三角形腔体内纳米流体自然对流换热数值研究

采用有限容积法对二维三角形腔体内CuO-机油纳米流体自然对流换热进行了数值模拟研究,重点分析研究了液体纳米层厚度对CuO-机油纳米流体自然对流换热的影响,同时也研究了瑞利数Ra、纳米颗粒体积分数φ以及腔体高宽比AR对CuO-机油纳米流体自然对流换热的影响。研究结果表明,液体纳米层的存在使纳米流体的自然对流增强,换热量增大;在相同纳米颗粒体积分数下,随着Ra数的增大,自然对流换热强度显著增强,且Ra数较小时,换热量随着腔体高宽比AR的增大而减小。     

局部冷壁面多孔介质梯形腔内纳米流体自然对流

在局部冷壁面条件下,对Cu-水纳米流体在多孔介质梯形腔内的自然对流换热进行了数值研究。主要讨论了达西数Da、瑞利数Ra、纳米粒子体积分数φ和局部冷壁面位置对自然对流换热的影响。数值计算结果表明,平均Nu数随着Da数、Ra数和φ的增加而增大。随着局部冷壁面位置向下移动,多孔介质梯形腔内Cu-水纳米流体流动强度逐渐减小,并且平均Nu数也减小。     

波纹形多孔介质腔内纳米流体自然对流数值研究

采用局部非热平衡模型数值研究了波纹形多孔介质腔体内Cu-水纳米流体的自然对流换热。腔体左侧及右侧波纹曲面的温度分别保持恒定的低温和高温,上、下壁面绝热。在曲线坐标中用有限容积法离散方程,纳米流体的流动采用达西模型来描述。在腔体波峰突起相对高度λ保持定值的情况下,研究了瑞利数Ra、达西数Da、无量纲容积换热系数Nhs及纳米颗粒体积分数φ对腔体内Cu-水纳米流体自然对流换热的影响。计算结果表明:纳米流体相平均努赛尔数Nunf随瑞利数Ra、达西数Da的增加而增加,随无量纲容积换热系数Nhs的增加而减小;低无量纲容积换热系数下,局部非热平衡效应影响明显;纳米流体相平均努赛尔数Nu_(nf)和固体骨架相平均努赛尔数Nus随纳米颗粒体积分数φ的增加而增大。     

微通道内Al_2O_3-水纳米流体强制对流换热的数值研究

采用有限容积法对微通道内Al_2O_3-水纳米流体的强制对流换热进行数值模拟研究。重点分析纳米颗粒粒径、纳米颗粒体积分数φ和Re数变化对强制对流换热的影响。研究结果表明:粒径小的纳米颗粒更有利于改善流体内部的能量传递过程,增强换热;在纳米颗粒粒径和Re数一定时,随着纳米颗粒体积分数φ的增加,平均努塞尔数Nuave增加,换热增强;在纳米颗粒粒径和体积分数一定时,随着Re数的增大,Nuave增加,换热明显增强。     

局部热壁面温度瞬态变化腔体内纳米流体自然对流数值模拟

在腔体下壁面局部热源温度随时间按正弦规律变化的条件下,对二维腔体内Cu-水纳米流体的非稳态自然对流进行了数值研究。在相关参数一定的条件下,研究了瑞利数、纳米颗粒体积分数以及腔体高宽比对自然对流换热特性的影响。计算结果表明:随着瑞利数Ra及纳米颗粒体积分数?的增加,腔体壁面的时均传热速率增大,同时随着腔体高宽比D的增加,时均传热速率减小并趋于稳定的值。     

粘度模型对U型封闭腔内Al_2O_3-水纳米流体自然对流的影响

采用四种不同的粘度模型计算纳米流体粘度,对二维U型封闭腔内Al_2O_3-水纳米流体的自然对流换热进行数值模拟,研究分析了不同粘度模型、瑞利数Ra和纳米颗粒体积分数φ对纳米流体自然对流换热的影响。数值模拟时参数变化范围为:Ra=10~3~10~6,φ=0.02~0.08。研究结果表明:采用不同的粘度模型时纳米流体自然对流换热效果相差较大,特别是在瑞利数Ra=10~5和Ra=10~6时,采用粘度模型Ⅱ和粘度模型Ⅲ计算得到的纳米流体平均Nu数变化趋势与采用粘度模型Ⅰ和粘度模型Ⅳ得到的平均Nu数变化趋势完全相反。     

