小通道平行流扁管内纳米流体的流动换热特性研究

本文对TiO_2-水,Cu水和SiO_2-水3种纳米流体在一种多孔小通道平行流扁管中的单相流动换热特性进行了实验研究。该扁管矩形通道水力直径1.67 mm,整个实验过程Re变化范围97~6200。实验结果表明:纳米流体起到强化换热效果的同时,也伴随着阻力的增加。此外,纳米流体相对于基液,出现了转捩提前现象。Nu随体积浓度的增加,先增加后减小,使得每种纳米流体都存在一个最优浓度。0.01%的TiO_2-水纳米流体在Re=6200时,Nu增长最大,达到43%。最后,利用性能评价标准对纳米流体的适用性进行了综合评定,0.01%的TiO_2-水纳米流体具有最佳性能。     

纳米流体微通道流动换热数值模拟研究

采用计算流体动力学方法,对两种不同浓度的水-Al2O3纳米流体以及五种不同高宽比的微通道热沉的流动换热特性开展了数值模拟研究.结果 表明,提高纳米颗粒体积分数可降低流固换热面的平均温度,从而提升纳米流体的换热能力,但同时也会显著提升系统的泵功率;通过改变微通道高宽比可有效提升热沉的换热能力,增大高宽比能够有效降低热沉受...     

错列梭形翅片流道内流体流动与换热特性研究

建立了梭形翅片组成的不同结构尺寸的周期性流道模型,使用ANSYS Fluent软件研究了不同进口雷诺数和不同翅片结构参数对翅片组成流道内的流体流动和换热特性的影响。研究表明:传热系数随雷诺数的增加而增加,且变化呈线性。压降随雷诺数增加不断增大,且增加的幅度逐渐变大.传热系数和压降均随梭形翅片高度的变化先减小后增大,变化曲线均存在波谷,且最小值均出现在翅片高度b在2 cm和3 cm之间。传热系数随着翅片列间距的增加逐渐减小,在翅片列间距c为20 mm附近变化幅度变小。压降随着翅片列间距的增加逐渐减小。传热系数和压降均随翅片行间距d的增加而逐渐减小,但减小的幅度逐渐变小.在本文研究范围内,为了获得更好的综合性能推荐2000≤Re≤6000,b≤2mm,19 mm≤c≤21mm,6 mm≤d≤7 mm。     

微槽道中纳米流体沸腾换热特性研究

为研究纳米流体在微槽道中的沸腾换热特性及规律,分别以去离子水和体积浓度为0.2%、0.5%的水基Al2O3纳米流体为工质进行试验,研究质量流速、热流密度、进口过冷度、槽道尺寸等因素对沸腾传热系数的影响及其两相摩擦压降与出口干度的关联分析和沸腾换热关联式对比拟合.试验结果表明:在一定热流密度和质量流速下,传热系数随槽道尺...     

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。     

混合比例对复合纳米流体在微通道内的流动换热特性影响研究

采用两步法制备了不同混合比例的水基Al_2O_3和TiO_2纳米流体,总体积浓度均为0.2%,用热物性分析仪(HotDisk 2500S)测试了其导热系数。将制备好的复合纳米流体应用于硅基微通道热沉内研究了其流动换热特性。微通道水力直径为104.35μm,流道形状分别分为直线型和折线型。研究发现不同混合比例的纳米流体换热效果均强于去离子水。在Re=305时,相较于去离子水,混合比例为1:1的Al_2O_3-TiO_2复合纳米流体在折线型微通道内对流换热系数增加了9.0%。     

不同纳米流体在微通道内的流动传热特性研究

采用数值模拟的方法研究了不同工质在微通道内流动传热特性的差异。对比了去离子水、纳米流体Al₂O₃/Water、CuO/Water、TiO₂/Water、Cu/Water等工质在微通道内的流动传热特性,并研究了纳米颗粒的浓度对流动换热特性的影响。结果表明：CuO/Water作为冷却工质时的对流换热系数比水增加了9.6%,微通道底面平均温度降低了2.6 K,换热性能明显优于其他几种纳米流体。由于纳米颗粒的加入,纳米流体的粘度比水大,进出口的压降比水大。纳米颗粒的体积分数越大,对流换热系数越大,纳米流体在微通道内的换热性能越好。     

