纳米流体强化传热研究

本文通过在液体中添加纳米级金属或金属氧化物粒子,研制了一种新型传热冷却工质—纳米流体,并对纳米流体的悬浮稳定性和均匀性进行了研究,给出的纳米流体电镜照片显示了悬浮液具有较高的分散性、稳定性;同时,介绍了纳米流体导热系数的理论分析方法,运用瞬态热线法测定了不同种类、不同体积份额配比的纳米流体的导热系数,分析了纳米粒子属性、份额、形状和尺度等因素对纳米流体导热系数的影响。     

纳米流体中固-液作用影响界面热阻及导热率的分子动力学研究

纳米流体中固-液界面处由于声子散射形成界面热阻,给纳米流体内热量传递带来阻力。为研究界面热阻对纳米流体导热率的影响,以Cu-Ar纳米流体为基础模型,采用非平衡分子动力学方法研究了纳米粒子-流体相互作用强度与界面热阻的定量关系。研究表明,随着纳米粒子-流体相互作用强度增大,界面热阻显著降低,其机制在于流体分子的吸附作用增强了纳米粒子表面原子的振动强度,从而促进了纳米粒子与流体之间的热传递。增大纳米粒子-流体相互作用强度可显著提高纳米流体导热率,且界面热阻对纳米流体导热率的影响程度随纳米粒子尺寸减小而增大。     

纳米流体对流换热的实验研究

建立了测量纳米流体对流换热系数的实验系统,测量了不同粒子体积份额的水-Cu纳米流体在层流与湍流状态下的管内对流换热系数,实验结果表明,在液体中添加纳米粒子增大了液体的管内对流换热系数,粒子的体积份额是影响纳米流体对流换热系数的因素之一。综合考虑影响纳米流体对流换热的多种因素,提出了计算纳米流体对流换热系数的关联式。     

假塑性流体纳米压印中影响填充度的因素

作为新一代的半导体加工工艺, 直接金属纳米压印以其步骤简单、成本低等显著优点得到迅速的发展. 然而目前纳米压印中所采用的转移介质在流动状态下为牛顿流体, 牛顿流体的黏度是一个常量, 而假塑性流体具有黏度随着剪切速率的增大而逐渐减小的趋势, 更适用于纳米压印. 综合假塑性流体的剪切稀化特性以及直接金属图形转移的优点, 将不同大小的金属纳米粒子分散在基液中制成假塑性金属纳米流体并将其作为转移介质用于纳米压印中. 基于假塑性流体的Carreau流变模型利用COMSOL软件仿真分析金属纳米粒子假塑性流体参数集对图形压印转移的影响, 完成假塑性流体与牛顿流体分别作为转移介质实现图形转移的对比分析. 同时还得到了压印过程中影响填充度的各个因素, 如流体黏度、施加压强、掩模板移动速度等. 研究工作为金属纳米粒子假塑性流体制备以及纳米压印流程的设计提供了理论基础. 关键词： 纳米压印 假塑性流体 填充度     

基于晶格-Boltzmann方法的纳米流体流动和传热模型

纳米流体是由流体与纳米粒子组成的悬浮体.悬浮在流体中的纳米粒子会受到运动阻力、布朗力、扩散力和重力等作用力的影响,因而其运动规律极其复杂.本文运用晶格-Boltzmann(LB)方法,建立纳米流体流动和传热模型模型,对纳米流体的流型结构和温度场进行了模拟和分析.     

变物性参数对微通道内纳米流体强制对流换热的影响

对二维微通道内Al_2O_3-水纳米流体的强制对流换热进行了数值研究。主要研究纳米流体的变热物性参数、纳米粒子体积分数φ和Re数对纳米流体强制对流换热的影响。研究表明:在Re数和纳米颗粒体积分数φ一定时,变热物性参数纳米流体比定热物性参数纳米流体在微通道内的强制对流换热强。在Re数一定时,随着纳米粒子体积分数φ的增加,纳米流体换热性能增强。在纳米粒子体积分数φ一定时,随着Re数的增加,纳米流体的换热能力也随之增加。     

基于Lattice-Boltzmann方法的纳米流体流动与传热分析

纳米流体是由流体与纳米粒子组成的悬浮体。由于悬浮的纳米粒子会受到各种内力或外力的影响,这使得其运动规律和换热规律及其复杂。本文运用Lattice-Boltzmann(LB)方法建立纳米流体的传热模型,并对纳米流体和水的流动换热参数进行比较分析。     

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.     

纳米流体中气体水合物生成条件

为了研究纳米粒子对制冷剂水合物热力学生成条件的影响,建立了新型纳米流体中制冷剂水合物相平衡热力学模型,理论研究了HFC134a(R134a)气体水合物的热力学生成条件,并用实验验证了模拟结果.结果表明:新型纳米流体中制冷剂水合物热力学相平衡模型能够较好地反映纳米流体中制冷剂气体水合物相平衡特征,相同温度下相平衡最大相对误差为7.3%,平均相对误差为5.3%.     

