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《博士后文库》序言

序

前言

□□章 绪论

1．1 研究概述

1．1．1 纳米流体绕流的分析

1．1．2 两相间的主要作用力模型

1．1．3 纳米流体的导热模型

1．1．4 热泳和热泳作用力

1，2数值方法

1．2．1 有限元方法在流体中的应用

1．2．2 CBS算法

参考文献

第2章 纳米流体以及绕圆柱流动的模拟

2．1 纳米流体研究简介

2．1．1 纳米流体的应用与描述

2．1．2 纳米流备

2．1．3 纳米流体的基本特

2．2 纳米流体绕圆柱流动与传热的单相流模拟

2．2．1 控制方程

2．2．2 边界条件与数值验证

2．2．3 结果与分析

2．3 本章小结

参考文献

第3章 通道内纳米流体的流动传热

3．1 微通道内纳米流体流动传热的数值模拟

3．1．1 控制方程

3．1．2 边界条件与数值验证

3．1．3 结果与分析

3．2 通道内纳米流体两相流模型的数值模拟

3．2．1 控制方程和计算方法

3．2．2 结果与分析

3．3 本章小结

参考文献

第4章 颗粒流体间的布朗力和阻力

4．1 的布朗力模型及其运用

4．1．1 力模型

4．1．2 拟阻力模型

4．1．3 布朗力模型的验证

4．1．4 通道流动中的应用

4．2 的阻力模型及其运用

4．2．1 阻力模型

4．2．2 薄液层的粘分布

4．2．3 阻力模型的验证

4．2．4 圆盘流动中的应用

4．3 的模型在纳米流体绕流模拟中的应用

4．3．1 控制方程

4．3．2 边界条件与数值验证

4．3．3 结果与分析

4．4 本章小结

参考文献

第5章 纳米流体热导率的模型

5．1 粒子尺的影响

5．2 布朗运动的影响

5．3 模型的验证

5．4 本章小结

参考文献

第6章 流体作用于粒子的热泳相关力

6．1 作用在粒子上的热泳升力

6．1．1 热泳升力的存在和表达

6．1．2 热泳升力的作用特征

6．2 颗粒在流体中受到的热泳张力

6．2．1 热泳张力的存在和表达

……

编后记

彩图

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《博士后文库：纳米流体流动与相间作用》：

　　1.1.1纳米流体绕流的分析

　　纳米微粒是指尺介于1～100nm的金属或聚合物的小颗粒，它们表现出多种的热、光、电、磁等质。纳米流体指纳米尺度粒子的胶体悬浮液，在航空航天、能源动力、机械电子、生物医学等领域都具有潜在的应用前景。在新一代传热冷却技术的研究等很多领域都涉及纳米流体介质的流动问题。很多研究表明纳米流体在流动过程中呈现很多特殊现象，如流体中粒子团聚、无规行走、表面吸附等都有待开展更深入的研究。研究纳米流体流动和传热的复杂过程以及粒子迁移、团聚等的运动学特征和动力学机理，对新的强化传热技术的开发等都具有重要的作用。

　　目前纳米流体的添加物主要有金属和非金属纳米粒子、碳纳米管以及纳米液滴。基液主要采用水、乙二醇、油等常用的传热流体。高热导率的金属纳米颗粒的加入增加了悬浮液混合物的热导率，从而可以提高其整体的传热能。大量的实验研究表明，在流体中添加纳米粒子，由纳米流体替代传统的冷却剂具有的发展前途。Lee等研究了纳米流体的热导率特征，并分析了已提出的各种模型与实验数据之间的差异。Wang结了以前的研究中纳米流体热传导的主要潜在机制，给出了他们的实验数掘，并认为导热系数提高的关键因素在于纳米团聚。Mahian等研究了太阳能工程中纳米流体的应用，并讨论了纳米流体对太阳能设备能的影响。

　　国内外相继出版了几部关于纳米流体的专著。宣益民和李强系统结了国内外一些研究小组在纳米流体及其应用基础方面的研究工作，详细介绍了纳米流体流动与能量质量传递的理论和实验研究方法，阐述了纳米流体聚集结构与纳米粒子微运动效应对纳米流体能量质量传递过程的作用机制，并概述了纳米流体在新型散热冷却和节能技术等领域的应用研展。关于纳米粒子悬浮液的研究近期有一些综述的文献，如关于热物理质，稳定特征，导热的模型以及在太阳能工程中的应用。Wang和Mujumda结了关于各种纳米流体的传热能的理论和数值研究，综合比较了不同研究者给出的导热系数、粘系数和努塞尔数的函数关联式。Saidura等对纳米流体在不同系统中的具体应用做了系统的介绍，如发动机冷却系统、太阳能热水器、电子器件冷却、核反应堆系统和航天器热控制系统等，同时，还指出了应用中所遇到的一些困难，比如悬浮粒子的稳定、粒子团聚、粘增加、压降变大等都限制了纳米流体在实际中的应用。纳米材料奇异的物理质决定了纳米流体与微米和毫米级粒子悬浮液的不同，经典的传热学理论不再适用于纳米流体。对此，很多研究行了大量的研究，集中在纳米流体热物方面的描述。大量实验研究表明，纳米结构可以很好地纳米流体的热输运。然而如Kleinstreuer等指出的，关于导热系数的实验数据缺乏一致，需要考虑不只有一种可能的机制，而是结合几种机制解释比较实验结果。Wang等从粒子团聚和布朗运动引起的微对流解释了纳米流体的导热机制，发现热导率随粒子尺的增加而减小，而与颗粒体积分数基本呈线增长的关系。李强和胡卫峰等认为添加固体颗粒会引起基础流体结构的改变，从而悬浮液内的热量输运过程，使得热导率增加。粒子在纳米流体中作布朗运动的过程中，伴随着其所携带的热量迁移，这部分由粒子引起的能量转移很大程度上提高了纳米流体内的能量输运能。楚广等采用自悬浮定向流法制备铜纳米微粒，分析了该定向流法制备颗粒的微观结构和能，主要针对纳米铜微晶的粒度、结构和形行了研究。彭小飞等测量了纳米颗粒悬浮液的热物，考察了纳米流体有效热导率的理论模型，分析了粒子尺、体积分数、流体温度以及表面活剂等因素对热导率的影响。吴信宇等研究了梯形硅基芯片微通道内纳米流体的对流与传热特，发现当流体平均温度升高时纳米流体的强化传热效果有所，并且根据实验数据获得了对流传热关联式。正如许多研究者指出的，纳米流体强化传热的确切机制还不是明晰。未来需要研究的之一在于找出影响纳米流体物特征的主要参数。比如纳米流体热导率可以是一些参数的函数关联式括颗粒形状、颗粒团聚、颗粒分散度等。

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