C形腔内Ag/MgO-水混合纳米流体自然对流数值研究

以Ag/MgO-水混合纳米流体、Ag-水和MgO-水纳米流体为工作流体,对它们在C形腔内的自然对流进行了数值研究。综合分析了3种不同类型的纳米流体、Ra数、纳米粒子总体积φ及腔体冷热壁面长度比AR对自然对流换热特性的影响。数值计算结果表明,当Ra数较大及φ一定时,Ag/MgO-水混合纳米流体的换热效果最好,Ag-水纳米流体次之,MgO-水纳米流体的换热效果最差。随着Ra数和φ的增大,3种纳米流体的平均Nu数均增大。随着AR的增大,平均Nu数也增大。     

底部加热矩形腔内Cu-水纳米流体自然对流数值研究

为了确定纳米流体自然对流发生时的临界瑞利数,采用二分法确定临界瑞利数的变化范围,并对底部加热的矩形腔内Cu-水纳米流体的自然对流进行了数值模拟,分析了纳米颗粒体积分数和腔体宽高比对临界瑞利数的影响,得到了特定条件下自然对流发生时的临界瑞利数。结果表明：临界瑞利数随纳米颗粒体积分数的增大而增大,随腔体宽高比的增加而减少。临界瑞利数对应的平均努塞尔数随纳米颗粒体积分数的增加而增加。     

多孔介质等腰三角形腔体内自然对流换热

用数值方法模拟了以纳米流体为流动介质、充满玻璃球的等腰三角形多孔介质腔体,在不同顶角时的自然对流换热。纳米流体参数采用Tiwari-Das提出的模型计算,多孔介质中流体的流动用Darcy模型,考虑Boussinesq假设处理自然对流效应。分析不同三角形顶角下平均努塞尔数Nu随纳米颗粒体积分数、多孔介质孔隙率、玻璃球直径、加热面比例因子、瑞利数等参数变化时的情况。结果表明,在纳米流体和多孔介质参数不变的情况下,等腰三角形不同顶角腔体内的纳米流体自然对流换热差别明显,在某些情形下结果甚至截然相反。     

三角腔内纳米流体自然对流换热数值模拟

利用完全高精度紧致差分方法对三角形腔体内纳米流体自然对流换热问题进行了数值模拟,研究了4种不同类型纳米流体的换热效率.研究结果表明,增加纳米颗粒的体积分数会使纳米流体的换热效率增强.在4种纳米流体中,Cu-水纳米流体的平均塞尔数最高,相同条件下纳米流体的换热效率按Cu,CuO,Al_2O_3,TiO_2顺序依次降低.     

多孔介质方腔内混合对流换热数值研究

为了解多孔介质方腔内的混合对流换热特性,采用局部热平衡模型对开口多孔介质方腔内的混合对流换热进行了数值模拟,多孔介质方腔内流体的流动采用Brinkman-Darcy-Forchheimer模型来描述。腔体下壁面保持恒定高温,其余壁面为绝热,冷流体以恒定速度从腔体左下侧流体入口处进入腔体。研究了理查德森数、达西数、瑞利数和孔隙率对混合对流换热特性的影响。结果表明：热壁面的平均努塞尔数随理查德森数的增大而减小,随瑞利数和达西数的增大而增大,但平均努塞尔数几乎不受孔隙率的影响。     

渐扩方通道中二次流及对流换热特性研究

运用数值模拟方法,对渐扩方通道内的对流换热特性以及二次流强度进行了研究.对Re数50～800,渐扩角1.5°～3.5°条件下渐扩管的传热和二次流特性进行了分析.结果表明:在沿主流方向的截面上,二次流强度在管壁中间区域处较强,而在方管的4个角上较弱;在一定的渐扩角下,周向平均Nu数随Re数增大而增大,二次流强度也随Re数增大而增大;在同一Re数下Nu数随渐扩角的增加而减小,而Se数随渐扩角的增大而增大.入口段的长度对渐扩段的换热情况有一定的影响,而出口段的长度对渐扩段的换热情况基本没有影响.     

