納米流體由于在強化傳熱和改善燃燒方面的突出表現(xiàn)而受到廣泛關(guān)注,被認(rèn)為是一種有可能改變未來全球能源格局的二次能源載體。為了從霧化角度揭示納米流體發(fā)揮優(yōu)異性能的內(nèi)在機制,本文綜合實驗與理論分析,研究了納米流體在亞音速橫向氣流中的初級破碎機制以及宏微觀噴霧特性,重點討論了添加納米顆粒的附加效應(yīng)。課題在納米流體制備方法優(yōu)化與物性表征的基礎(chǔ)上,以橫向射流實驗系統(tǒng)的設(shè)計和搭建為支撐,結(jié)合圖像灰度標(biāo)準(zhǔn)差統(tǒng)計處理和快速傅里葉變換（FFT）建立了射流特征分析程序。首先,通過納米流體圓柱射流在沒有橫向氣流作用下的流動特性可視化實驗研究,揭示了添加納米顆粒對射流不穩(wěn)定性的影響,繪制了附加效應(yīng)分區(qū)模式圖,并將其歸因于粘性增強和空化促進(jìn)兩種機制。實驗表明,納米顆粒促進(jìn)了噴嘴內(nèi)外的流動空化現(xiàn)象,并且依據(jù)空化狀態(tài)對射流不穩(wěn)定性具有三種不同的附加效應(yīng):1)未發(fā)生內(nèi)部空化時,納米顆粒通過粘性增強表現(xiàn)為不穩(wěn)定性降頻效應(yīng);2)局部空化時,通過促進(jìn)噴嘴內(nèi)部空化表現(xiàn)為增頻效應(yīng);3)達(dá)到超空化以后,納米顆粒通過促進(jìn)外部射流空化以及增加氣動力等耦合作用,表現(xiàn)為不穩(wěn)定增強效應(yīng)。然后,基于高速陰影圖像統(tǒng)計處理,對納米流體橫向射流的基本... 

【文章來源】：中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)安徽省 211工程院校 985工程院校

【文章頁數(shù)】：140 頁

【學(xué)位級別】：博士

【部分圖文】：

圖２．１納米材料２０ｎｍ－Ｙ－Ａｌ２Ｏ３表征：⑻ＳＥＭ微觀形貌；（ｂ）ＸＲＤ譜圖??

性與超聲振蕩組合是目前最為有效的分散??方式之一。其中，表面改性包含兩種方案，一是在顆粒制備過程中直接進(jìn)行表面??包覆改性，比如增加親水基團(tuán)；二是添加表面活性劑，使得三種分子之間形成較??為穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)。本課題選取的納米材料均已通過包覆改性為親水性界面，還需要??添加適量的表面活性劑。為便于對比分析不同納米顆粒對噴霧特性的影響，這里??選取同一種常用的陰離子型表面活性劑ＳＤＢＳ。根據(jù)膠體的經(jīng)典穩(wěn)定理論——??ＤＯＬＶ理論，陰離子型表面活性劑的添加量對納米顆粒分散穩(wěn)定性影響極大（如??圖２．２所示），因此需要通過實驗確定一個合適的ＳＤＢＳ添加濃度。??ｎｔｃｔａｌ?ｏｘｉｄｅ?ｎ?ｃｏｎｔｉｎｕｅ?ｔｏ?９?Ｐ?＾Ｃ°??ｎａｎＪ＾＇，ｃ?ａｄｄ?ｌｉｕｌｃ?ｉｏｎｉｃ?ａｄｄ?ｉｏｎｉｃ??＾?ａｄｓｏｒｂ?ｍｅｔａｌｌｉｃ?ｉｏｎ／Ｔ＋４＼?ｓｕｒｆａｃｔａｎｔ?／＋＋＋Ｓ，?ｓｕｒｆａｃｔａｎｔ?＋??Ｖ?Ｊ?ｓｕｓｐｅｎｄ?ｉｎ?ｗａｔｅｒ?Ｕ?ｃｈａｒｇｅｓ?ａｒｅ?：廠ｒｌｃｃｔｒｉｃａｌ?ｄｏｕｂｌｅ?Ａ??＾?ｅｌｉｍｉｎａｔｅｄ?ｌａｙｅｒ?ｉｓ?ｆｏｒｍｅｄ??Ｉ??／?ｗｃａｋｃｌｃｃｉｒｏｓｔａｌｉｃ?／?ｈｍＳｃ?ｏｆ?ｓｔｒｏｎｇ?ｅｌｅｃｔｒｏｓｔａｔｉｃ??／?ｒｅｐｕｌｓｉｏｎ?／?ｙ?ｈｙｄｒｏｐｈｏｂｉｃ?ｇｒｏｕｐｓ?＾ｒｅｐｕｌｓｉｏｎ??ｕｎｓｔａｂｌｅ?ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ?ｆｌｏｃｃｕｌａｔｉｏｎ?ｒｅａｃｔｉｏｎ?ｓｔａｂｌｅ?ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ??圖２．２陰離子表面活性劑添加量對分散穩(wěn)定性的影響示意圖［１（）４］??－１５－??

?第２章納米流體的制備與物性表征???同時，超聲分散也包含兩種方案，一是采用超聲清洗器以容器包裹方式進(jìn)行??分散，二是采用棒形超聲振蕩器以浸入方式進(jìn)行分散。為獲得最優(yōu)的制備效果，??這里同時建立了兩套超聲分散裝置（如圖２．２所示）。其中，容器式為低功率高??頻振蕩（５０Ｗ／４０ｋＨｚ），浸入式為高功率低頻率振蕩（９６０Ｗ／２０ｋＨｚ），兩套裝置??均配置了機械攪拌和恒溫控溫模塊。??—?ｒ畫?????⑻?（ｂ）??圖２．３納米流體制備裝置示意圖：（ａ）容器式超聲裝置；（ｂ）浸入式超聲裝置??納米流體制備流程如圖２．４所示：首先，根據(jù)設(shè)定濃度比例將納米顆粒與純??水混合，采用高速機械攪拌實現(xiàn)初級分散；然后，加入一定量的表面活性劑，采??用機械攪拌和超聲清洗器進(jìn)行組合分散，或者采用浸入式超聲分散儀進(jìn)行分散，??過程中均采用水浴方式控制一定溫度；最后，測試流體的ＰＨ值，并根據(jù)需要進(jìn)??行調(diào)節(jié)。??？絲？水、縣雕賴??？萵速機械攪拌混合（６〇〇ｒｐｍ／２０ｍｉｎ）?｜＾｜??？麵活性劑稱量?ｋ?ｊ??？腿祕＆超聲鋪（細(xì)徹Ｐ／??．Ｈ〇?７?腳１１?＾合適四值??Ｏ?？吸光皮測試（紫外分光光度計?１??？濁度分析（濁鏡〉??圖２．４納米流體制備流程圖??－１６－??

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]亞聲速橫向氣流中液體射流破碎過程的直接模擬[J]. 劉日超,樂嘉陵,楊順華,鄭忠華,宋文艷,黃淵.  推進(jìn)技術(shù). 2016(11)
[2]表面活性劑對水基納米流體特性影響的研究進(jìn)展[J]. 張亞楠,劉妮,由龍濤,柳秀婷.  化工進(jìn)展. 2015(04)
[3]液體射流噴入橫向氣流混合特性研究進(jìn)展[J]. 林宇震,李林,張弛,徐華勝.  航空學(xué)報. 2014(01)



本文編號：3374325