磁流体流动与传热的格子Boltzmann模拟

考虑外加磁场下磁流体中纳米磁性粒子所受的各种作用力,建立了用于模拟磁流体流动与传热特性的两相格子Boltzmann模型,模拟了外加不同方向梯度磁场下平板间磁流体的流动与传热过程,计算了磁流体与平板间对流换热的Nusselt数,分析了磁场梯度方向、大小对Nusselt数的影响．     

磁场作用下熔盐管内流动传热特性的数值研究

本文基于磁流体动力学模型,通过数值模拟的方法,研究了垂直外部磁场对熔盐在绝缘管内流动传热特性的影响,考察了速度、湍流强度和Nu等参数随磁场变化的关系。结果表明,磁场作用会使流动分布出现各向异性,导致湍流度和主流速度降低,垂直于磁场方向的Hartmann层的速度及湍流度提高,随着磁场强度增大,这种趋势更明显。在均匀磁场和正梯度磁场作用下,管壁平均Nu数有所提高,而逆梯度磁场作用下的管壁平均Nu数有所减弱。     

ZrO2纳米流体的对流换热系数测定及机理浅析

建立了测量圆管内纳米流体流动与传热性能的实验系统,测量了不同粒子浓度的ZrO2/水纳米流体在雷诺数为3 000～18 000范围内的管内对流换热系数以及不同位置处纳米流体对流换热系数的变化情况.实验结果显示,在液体中添加纳米粒子显著增大了液体的管内对流换热系数,例如,在相同雷诺数时,与纯水相比,如果纳米粒子的质量浓度从1.6%增大到4.1%,则纳米流体的对流换热系数增加的比例从1.09增大到1.2.此外,从颗粒的浓度、粒径两方面分析纳米流体强化传热的机理.     

外磁场作用下磁流体的对流换热特性

实验研究了外加磁场作用下水基磁流体的对流换热特性,分别测量了均匀磁场和梯度磁场条件下磁流体横掠加热细丝的对流换热系数,分析了外加磁场强度和方向对磁流体传热性能的影响.实验结果表明,外加磁场是影响磁流体对流换热的一个重要因素,应用外加磁场可以控制磁流体对流换热过程.     

梯度磁场作用下光纤中磁流体光透射特性研究的建模与分析

对光纤中磁流体在梯度磁场作用下的光透射特性进行了研究,提出光纤中磁流体的光透射率变化主要来源于梯度磁场引起的磁流体密度分布变化。根据郎之万函数和流体理论,推导了光纤中磁流体在梯度磁场作用下的密度分布,并根据Beer-Lambert定律,得到磁流体光功率透射衰减和纳米粒子局部密度的关系,从而建立光纤中磁流体在梯度磁场作用下光透射特性的理论模型。进而对光纤中磁流体在不同梯度磁场作用下的光透射功率进行数值分析,得到不同磁场强度和磁场梯度下光纤中磁流体透射功率的变化规律。最后将数值分析的结果和实验数据进行对比,验证了模型的合理性, 同时也验证了梯度磁场作用下磁流体光透射功率的变化主要来源于磁流体密度分布变化的推论。     

SiO_2纳米流体射流冲击泡沫金属强化传热数值模拟

射流冲击拥有强化传热作用,被广泛应用在各个科技领域,而泡沫金属与纳米流体对强化传热起到有利作用。为分析SiO_2纳米流体射流冲击泡沫金属强化传热作用,在计算流体力学(CFD)基础上,通过数值模拟方法对影响传热的一些因素进行分析,通过改变雷诺数(Re)、纳米流体体积分数(ψ)、泡沫金属孔隙率(φ)和高度(H)来分析不同影响因素对表面传热系数的影响。     

磁性液体一阶磁浮力原理实验研究

基于伯努利方程推导了磁性液体的一阶磁浮力,实验研究了不同轴线上一阶磁浮力的变化规律,便于学生理解一阶磁浮力变化的本质原因.磁性液体一阶磁浮力受磁场强度、磁场梯度,以及磁性液体的饱和磁化强度和磁化率影响.沿z轴方向随磁场强度和磁场梯度减弱,一阶磁浮力逐渐变小并趋于零,磁性液体悬浮能力变弱.MFP-1磁性液体的饱和磁化强度和磁化率大于MFP-2磁性液体,其一阶磁浮力较大;电流为3.00 A时,MFP-1磁性液体将玻璃、铝、黄铜、紫铜和铅球悬浮,并出现Rosensweig尖峰,而MFP-2磁性液体仅将玻璃、铝和黄铜球悬浮.沿r轴方向不同高度处磁场强度和磁场梯度变化规律不同,随高度增加,磁场梯度逐渐趋于零,此时一阶磁浮力主要受磁场强度影响,测试杯壁处一阶磁浮力最小,出现了非磁性测试球上升过程中向测试杯壁移动现象.     

方形通道内非牛顿流体的强化传热

对非牛顿流体在小尺寸方形通道内的低雷诺数受迫对流传热进行了实验研究。实验用介质为１５００ｗｐｐｍＣａｒｂｏｐｏｌ－９３４中性水溶液。通道顶壁受到等热流加热。结果表明，流体粘弹性与传热的相互作用取决于雷诺数的大小。当表观雷诺数Ｒｅ＞１１．５时，非牛顿流体开始强化对流传热。Ｒｅ数越高，传热强化的程度越大。流体的阻力系数则几乎不受粘弹性的影响。     

空气域中铁磁流体动态控制研究

根据铁磁流体磁化后会受到磁力,退磁后不存在任何磁滞的超顺磁性质,提出了铁磁流体的动态控制方法,对喷射在空气域中的铁磁流体液柱直接添加电磁场实现其动态偏转驱动。在修正后的纳维-斯托克斯(N-S) 控制方程中加入表面张力、重力及磁力,并结合磁感应方程,建立了铁磁流体动力学(FHD)模型。利用二次开发的Fluent流体仿真软件建立了铁磁流体在空气域中喷射的流体体积函数(VOF)多相流模型,仿真了在不同磁场强度下铁磁流体的液相分布及分散状况,分析了磁性对其动力学行为的影响。结果表明,随着磁场强度和喷射距离的增大,铁磁流体沿磁场方向速度及偏移量增大,其发散情况逐渐明显。     

微细管内超临界二氧化碳冷却换热研究

本文对超临界二氧化碳在微细管内冷却对流换热进行数值模拟研究,分析不同流动方向和管径大小对超临界二氧化碳对流换热的影响,考察管内局部流体温度、管壁温度以及无量纲温度分布的变化。湍流模型采用低雷诺数YS模型。研究表明,在LPV范围比较大的截面,超临界二氧化碳局部换热系数达到最大值,同时管内传热受流动方向和管径的影响均较大。