本文關(guān)鍵詞：納米流體在管道中流動(dòng)特性的研究

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【摘要】：在當(dāng)今這個(gè)科技水平飛速發(fā)展的時(shí)代里,全球的工業(yè)化水平也隨之日趨先進(jìn),但是同時(shí)也暴露出了相關(guān)的能源緊缺問(wèn)題,而熱交換設(shè)備對(duì)傳熱強(qiáng)度及傳熱負(fù)荷的要求越來(lái)越嚴(yán)苛,因此傳統(tǒng)的低導(dǎo)熱系數(shù)的純液體換熱工質(zhì)基本已經(jīng)跟不上工業(yè)發(fā)展的需要,對(duì)于新型換熱工質(zhì)(導(dǎo)熱系數(shù)高、傳熱性能好)的研究已經(jīng)越來(lái)越重要。正是因?yàn)橛辛诉@個(gè)需求,有的學(xué)者提出了一個(gè)顛覆性的概念—納米流體:將納米級(jí)尺寸內(nèi)的金屬顆�；蛘叻墙饘兕w粒通過(guò)一定的形式以及比例添加到傳統(tǒng)的純液體換熱工質(zhì)中去,從而得到這種新型的換熱工質(zhì)。通過(guò)學(xué)者們的大量驗(yàn)證對(duì)比,分析得到了它的一些優(yōu)點(diǎn):較好的導(dǎo)熱能力、良好的穩(wěn)定性、對(duì)設(shè)備的磨損小等。假設(shè)本文所研究的納米流體為均勻、單相、不可壓縮的流體,運(yùn)用了CFD中的FLUENT商用軟件及離散相模型(Discrete Phase Model)方法,分別對(duì)去離子水和不同體積濃度的Cu-水納米流體在管道中的的流動(dòng)特性和換熱特性進(jìn)行數(shù)值模擬,觀察納米流體在相同雷諾數(shù)及相同入口流速條件下的溫度分布云圖及顆粒濃度分布云圖,從根本原因出發(fā)對(duì)數(shù)值模擬結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析,為以后的研究提供了一種新思路和新方法。本文應(yīng)用了“兩步法”來(lái)制備Al_2O_3-納米流體,即在去離子水中同時(shí)添加分散劑及氧化鋁納米顆粒,然后再通過(guò)磁性攪拌等分散手段來(lái)獲得穩(wěn)定的納米流體。自行設(shè)計(jì)并建立了一套流體流動(dòng)特性的測(cè)試試驗(yàn)裝置,對(duì)不同濃度Al_2O_3-水納米流體在不同流速下的管內(nèi)流動(dòng)阻力系數(shù)及壓降進(jìn)行了測(cè)量,并與基液水進(jìn)行了對(duì)比分析�？梢缘玫饺缦陆Y(jié)論:在液體中添加納米粒子減小了液體的管內(nèi)阻力系數(shù),這是由于內(nèi)部納米粒子的微運(yùn)動(dòng)促使流體均勻性更好。在相同納米流體濃度下,納米流體的壓降與流速成正比。
【關(guān)鍵詞】：納米流體 水平管道 流動(dòng)特性 換熱特性
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)計(jì)量大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TB383.1
【目錄】：

• 致謝5-6
• 摘要6-7
• Abstract7-14
• 1 緒論14-22
• 1.1 研究背景14-15
• 1.2 納米流體的研究目的及意義15-16
• 1.3 國(guó)內(nèi)外納米流體的研究現(xiàn)狀16-18
• 1.4 本論文的主要研究?jī)?nèi)容及整體方案流程18-21
• 1.5 創(chuàng)新點(diǎn)21-22
• 2 納米流體在管道中流動(dòng)和傳熱特性的數(shù)值模擬研究22-49
• 2.1 納米流體的基本概念22-25
• 2.1.1 納米流體的定義22
• 2.1.2 納米流體的基本屬性22
• 2.1.3 納米流體的基本參數(shù)22-23
• 2.1.4 納米流體體系中的基本作用力23-25
• 2.2 計(jì)算模型的理論基礎(chǔ)25-28
• 2.2.1 計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)25-27
• 2.2.2 流動(dòng)的基本特性27
• 2.2.3 兩相流模型27-28
• 2.3 納米流體的流動(dòng)和傳熱特性28-47
• 2.3.1 幾何模型的建立及網(wǎng)格劃分28-29
• 2.3.2 數(shù)值計(jì)算方法及邊界條件的確定29-32
• 2.3.3 數(shù)據(jù)處理的相關(guān)公式32-33
• 2.3.4 計(jì)算模型驗(yàn)證33-36
• 2.3.5 網(wǎng)格無(wú)關(guān)性驗(yàn)證36-37
• 2.3.6 壓降及沿程阻力系數(shù)分析37-40
• 2.3.7 納米流體的流動(dòng)與傳熱分析40-43
• 2.3.8 表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)及努賽爾數(shù)分析43-46
• 2.3.9 不同粒徑及濃度分析46-47
• 2.4 本章小結(jié)47-49
• 3 納米流體的制備及其穩(wěn)定性分析49-54
• 3.1 納米流體的分散技術(shù)49-50
• 3.1.1 物理分散法49-50
• 3.1.2 化學(xué)分散法50
• 3.2 納米流體的制備方法50-52
• 3.2.1 單步法50-51
• 3.2.2 兩步法51
• 3.2.3 分散劑的選擇51
• 3.2.4 納米顆粒懸浮液的制備步驟51-52
• 3.3 納米流體的穩(wěn)定性分析52-53
• 3.4 本章小結(jié)53-54
• 4 納米流體層流流動(dòng)特性實(shí)驗(yàn)分析54-61
• 4.1 納米流體流動(dòng)特性實(shí)驗(yàn)裝置54-55
• 4.2 實(shí)驗(yàn)步驟55-56
• 4.3 納米流體流動(dòng)特性實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理及分析56-59
• 4.3.1 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理56
• 4.3.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析56-59
• 4.4 實(shí)驗(yàn)過(guò)程的不確定度分析59-60
• 4.5 本章小結(jié)60-61
• 5 結(jié)論與展望61-63
• 5.1 總結(jié)61-62
• 5.2 展望62-63
• 參考文獻(xiàn)63-67
• 作者簡(jiǎn)歷67

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