Viscosity, thermal diffusivity and Prandtl number of nanoparticle suspensions

Using our reported experimental data of effective thermal conductivity, specific heat capacity and viscosity for CuO nanoparticle suspensions, the corresponding thermal diffusivity and Prandtl number are calculated. With the hard sphere model and considering effects of particle clustering and surface adsorption, the increase of viscosity for nanoparticle suspension observed is explained. It is shown that the effective thermal conductivity will be strongly affected by the formation and correlated spatial distribution of nanoparticle clusters when compared to viscosity in hosting liquid.     

纳米颗粒微运动强化纳米流体热导率的理论研究

理论推导了纳米颗粒布朗运动、热泳和渗透泳产生有效热导率的计算公式,定量讨论了三种机制的微运动对纳米流体有效热导率的影响.通过比较和分析,结果表明布朗运动对纳米流体有效热导率的贡献是最主要的,其作用效果是另外两种机制的106-108倍;三种运动产生的有效热导率都随颗粒体积分数的增大而增加;布朗运动产生的有效热导率随颗粒粒径的增大而减小,热泳和渗透泳对有效热导率的贡献与粒径大小无关;当纳米流体热流通量越高时,热泳和渗透泳产生的有效热导率越大.     

Al2O3-水纳米流体的导热性能研究

采用Hotdisk热物性分析仪测量了Al2O3-H2O纳米流体的导热系数,探讨了不同pH值、分散剂浓度和纳米粒子质量分数对Al2O3-H2O纳米流体导热性能的影响。结果表明：最优化的pH值和分散剂加入量能显著提高水溶液中Al2O3表面Zeta电位绝对值,增大了颗粒间静电排斥力,悬浮液分散稳定性较好,导热系数较高。从分散稳定和导热系数提高两个方面来考虑,pH=8.0左右被选为最优化值,在0.1%Al2O3-H2O纳米流体中,0.10%SDBS被选为最优化浓度。另外,Al2O3-H2O纳米流体的导热系数随纳米粒子质量分数的增大而增大,呈非线性关系,且比现有理论（Hamilton–Crosser模型）预测值大。     

混合颗粒流分形模型及相关有效热传导的分析

将适用于两体混合颗粒径的能量均分定量推广到非均匀的复杂混合颗粒流系统。根据混合颗粒流具有的分形特征,推导出颗粒流中颗粒的分形速度分布函数,并建立混合颗粒流有效热传导的分形模型。由此导出质量连续分布的复杂混合颗粒流的有效热传导系数,讨论颗粒流分形结构对于其输运过程有效热传导系数的影响。     

非饱和多孔介质有效导热系数模型

多孔介质有效导热系数是研究地源热泵、土壤及岩土热储、材料热质传递的重要参数,运用分形理论,建立了一种预测非饱和多孔介质有效导热系数的分形物理模型和相应的有效导热系数计算公式,基于MATLAB数值分析显示模型计算结果与实验测量值具有较好的一致性,并通过该模型探讨了相关微观参数对多孔介质有效导热系数的影响,结果显示弯曲度分形维数、孔隙率与多孔介质导热系数呈负相关,固液相占比、饱和度、固相基质边长与多孔介质导热系数呈正相关,当孔隙率大于78.4%时,导热系数较小的孔隙相对多孔介质有效导热系数影响较大。     

圆柱形空腔多孔材料辐射效应研究

 多孔材料具有孔隙率高、密度小和比表面积大等特征,在消声、减震、隔热和电磁屏蔽等应用方面具备多种优异性能。由于其在气孔中存在低热导率的空气介质,可以用作绝热材料。与其他相应材料相比,它具有耐高温和强度高的优点,已被广泛应用于航空航天、原子能和交通运输等行业。本文研究了热辐射效应对圆柱形空腔多孔材料传热性能的影响,推导了多孔材料局部有效热导率的方便工程应用的封闭公式。与已有理论结果比较,给出了本文公式的精度。数值算例揭示了孔洞对于热传输的有意义的影响规律。多孔材料的局部有效热导率可以分为两部分：一部分由固相和气相的纯传导引起,无量纲化的传导热导率不依赖于温度和孔径;另一部分由热辐射引起,随温度和孔径的变化而剧烈变化。在温度较低和孔径较小的情形下,辐射影响可以忽略不计。     