小通道扁管内纳米流体流动与传热特性

建立了测量小通道扁管内纳米流体流动与对流换热性能的实验系统,测量了不同粒子体积份额的水-Cu纳米 流体的管内对流换热系数和摩擦阻力系数,实验结果表明,在相同雷诺数条件下,小通道扁管内纳米流体的对流换热系数 大于纯液体,且随粒子的体积份额的增加而增大,而纳米流体的阻力系数并未明显增大。     

液体分子分数布朗运动的研究

本文运用分形理论,通过与标准布朗运动的类比,对实际分子运动的轨迹维数进行了理论分析。运用分子动力学模拟方法,模拟了84K恒温液氩系统中分子的运动过程,统计了不同空间观测尺度及时间观测尺度下分子运动轨迹的分维数。从分子平均自由程理论出发,给出了合理的统计尺度判定标准,并与模拟结果进行了比较,吻合较好。     

湍流理论的近代发展

这篇论文的内容是关於不可压缩流体的湍流理论近代发展的综合性介绍舆分析。我们首先评述了根据Reynolds的平均运动方程所建立的混合长度理论。其次,分析关於均匀各向同性湍流的主要理论工作。第三,讨论了运用Reynolds的平均运动方程和根据速度涨落方程求得的速度关联函数的动力学方程来处理具有Reynolds剪应力的普通湍流运动问题。同时说明这个方法虽然能够给出比混合长度理论舆实验较为接近的理论结果并能提出速度涨落平方平均值的理论分布,但是由於在求出的速度关联的动力学方程中出现高次元的速度关联,它继续地导致不封闭的微分方程组因而遇到不易克服的困难。因此,从以上湍流理论发展的回顾和最近关於均匀各向同性湍流在后期衰变运动的涡性结构工作,我们在最后提出了对今后湍流理论研究工作的新看法:湍流运动的基本组成部分是流体粘性作用所引起的涡旋运动;这个涡旋运动的动力学根据是用平均的方法后Navier-Stokes方程所导出的Reyonlds的平均运动方程典带度涨落方程。我们并着重说明Reynolds认识到湍流运动可分作平均运动与涨落运动的重要性。今后的理论工作则在於求这两组动力学方程的涡旋运动解,而这种类型的解并须满足像Колмогоров在高Reynolds数运动的局部各向同性湍流理论中所提出的统计条件,方能使解满足惟一性并可舆实验结果相比较。     

THE PROBLEM OF MOTION IN THE KALUZA THEORY

It is shown that the equations of motion for a charged massive particle are consequences of the field equations in Kaluza unification theory of gravitation and electromagnetism, i.e., the equations of motion for the particle can be deduced from Kaluza field equations, just as that in Einstein's theory of motion of general relativity the equations of motion for a massive particle are consequences of the Einstein equations. Furthermore, the Lorentz equations for a particle maving in the Maxwell electromagnetic field on the Minkowskian space-time can also be obtained from the Maxwell equations by means of the Kaluze mechanism of the Maxwell theory.     

Kaluza理论的运动定律

本文指出,如同在广义相对论中粒子运动方程是场方程的推论一样,在引力场与电磁场的Kaluza统一理论中,粒子的运动方程也是场方程的一个推论,即带电粒子在引力场和电磁场中的运动方程可以从Kaluza统一理论中的场方程推导出来。本文进而在Minkowski时空的条件下,借助Maxwell理论的Kaluza形式,得到Maxwell方程也包含了带电粒子运动方程的结论。 关键词：     

狭义相对论效应--运动尺子变短的计算机模拟演示实验

利用精练的C语言进行程序设计,定量模拟狭义相对论的运动尺子变慢,并对处于两种不同时空观的直尺进行对比．使得空间膨胀效应变得直观。     

分形理论在分子动力学模拟中的应用

本文基于分形理论提出了一个假说,认为实际流体分子的无规运动可以用分数布朗函数作为概率密度函数来描写,而其分数维数可根据分子运动的图像确定。本文以流体Ar作为对象进行了分子动力学模拟,根据分子动力学模拟的结果提取了运动的分数维数,构造了描述分子无规运动的分数布朗函数,并对所提出的假说进行了验证。     

液体理论中的Kirkwood变分方法的推广

本文克服了Cohen理论的缺点,对液体理论中Kirkwood变分方法作了推广。经过这样推广,格胞模型理论就可以系统地考虑分子运动关联性的任何级近似。把所得结果应用到一维情形,得到的自由能是严格正确的。应用到三维情形,最低级近似得LJD结果,一级近似得Taylor结果。     

气液态分子运动的Hurst指数及相图研究

本文运用分子动力学模拟方法,模拟了不同温度条件下饱和气体和液体氩分子的运动。对气液状态下分子运动在速度空间的演化相图进行了比较。根据分形理论,对实际分子的分数布朗运动特性进行了讨论。应用本文提出的约化规模法,获得了不同温度条件下分子分数布朗运动的Hurst指数和轨迹分维数。饱和液相分子运动的Hurst指数并不随温度单调上升,存在一个极小值。     

混沌Lorenz系统的控制研究

研究了利用非线性控制理论控制混沌Lorenz系统的方法.通过施加bang-bang控制，可以把Lorenz系统的混沌运动转化成包含有短期和间断混沌态的多种不同形式的运动.特别是运用控制手段，可消除初始状态对运动不确定性的影响，使混沌运动转化并最终精确地维持在希望的平衡状态.     

期权定价理论中的物理学

布朗运动理论是布莱克－舒尔斯期权定价理论的基础，这意味着现代金融工程需要物理学。现代金融学向定量科学发展是历史的必然，物理学进入金融业也是势在必行，但是，金融工程是一项大的综合性工程，物理模型只是它的一，且要走的路还很长，还有许多工作需要物理学家去做，特别是要用新的物理思想，构造出新的、实用的模型。