开孔矩形翅片椭圆管流动与换热特性的数值研究

对电站直接空冷系统的基本换热元件矩形翅片椭圆管建立三维物理数学模型,对空气侧流动和传热性能进行数值研究．分析了不同迎面风速下翅片上无扰流孔和开有扰流孔两种情况下矩形翅片表面的局部表面传热系数分布规律,发现椭圆基管后存在的尾流区使得翅片的强化换热作用减弱。比较了扰流孔的尺寸、数目和位置对管外空气侧流动与换热的影响,结果表明:扰流孔尺寸对流动与换热存在明显影响,而扰流孔数目和位置的影响相对比较小．     

翅片结构参数对纵向翅片扁管换热器换热性能的影响

以纵向翅片扁管换热器为研究对象,分析翅片长度、翅片高度及翅片间距对换热性能的影响,并对换热器的翅片结构参数进行优化,得出进口风速为2m/s时理想的翅片结构参数为:翅片长度为400mm、翅片高度为25mm、翅片间距为2.7mm.     

微通道内流动沸腾换热特性实验研究

采用实验方法对制冷剂R134a在内径为1.98mm的水平光滑铜管内的流动沸腾换热特性进行研究。试验中,质量流速范围720~900kg/(m~2·s),热流密度范围19~28k W/m~2,系统压力0.7MPa和0.81MPa(饱和温度为26.8℃、31.4℃)和干度范围0~0.65。结果表明:质量流速对换热系数的影响较大,随着质量流速的增大而增大;在低干度区,热流密度对换热系数的影响较大,换热系数随干度的增加近似成单调增加;系统压力对换热系数也有明显的影响;将试验结果与Sun-Mishima公式和Liu-Winterton公式进行比较,发现试验结果与Sun-Mishima公式计算值吻合度较高,最大误差为14.1%。     

基于纳米磁流体微通道内流动换热性能研究

为探究磁场强度和肋片高度对微通道内Fe₃O₄-H₂O纳米磁流体流动换热性能的影响,采用数值模拟的方法,以开放式间断微通道热沉为研究对象,在雷诺数为200到500之间展开数值模拟研究,模拟微通道内流体工质流动换热过程。结果表明：进出口压降随雷诺数的增大而增大,且随着磁场强度的增大,压降的增大趋势愈显著;微通道的换热性能随着磁场强度的增大,呈现出先增大后减小的趋势;通过增加肋片高度,可以有效的提高热沉的传热性能。研究发现,开放型微通道综合换热性能优于封闭型,在所研究的参数范围内,微通道肋片高度达到0.9 mm时,综合换热性能和均温性最佳。     

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。     

小圆管内纳米流体层流流动特性的实验研究

实验研究了水平圆管内CuO-水纳米流体在层流区的流动特性,CuO纳米颗粒的质量分数为0.5%、1%、2%,平均温度为30℃、40℃、50℃,实验研究表明:在本试验范围内,流动阻力的大小同温度的升高呈现降低趋势,而随质量分数的增加变化不大.     

微通道内流体流动的阻力特性

本文重点研究了微通道内入口效应和粗糙度等因素对流动阻力特性的影响。实验结果表明;对于粗糙度3.5%,水力直径为345μm的微圆管,入口段长度比常规管道短,转捩雷诺数Re_c位于2000～2300,其内入口效应并不影响微管内流体从层流到湍流转捩的拐点位置;内径为112.6μm和169.8μm,高宽比为0.59和0.63以及粗糙分别为1.29%和2.03%的矩形微通道内流动由层流向湍流的转捩发生在Re≈1600～2800之间。实验结果表明,微尺度是微管内流体转捩提前的必要条件,但不是充分条件,拐点提前是由多因素综合作用所造成的结果,其机理有待于进一步研究。     

微圆管进口区气体流动与换热特性研究

对微圆管进口区运用一阶速度滑移和温度跳跃边界,考察了Kn、动量调和及热调和系数对流动与换热特性的影响机理和规律.模拟结果表明:流动进口段长度随Kn增加而增加,但随动量调和系数减小而减小;热进口段长度随Kn增加而增加,但随动量调和系数及热调和系数减小而减小;Nu数随Kn增加及热调和系数减小而减小,但随动量调和系数减小而增加.     