Experimental study on the in-plane thermal conductivity of Au nanofilms

The in-plane thermal conductivity of Au nanofilms with thickness of 23 nm, which are fabricated by the electron beam-physical vapor deposition method and a suspension technology, is experimentally measured at 80-300 K by a one-dimensional steady-state electrical heating method. Strong size effects are found on the measured nanofilm thermal conductivity. The Au nanofilm in-plane thermal conductivity is much less than that of the bulk material. With the increasing temperature, the nanofilm thermal conductivity increases. This is opposite to the temperature dependence of the bulk property. The Lorenz number of the Au nanofilms is about three times larger than the bulk value and decreases with the increasing temperature, which indicates the invalidity of the Wiedemann-Franz law for metallic nanofilms.     

Experimental study on the in-plane thermal conductivity of Au nanofilms

The in-plane thermal conductivity of Au nanofilms with thickness of 23 nm, which are fabricated by the electron beam-physical vapor deposition method and a suspension technology, is experimentally measured at 80-300 K by a one-dimensional steady-state electrical heating method. Strong size effects are found on the measured nanofilm thermal conductivity. The Au nanofilm in-plane thermal conductivity is much less than that of the bulk material. With the increasing temperature, the nanofilm thermal conductivity increases. This is opposite to the temperature dependence of the bulk property. The Lorenz number of the Au nanofilms is about three times larger than the bulk value and decreases with the increasing temperature, which indicates the invalidity of the Wiedemann-Franz law for metallic nanofilms.     

维甲酸纳米颗粒混悬剂的制备及表征

采用溶剂分散法制备了不同药物质量浓度的维甲酸纳米颗粒混悬剂,并对其进行了冷冻干燥;采用光子相关谱(PCS)测定了冷冻干燥前后混悬剂中纳米粒子的平均粒径;透射电镜(TEM)观察其微观形貌;高效液相色谱法(HPLC)对不同时间混悬剂中全反式维甲酸的质量浓度进行定量测定．结果表明,混悬剂中维甲酸纳米粒子(RA-NP)的粒径保持在200～400nm之间,大都为完整的球形;与维甲酸硅油10～15mg／L的药物质量浓度相比,纳米颗粒混悬剂中有效药物的质量浓度可显著提高至35mg／L;药物降解速度得到明显降低,4周之内能维持抑制细胞增殖的有效药物质量浓度．维甲酸纳米颗粒混悬剂有望成为一种新型的增殖性玻璃体视网膜病变(PVR)治疗用药物载体．     

泡沫型多孔介质等效导热系数的计算

该文根据泡沫状多孔材料的结构特点,建立了一种简化的单元体模型,利用最小热阻法分别导出连通孔型多孔材料气固两相的综合导热系数、辐射等效导热系数和材料总等效导热系数的计算公式。将计算结果与不同来源的实验数据进行比较,结果表明,公式计算值与相应材料的实验值有较好的一致性,同时合理反映出热辐射在多孔介质传热中的重要作用。该文所得计算公式简单方便,具有一定实用价值。     

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．     

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。     

基于空心球聚合体的多孔介质有效导热系数的两种模型

根据硬硅钙石型微孔硅酸钙的结构特点,将其简化成空心球聚合成的多孔介质,建立了点接触空心球壳与面接触空心立方体两种单元体模型.采用一维热传导分析,推导出有效导热系数的理论计算公式.计算结果表明,模型计算值与硅酸钙实验值有较好的一致性.理论模型可应用于与微孔硅酸钙具有类似结构的多孔介质导热系数的估算.     

