非均匀磁场中磁流体热磁对流的实验研究

建立了测量非均匀磁场条件下圆柱腔体内磁流体热磁对流特性的实验系统,实验结果显示,磁流体热磁对流特性受磁场强度、温差以及磁场梯度方向与温度梯度方向之间关系的控制,当磁场梯度方向与温度梯度方向一致时,外加磁场强化了磁流体的热磁对流过程,且随着磁场强度和温差的增大,热磁对流强度加强。当磁场梯度方向、温度梯度方向以及重力方向三者相同时,磁流体的热磁对流强度最剧烈。     

温度敏感型磁流体冷却回路的实验研究

建立了温度敏感型磁流体自动冷却回路实验系统,实验研究了不同加热功率、冷却温度、加热位置及磁场分布对其冷却性能的影响.结果显示,温度敏感型磁流体在外加磁场及温差时可以持续稳定地流动,无须机械泵的驱动而实现热量的传输.流动速度及冷却性能受磁场与温度场协同作用的影响.     

通道内空气热磁对流的协同分析

为研究通道内空气热磁对流的流动规律,用数值模拟方法,研究了磁场作用下二维模型水平通道内的流动换热过程,获得了通道内的磁通密度分布和空气温度轴向分布,在此基础上,建立了一维通道内空气热磁对流的数学模型,就温度场和磁场的相对关系对水通道内热磁对流过程的影响进行了数值计算,获得了通道内不同温度场、磁场以及其不同相对位置下的通道空气流量,并讨论了磁极形状对空气流量及其变化的影响。     

槽内热磁耦合流动换热数值模拟

数值模拟研究了矩形槽内导电流体由于焦耳热作用和电磁力共同作用引起的流动换热现象.数值结果表明,在给定流体性质情况下,焦耳热作用引起对流为两涡,电磁力作用时获得四涡流动,随Ha数的增加,电磁力驱动对流作用增大,热、磁共同作用时,流场温度场与Ha2Pr/Ra大小有关,从而影响到对流换热的强弱,在临界Ha2Pr/Ra以下,焦耳热引起的对流为主,Ha数增加,减弱换热;在临界日Ha2Pr/Ra以上,电磁力驱动的对流为主,Ha数增加,换热强化.     

基于磁流体填充微结构光纤的温度特性研究

利用毛细现象将磁流体完全填充到六角形微结构光纤的空气孔中, 分析了磁流体填充长度、浓度对其传导特性的影响. 结合磁流体独特的热光效应, 并对一定浓度、长度下填充的光纤进行了温度特性的研究. 结果表明, 随着温度的升高, 透射谱1460 nm处磁流体的吸收峰逐渐变浅. 基于磁流体载液与表面活性剂对温度的不同敏感性, 吸收峰左右两个边沿表现出不同的温度响应; 在波长为1100–1700 nm之间透射损耗与温度变化成线性关系, 对于填充长度为10 cm的微结构光纤, 敏感度达到0.06 dB/℃, 且液体填充长度越长, 灵敏度越高. 该研究将微结构光纤与磁流体材料有机地结合起来, 并利用填充材料自身的热光特性, 实现了对透射谱的单边调谐, 将其作为热光可调谐器件、滤波器等相关可调谐光子器件在光通信、 光传感等领域将具有很大的应用潜力. 因此, 基于材料填充微结构光纤的研究可为探索新型全光纤光子器件的新技术和新结构提供有效的方法. 关键词： 微结构光纤 磁流体 热光效应 温度传感     

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.     

水平圆管通道内热磁对流的实验研究

由于温度分布不均匀而导致磁场中的磁性流体受到非平衡的磁场力作用,而发生流动的现象,称为热磁对流。它是一种由体积力驱动的类似自然对流的流动,可以通过设计合适的磁场来控制热磁对流的强度和方向。本文对水平圆管通道内热磁对流进行了实验研究,测量了通道内及壁面的温度分布,并通过两种不同的方法根据实验测得的温度分布估算了热磁对流的流量和速度的大小。     

硅熔体CZ结构浅池内热毛细对流转变滞后特性

为了了解水平温度梯度作用时Czochralski(CZ)结构浅池内硅熔体热毛细对流的转变滞后特性,利用有限差分法进行了非稳态三维数值模拟,坩埚外壁被加热,半径为50mm,晶体半径为15mm,液池深度为3mm,坩埚外壁与晶体生长界面温差变化范围为6-27K。模拟结果表明,当逐渐增加温差时,在△T=9K处,二维轴对称流动转变为三维稳态流动,在△T=20.6K处,三维稳态流动转变为三维振荡流动;当逐渐减小温差时,在△T=19.5K处,三维振荡流动才转变为三维稳态流动,因此,二次流动转变存在滞后,滞后温差约为1.1K。     

环形浅液池内热毛细对流的热力学特性

为了了解径向温度梯度作用下环形浅液池内硅熔体热毛细对流的热力学特性,利用有限差分法进行了非稳态三维数值模拟。液池外半径r0=50 mm,内半径ri=15 mm,深度为d=3 mm。结果表明,当温度梯度较小时,流动为稳定轴对称流动,系统总熵产较小;随着温度梯度的增加,流动将失去其稳定性,首先转化为径向脉动波,此时系统总熵产呈周期性变化;温度梯度再增加时,流动转化为热流体波,系统总熵产较大,但不再随时间变化。     