钢纤维纳米再生混凝土粘结性能试验研究

钢纤维纳米再生混凝土可从微细观层面复合化改善再生混凝土的力学性能。为推广其工程应用进行了27个钢筋与钢纤维纳米再生混凝土的粘结拉拔试验，分析了钢纤维体积率、纳米SiO₂掺量和再生骨料替代率对粘结强度的影响。结果表明：钢纤维纳米再生混凝土主要发生劈裂拔出破坏；随着钢纤维体积率的增加，钢纤维纳米再生混凝土粘结强度明显提高；纳米SiO₂掺量对粘结强度影响不显著；随着再生骨料替代率的增加，钢纤维纳米再生混凝土粘结强度降低。     

水基石墨烯纳米流体黏度的实验研究

采用两步法制备水基石墨烯纳米流体并进行表征,使用乌氏黏度计测量水基石墨烯纳米流体在15~45℃时不同质量分数(0.03%、0.07%、0.10%、0.15%)下的黏度。结果表明,水基石墨烯纳米流体的黏度随温度的升高而减小,与基液的黏度变化趋势一致;在水基石墨烯纳米流体密度随温度变化很小时,黏度的增加量仅随温度出现小幅波动;纳米流体的黏度随石墨烯浓度的增大而增大,温度在15~45℃时,0.15%纳米流体黏度的最大增量达到2.14%。通过黏度模型的验证可知,在低浓度时,对水基石墨烯纳米流体黏度的预测需考虑纳米粒子形状的影响,纳米粒子尺寸的影响不大。     

纳米一维单原子晶体颗粒的原子均方位移

应用格林函数理论，推导了纳米一维单原子晶体颗粒的原子均方位移公式。数值计算结果表明，在高温近拟下，所有原子的均方位移与温度成正比，纳米晶体颗粒内部原子的均方位移小于表面原子的均方位移。随纳米晶体颗粒的尺寸增加，表面和中央原子的均方位移都增加，而纳米晶体颗粒中的所有原子的均方位移的平均值也增加。     

激光液相烧蚀制备TiO2纳米颗粒的研究

利用脉冲激光器对金属钛靶进行液相烧蚀,在不同的激光烧蚀功率下,制备出了TiO2纳米颗粒．利用原子力显微镜、X射线衍射对TiO2纳米颗粒的形貌、结构进行了表征,讨论了TiO2纳米颗粒的尺寸随着激光输出能量的变化关系,并对TiO2纳米颗粒的烧蚀机制进行了分析．     

基于均匀化方法的颗粒增韧增强聚合物基复合材料有效性能预测

将数学上的均匀化方法与有限元法相结合,预测了颗粒增韧增强聚合物基复合材料的有效性能。利用编写的计算程序和ANSYS软件,具体地分析了颗粒尺度、颗粒形状、颗粒体积份数、颗粒与基体的模量比等参数对颗粒增韧增强聚合物基复合材料有效性能的影响.计算结果表明,对于刚性颗粒,有效弹性模量随着体积份数的增加而增加,随着模量比的增加而增加,同一模量比下方形颗粒有效弹性模量大于圆形颗粒;对于柔性颗粒,有效弹性模量随着体积份数的增加而减小,随着模量比的增加而增加,同一模量比下方形颗粒有效弹性模量大于圆形颗粒.均匀化方法用于预测颗粒增韧增强聚合物基复合材料有效性能是可行的     

球形银纳米颗粒去极化光谱特性的理论研究

对球形银纳米颗粒在均匀散射场中的去极化行为进行了研究,测量了其去极化光学吸收光谱.结果表明,去极化场的相对透射光强度会随着粒子尺寸的增加而红移,也会随着外部介质的改变,即介电常数的增加而红移,并且粒子尺寸越大,外部介质介电常数越大,相对透射光强度也越大.这是由于去极化场的存在改变了金属表面等离子体共振的情况.     

匀强磁场作用下磁性和非磁性混合湿颗粒运动行为的研究

通过数值模拟研究外加均匀磁场作用下磁性和非磁性混合湿颗粒的运动行为.数值模拟中,采用离散元法(DEM)追踪颗粒运动,并考虑磁场力和液桥力对颗粒运动行为的影响.通过比较无外加磁场下二维干颗粒溃坝问题数值模拟结果和实验结果,验证了数学模型的有效性.针对二维干颗粒溃坝问题,数值模拟了外加磁场下五种不同磁颗粒体积分数(0,25%,50%,75%,100%)的湿颗粒的运动.数值结果显示:随着磁颗粒体积分数的增加,颗粒平均速度和平均运动距离降低,颗粒的聚集行为增强,聚集行为增强的具体表现为颗粒链状结构增多.     

横向磁场下环形液池热毛细-浮力对流

为了解横向磁场作用下环形液池内热毛细-浮力对流的基本特性,利用有限体积法对磁场强度分别为0、0.3T和0.5T进行了三维数值模拟。结果表明:当温差分别为5K、10K时,无磁场条件下,对流为稳态流动,在外加磁场的条件下,随着磁场的增加,对流失去稳定性,变为规则的振荡对流;进一步增大磁场,对流转变为无规则振荡对流。