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．     

玻化微珠保温砂浆导热系数模型研究

基于最小热阻力法则和均匀化方法估算了玻化微珠保温砂浆的等效导热系数.用ANSYS模拟玻化微珠保温砂浆二维单元胞体的热传导,发现对热阻网络的横向热阻的极端考虑会给计算结果带来误差.用ANSYS计算的三维单元体模型的等效导热系数值与3种理论计算值进行比较,发现用假设横向热阻无穷小与假设横向热阻无穷大求得的单元体等效热阻的平均值作为单元体的等效热阻来求单元体等效导热系数更精确,最后实验也验证了这一结论.实验值与本文提出的理论模型计算值偏差仅为0.2%,证明用该方法来估算玻化微珠保温砂浆的导热系数是可行的.     

基于分形特性PIM成形坯导热率的计算

分析了粉末注射成形坯的分形特性,给出了其剖面颗粒面积分形维数的一般计算方法;利用剖面颗粒表面分形维数,计算了粉末注射成形坯剖面颗粒的各向异性局部面积占有率.进而基于多孔介质导热率的分形模型,推导出了粉未颗粒和粘结剂串并联及无量纲时的粉末注射成形坯各向异性有效导热率的计算公式,并以铁粉成形坯为例分析了有效导热率与剖面颗粒分形维数的关系.结果表明粉末注射成形坯的导热率随着分形维数的增加而增大.     

新疆沙漠砂有效导热系数的测定

为了给新疆沙漠油气输送管道的设计提供基础依据。采用准稳态平板尖对新疆塔里木沙漠砂的有效导热系数进行了实验研究，测量了冻结和非冻结条件下，不同含水率和不同容重的沙漠砂的有效导热系数，实验结果表明，无论是冻结还是非冻结条件下，沙漠砂的视热导率主要受到含水率的控制，在冻结条件下含水率的影响量一些，此外，为了提高测量效率，为准稳态平板导热仪配置了计算机数据采集和处理系统，并依据我们提出的一个实用的准稳态判据，实现了数据的自动测量和处理。     

一种基于数据筛选的导热系数计算方法

导热系数测量过程中实验数据的准确性是导热系数计算的关键。实验数据不准确,直接影响导热系数的精度。现有的导热系数测量计算中对数据是否准确没有很好的评判准则或方法。鉴于此,本文提出了一种以斜率相对标准差为依据筛选数据的导热系数计算新方法。该方法以斜率相对标准差为准则判断并筛选实验数据,利用最小二乘法拟合筛选后的数据求解导热系数。将该方法应用于乙二醇标定溶液的导热系数计算中,同传统算法相比,新方法数据处理简单、计算导热系数精度提高明显、能够广泛地应用到导热系数测量实验中,测量结果明显优于传统算法。     

高温气冷堆球床等效导热系数实验研究进展

堆芯球床等效导热系数是直接影响高温气冷堆燃料最高温度和堆芯温度分布的关键参数;在余热导出过程中起主导作用。开展球床等效导热系数的实验研究对于反应堆分析程序的完善、研究提高高温气冷堆单堆功率的可能性、以及工程的安全分析具有重要的意义。综述了国内外球床等效导热系数测量的研究现状,给出了清华大学HTR-PM三维堆芯球床等效导热系数测量实验最新成果,总结了各国实验的研究手段,对研究方向进行了讨论。     

Molecular dynamics study on thermal conductivity of nanoscale thin films

A simple and effective model of heat conduction across thin films is set up and molecular dynamics simulations are implemented to explore the thermal conductivity of nanoscale thin dielectric films in the direction perpendicular to the film plane. Solid argon is selected as the model system due to its reliable experimental data and potential function. Size effects of the thermal conductivity across thin films are found by computer simulations: in a film thickness range of 2–10 nm, the conductivity values are remarkably lower than the corresponding bulk experimental data and increase as the thickness increases. The consistency between the approximate solution of the phonon Boltzmann transport equation and the simulation results ascribes the thermal conductivity size effect to the phonon scattering at film boundaries.