納米顆粒兩相流普遍存在于自然界中,并且在工程熱物理、材料、能源、食品、醫(yī)療與藥品等領(lǐng)域有著非常廣泛的應(yīng)用。生活中常見的煙、塵、霧、霾等細(xì)微顆粒物懸浮在氣體中的分散體系被稱為氣溶膠,這就是最典型的氣固、氣液納米顆粒兩相系統(tǒng)。近幾年我國各地頻發(fā)灰霾現(xiàn)象,空氣中粒徑在100納米以下的顆粒極易被人體呼吸系統(tǒng)吸入并沉積在肺泡上,嚴(yán)重?fù)p害了人們的身體健康。在工程領(lǐng)域,將不同尺寸和形狀的納米顆粒分散到傳統(tǒng)換熱介質(zhì)中,制備出均一穩(wěn)定的液-固納米顆粒兩相懸浮液,并應(yīng)用于熱交換的流動中,可以提高換熱過程的效率,從而達(dá)到節(jié)能減排的效果。常見的納米顆粒兩相流動系統(tǒng)通常包含著數(shù)目極大且跨尺度的顆粒,所以在研究其動力學(xué)演變時需著眼于顆粒群的統(tǒng)計(jì)規(guī)律,求解基于納米顆粒尺度分布函數(shù)構(gòu)建的顆粒通用動力學(xué)方程。該方程通過綜合考慮顆粒相發(fā)生的成核、凝并、破碎、相變、化學(xué)反應(yīng)等多種動力學(xué)事件,并結(jié)合流場中對流、擴(kuò)散和外力場等對顆粒輸運(yùn)的外部影響來描述顆粒的動力學(xué)演變過程。盡管該方程有著多尺度、非線性、復(fù)雜性等特點(diǎn),但矩方法等數(shù)學(xué)物理方法已被被提出用于對其進(jìn)行快速和精確地?cái)?shù)值求解,從而實(shí)現(xiàn)對氣溶膠或納米流體等兩相流的流動特性進(jìn)...

【文章頁數(shù)】：128 頁

【學(xué)位級別】：博士

【文章目錄】：
致謝
摘要
Abstract
符號表
第1章 緒論
    1.1 研究背景和意義
    1.2 納米顆粒兩相流的研究方法
    1.3 納米顆粒兩相流的研究進(jìn)展
    1.4 本文的研究內(nèi)容和創(chuàng)新點(diǎn)
第2章 基礎(chǔ)理論
    2.1 納米顆粒受力及運(yùn)動分析
        2.1.1 Stokes阻力及其Cunningham修正
        2.1.2 布朗運(yùn)動及擴(kuò)散
    2.2 納米流體的黏度和阻力系數(shù)
        2.2.1 黏度
        2.2.2 阻力系數(shù)
    2.3 納米流體的傳熱特性
        2.3.1 熱力學(xué)性質(zhì)
        2.3.2 導(dǎo)熱系數(shù)
        2.3.3 對流傳熱
    2.4 顆粒通用動力學(xué)方程及其矩方法
        2.4.1 顆粒通用動力學(xué)方程
        2.4.2 顆粒動力學(xué)事件及其核模型
        2.4.3 矩方法
    2.5 圓柱狀顆粒懸浮流的本構(gòu)方程
        2.5.1 懸浮流的本構(gòu)方程
        2.5.2 圓柱狀顆粒的取向概率分布
第3章 含(n/3)階矩的布朗凝并直接泰勒展開矩方法
    3.1 引言
    3.2 理論推導(dǎo)
    3.3 結(jié)果與討論
    3.4 結(jié)論
第4章 平面射流場內(nèi)顆粒演化的矩方法研究
    4.1 引言
    4.2 理論模型
        4.2.1 流場控制方程
        4.2.2 顆粒輸運(yùn)方程
        4.2.3 直接泰勒展開矩方法
    4.3 數(shù)值方法
    4.4 結(jié)果與討論
        4.4.1 流場驗(yàn)證
        4.4.2 顆粒數(shù)密度
        4.4.3 顆粒粒徑分布
        4.4.4 顆粒多分散性和標(biāo)準(zhǔn)偏差分布
    4.5 結(jié)論
第5章 納米顆粒噴射彌散的演化研究
    5.1 引言
    5.2 實(shí)驗(yàn)裝置及方法
    5.3 理論模型
        5.3.1 流場控制方程
        5.3.2 顆�？刂品匠�
    5.4 數(shù)值方法
    5.5 結(jié)果與討論
        5.5.1 流場分析
        5.5.2 數(shù)值驗(yàn)證
        5.5.3 機(jī)理分析
        5.5.4 高壓釋放彌散特性
        5.5.5 凝并與破碎
    5.6 結(jié)論
第6章 圓柱狀納米顆粒懸浮層流流場的傳熱和阻力特性研究
    6.1 引言
    6.2 理論模型
        6.2.1 圓柱狀納米顆粒懸浮流的控制方程組
        6.2.2 顆粒取向分布的控制方程
        6.2.3 顆粒濃度分布的一般動力學(xué)方程
    6.3 數(shù)值方法
    6.4 結(jié)果與討論
        6.4.1 速度分布
        6.4.2 溫度分布
        6.4.3 阻力系數(shù)
        6.4.4 對流傳熱
    6.5 結(jié)論
第7章 圓柱狀納米顆粒懸浮湍流流場的傳熱和阻力特性研究
    7.1 引言
    7.2 理論模型
    7.3 數(shù)值方法
    7.4 結(jié)果與討論
        7.4.1 結(jié)果驗(yàn)證
        7.4.2 取向張量
        7.4.3 阻力系數(shù)
        7.4.4 對流傳熱
    7.5 結(jié)論
第8章 總結(jié)與展望
    8.1 全文總結(jié)
    8.2 工作展望
參考文獻(xiàn)
攻讀博士學(xué)位期間主要研究成果



本文編號：3806784