微圆管内液体流动与换热特性的实验研究

以去离子水作为工质,在当量直径300-1570μm的微圆管(1cr18Ni9Ti)内进行层流流动与换热特性的实验研究。实验结果表明当壁面粗糙度超过1％时摩擦系数随着壁面相对粗糙度的增加而增加。在给定外壁面热流密度的条件下,当雷诺数小于100时,管壁轴向导热对换热特性的影响随着壁厚与内径比的增加而增大;当雷诺数大于100时,轴向导热的影响随着雷诺数的增加逐渐减弱,充分发展区的Nu数接近常规值4．36。     

压力边界条件下微通道内气体流动换热特性研究

本文用直接模拟蒙特卡罗方法对给定进出口压力边界条件下微通道内气体的流动换热特性进行了数值模拟,给 出了壁面与流体的温差对气体沿程压力、温度及数密度分布的影响。计算结果表明,当壁温高于流体温度时,温差仅出现 在通道进出口处,但其发生机理却不同;流体可压缩性与稀薄性均得到增强,沿程压力分布更加非线性。     

纳米流体对流换热机理分析

考虑在纳米流体中纳米颗粒做布朗运动引起的对流换热, 基于纳米颗粒在纳米流体中遵循分形分布, 本文得到纳米流体对流换热的机理模型. 本解析模型没有增加新的经验常数, 从该模型发现纳米流体池沸腾热流密度是温度、纳米颗粒的平均直径、 纳米颗粒的浓度、纳米颗粒的分形维数、沸腾表面活化穴的分形维数、基本液体的物理特性的函数. 对不同的纳米颗粒浓度和不同的纳米颗粒平均直径与不同的实验数据进行了比较, 模型预测的结果与实验结果相吻合. 所得的解析模型可以更深刻地揭示纳米流体对流换热的物理机理.     

黑磷纳米通道内压力驱动流体流动特性

运用分子动力学方法探索了水-黑磷流-固界面各向异性、水流驱动力、黑磷通道宽度和黑磷层数等对黑磷通道内Poiseuille水流流动特性的影响规律.研究结果表明:随着驱动力的增加,边界滑移速度随之增加各向异性也会对压力驱动作用下纳米通道内的水分子的流动特性产生影响,具体表现为边界滑移速度会随着手性角度的增加而减小,而水分子黏度系数却不受各向异性的影响.发现黑磷表面天然的褶皱结构所产生的粗糙势能表面,是导致流固界面各向异性特性的本质原因.在加速度值保持不变的情况下,研究纳米通道宽度和黑磷层数对水分子流动特性的影响,发现随着纳米通道宽度的增加,水分子滑移速度随之减小;双层模型中水分子的速度分布与单层模型差异微小,而随着层数的增加,黑磷-水流固交互界面能随之增加,各向异性规律依然保持不变.研究结果将为水-黑磷流体器件设计与制备提供理论基础.     

纳米流体振荡热管内部流动和传热特性

本文以纳米流体和去离子水的振荡热管作为研究对象,通过实验的方法,运用可视化的加热与观测手段,对比纳米流体和去离子水振荡热管的内部工质流型和冷热端温差,发现纳米颗粒体积浓度达到一定浓度后,相对于去离子水,纳米流体可以降低振荡热管的下极限热流,提高上极限热流,而后者足利用纳米流体为工质改进振荡热管性能主要特点,内在物理实质是纳米流体具有明显不同的流型转变.