间相互作用模型。构建区域中心城市区位选择的模型，从而试图定量分析封闭和开放两种条件下区域中心城市的适宜区位．从模型中可以看出，在封闭条件下区域中心城市适宜区位趋于区域的地理中心。而在开放条件下区域中心城市适宜区位趋于主导联系方向．作者选取浙江省嘉兴市对模型进行实证分析，分别考察了封闭和开放两种条件下嘉兴区域中心城市适宜区位的变化趋势．     

假目标用电热涂层有效电导率模型

为了指导假目标用电热涂层的设计实验,综合考虑量子力学隧道效应以及填料粒子尺寸和形状,建立了假目标用电热涂层有效电导率模型,详细讨论了电热涂层有效电导率以及电导率渗流阈值和填料粒子形状、尺寸、填料体积分数的关系.计算结果表明:渗流阈值随填料粒子尺寸增大而增大,随粒子长短轴比增大而减小;涂层有效电导率在渗流阈值附近有明显突...     

分形在超细微粒粒度测试中的应用

提出了用分形理论来建立微粒布朗运动特征模型的设想，并从理论上阐明了它的有效性。在此基础上进行分析，得到了模型的分形特征和微粒尺寸参数间的关系。结合图象信号处理技术，可从计算的分形维值中获取粒度信息，进而可得到一种超继微粒粒度测试的方法。     

用Monte Carlo方法计算非Gauss噪声的重整流和效率

为提高分子马达的流与效率,用Monte Carlo方法研究了非Gauss噪声驱动的布朗粒子在闪烁棘轮势场中的流和效率。在无势情况下,粒子向两边对称地自由扩散,其分布密度函数偏离Gauss分布,存在一个长拖尾或大随机力分布被截断;当势恢复后,不对称的棘轮势将无规扩散整流成定向输运流。结果表明:棘轮势整流非Gauss噪声驱动的布朗马达,能获得比Gauss噪声情况大很多的流和效率;而且随着噪声参数的变化,流能发生反向现象。