本文關(guān)鍵詞：基于內(nèi)燃機(jī)散熱應(yīng)用的納米流體輸運(yùn)特性分子動(dòng)力學(xué)研究

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【摘要】：能量的有效傳遞幾乎滲透到了工業(yè)的各個(gè)領(lǐng)域,強(qiáng)化傳熱技術(shù)對(duì)世界節(jié)能和環(huán)保都具有非常重要的意義。對(duì)于內(nèi)燃機(jī)散熱而言,將納米流體應(yīng)用于內(nèi)燃機(jī)的散熱系統(tǒng)中將顯著的提高其的散熱系統(tǒng)性能。納米流體是將納米顆粒添加到基液(水、油、醇類等)中形成的一種新型傳熱工質(zhì),它具有高的導(dǎo)熱系數(shù)并且均勻穩(wěn)定。現(xiàn)在大多數(shù)對(duì)于納米流體的研究主要從實(shí)驗(yàn)等宏觀角度進(jìn)行,但是這種方法很難揭示納米流體強(qiáng)化傳熱的微觀機(jī)理,限制了納米技術(shù)的發(fā)展。本文將運(yùn)用分子動(dòng)力學(xué)模擬的方法,從微觀出發(fā)對(duì)納米流體的輸運(yùn)性質(zhì)的變化進(jìn)行研究,對(duì)后續(xù)的研究有重要的意義。根據(jù)分子動(dòng)力學(xué)的相關(guān)理論,本文建立了不同種類分子動(dòng)力學(xué)模型,用以分析納米流體導(dǎo)熱系數(shù)和粘度,并自主編寫(xiě)計(jì)算程序;隨后,根據(jù)建立的分子動(dòng)力學(xué)模型分別對(duì)流體的導(dǎo)熱系數(shù)和粘度進(jìn)行模擬計(jì)算,對(duì)納米流體導(dǎo)熱系數(shù)的影響因素和納米流體粘度的影響因素進(jìn)行分析,考察體積分?jǐn)?shù)、納米顆粒種類、溫度對(duì)它們的作用;最后根據(jù)分子動(dòng)力學(xué)模擬的結(jié)果,針對(duì)納米顆粒的添加對(duì)納米流體導(dǎo)熱系數(shù)和粘度影響的作用機(jī)理進(jìn)行分析討論。通過(guò)運(yùn)用分子動(dòng)力學(xué)方法對(duì)不同種類的納米流體進(jìn)行研究,本文得到納米流體的導(dǎo)熱系數(shù)隨著納米顆粒種類的不同而變化;隨著納米顆粒體積百分比的增加而增加;隨著納米流體溫度的升高而升高。同時(shí)發(fā)現(xiàn)納米流體的粘度隨著溫度的升高而降低;隨著體積分?jǐn)?shù)的增加而增加。本文對(duì)這種變化關(guān)系進(jìn)行了討論,根據(jù)分子動(dòng)力學(xué)模擬的結(jié)果,納米顆粒的添加使得流體的微觀結(jié)構(gòu)發(fā)生了變化是納米流體導(dǎo)熱系數(shù)和粘度的變化主要原因,并分析和討論這種變化的影響。
【關(guān)鍵詞】：納米流體 導(dǎo)熱系數(shù) 粘度 分子動(dòng)力學(xué)
【學(xué)位授予單位】：華北水利水電大學(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】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 1 緒論9-17
• 1.1 研究背景9-10
• 1.2 納米流體研究現(xiàn)狀10-13
• 1.2.1 納米流體導(dǎo)熱系數(shù)研究現(xiàn)狀10-12
• 1.2.2 納米流體粘度研究現(xiàn)狀12-13
• 1.3 納米流體分子動(dòng)力學(xué)研究現(xiàn)狀13-15
• 1.4 本文的主要研究?jī)?nèi)容15-17
• 2 分子動(dòng)力學(xué)模擬方法17-31
• 2.1 引言17-19
• 2.1.1 分子動(dòng)力學(xué)模擬的發(fā)展17-18
• 2.1.2 分子動(dòng)力學(xué)的基本思想18
• 2.1.3 分子動(dòng)力學(xué)模擬的基本步驟18-19
• 2.2 系綜19-21
• 2.2.1 微正則系綜（NVE）20
• 2.2.2 正則系綜（NVT）20-21
• 2.3 勢(shì)能模型的選取21-24
• 2.3.1 Lennard-Jones（L-J）勢(shì)能模型21-23
• 2.3.2 SPC勢(shì)23-24
• 2.3.3 混合法則24
• 2.4 邊界條件和最小影像法以及初值24-25
• 2.4.1 邊界條件和最小影像法24
• 2.4.2 初值的選擇24-25
• 2.5 運(yùn)動(dòng)方程及其求解25-26
• 2.6 徑向分布函數(shù)及參數(shù)的無(wú)因次處理26-27
• 2.6.1 徑向分布函數(shù)26-27
• 2.6.2 參數(shù)的無(wú)因次處理27
• 2.7 分子動(dòng)力學(xué)軟件介紹27-29
• 2.7.1 Materials Studio軟件介紹27-28
• 2.7.2 Lammps軟件介紹28-29
• 2.8 本章小結(jié)29-31
• 3 納米流體導(dǎo)熱系數(shù)的分子動(dòng)力學(xué)模擬31-49
• 3.1 引言31
• 3.2 導(dǎo)熱系數(shù)的分子動(dòng)力學(xué)計(jì)算方法31-33
• 3.3 納米流體模型的建立及初始設(shè)定33-35
• 3.3.1 納米流體模型的建立33-35
• 3.3.2 初始條件設(shè)定35
• 3.4 納米流體導(dǎo)熱系數(shù)分子動(dòng)力學(xué)模擬結(jié)果35-38
• 3.4.1 不同溫度下納米流體導(dǎo)熱系數(shù)的模擬結(jié)果35-37
• 3.4.2 不同體積分?jǐn)?shù)下納米流體導(dǎo)熱系數(shù)的模擬結(jié)果37
• 3.4.3 不同納米顆粒納米流體導(dǎo)熱系數(shù)的模擬結(jié)果37-38
• 3.5 納米流體微觀結(jié)構(gòu)變化38-47
• 3.5.1 納米流體徑向分布函數(shù)分析38-44
• 3.5.2 納米顆粒的表面吸附層44-47
• 3.6 納米流體強(qiáng)化傳熱的作用機(jī)理47-48
• 3.7 本章小結(jié)48-49
• 4 納米流體粘度的分子動(dòng)力學(xué)研究49-53
• 4.1 引言49
• 4.2 粘度的分子動(dòng)力學(xué)計(jì)算依據(jù)49
• 4.3 納米流體粘度的分子動(dòng)力學(xué)模擬49-51
• 4.4 有關(guān)納米流體粘度變化的討論51-52
• 4.5 本章小結(jié)52-53
• 5 結(jié)論與展望53-55
• 5.1 結(jié)論53-54
• 5.2 展望54-55
• 攻讀學(xué)位期間參加的科研項(xiàng)目及發(fā)表的學(xué)術(shù)論文55-57
• 致謝57-59
• 參考文獻(xiàn)59-63

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