环形浅液池内中等Pr数流体的热毛细对流

为了了解微重力下水平温度梯度作用时环形浅液池内的热毛细对流特性,利用有限差分法进行了非稳态二维数值模拟,环形液池外壁被加热,内壁被冷却,流体为 0.65 cSt的硅油,其Pr 数为 6.7。结果表明,当温度梯度较小时,流动为稳态流动,随着温度梯度的增加,流动将会失去其稳定性,转化成各种振荡流动,模拟结果与实验结果基本吻合。     

水平磁场对双层流体热毛细对流的影响

三维数值研究了零重力时水平温度梯度作用下,B2O3封闭液与InP熔液组成的双层流体系统在水平磁场作用下的热毛细对流.结果显示,当磁场强度较小时,上层流体中对流涡的结构变化其微,而下层流体中的逆对流涡得到了抑制;随着磁场的增强,温度场分布逐渐趋于均匀,涡量强度逐渐减小,表明热毛细对流强度逐步地得到削弱.当磁场增强列Bx=0.4 T时,上层流体中的对流涡较均匀地充满上层流体区,而下层流体中对流涡紧贴着交界面.     

非牛顿流体沿竖直平板自然对流传热的计算研究

非牛顿幂次流体沿竖直平板层流自然对流为非线性两点边值问题,其速度场与温度场需耦合求解。采用几种数值方法对该问题进行了计算,研究了各种普朗特数(Pr)及不同幂次流体对沿壁面平均努赛尔数(Nu)的影响变化,并与有关文献的结果进行了对比分析。     

磁流体光学特征研究

在模拟外磁场作用时磁流体的微观聚集结构的基础上,本文建立了研究磁流体光学性质的微观模型,运用蒙特卡洛方法模拟了光线在磁流体薄层内传递的全过程,统计计算磁流体薄层的光谱透射率,分析了薄层厚度、磁性纳米粒子含量和粒径以及外加磁场强度对磁流体薄层光谱透射率的因素.     

锌锅中低Pr流体混合对流的数值模拟

以带钢连续热镀锌生产工艺为背景,对抽象出的低Pr数流体混合对流流动和换热模型进行了数值模拟,给出了在不同Re、Ra及Ri时的流场和温度场.数值结果表明,当Re、Ra都不等于0时,在所考虑的参数范围内,流动和换热受自然对流和强制对流两种机理控制.Re不变,增大Ri,自然对流作用加强,并且当Ri增加到一定值时,流动和换热发生振荡.所给出的速度相图显示,对应不同的Re、Ra及Ri,流动和换热会出现稳态解、周期性振荡解和混沌.     

锌锅中低Pr流体混合对流的自维持振荡

本文对以带钢连续热镀锌为背景抽象出的锌锅中低Pr流体的流动和传热进行了数值模拟.数值结果显示,对Re=0的纯自然对流,Ra在104和105间时数值解由稳态解分岔为振荡解;对于Ra=0的纯强制对流,Re在4×103和5x1003之间时,数值解从稳态解分岔为振荡解;当Ra和Re均小于自然对流和强制对流单一机制作用时发生振荡的临界值时,混合对流的流动和传热为稳态;当Ra和Re中的一个参数大于单一机制作用发生振荡的临界值时,另一个参数由小于增加到大于单一机制作用发生振荡的临界值时,数值解由振荡解变为稳态解.     

泡沫金属与板翅结构强化换热研究

本文对空气流过镍、铜材料泡沫金属结构和2种板翅结构的对流换热进行了实验研究.结果表明:在本文实验参数范围内,与空槽道相比,两种板翅结构分别使空气的对流换热系数增加了3～5倍和7～9倍;相同的实验条件下镍、铜材料的泡沫金属结构分别使空气的对流换热系数增加了9～11倍和10～12倍;与相近孔隙率的板翅结构相比,泡沫金属结构的流动阻力更大些.本文还对泡沫金属与板翅结构内的对流换热进行了数值模拟,得到较好的模拟结果.     

热分解法制备Bi替石榴石磁光薄膜的静态热磁模拟近似计算

对磁光薄膜进行热磁模拟可以了解影响热磁记录过程的各种因素及这些因素间的相互关系以及它们对写入信息的影响。采用近似计算方法对Bi、Al替DyIG磁光薄膜进行静态热磁模拟,得出在居里点写入的情况下写入点半径与定入功率、数值孔径、材料的反射率、材料的热导率及激光波长的关系。该方法为热磁定入过程提供了一种简捷的理论指导。     

梯度磁场下磁流体三维结构的格子-Boltzmann方法模拟

考虑磁性颗粒受到的各种内力与外力包括重力、布朗力、van der、Waaks力、磁偶极-偶极作用力以及外磁场作用力,建立了描述磁流体结构的两相格子-Boltzmann三维模型,对外加梯度磁场条件下磁流体的介观结构进行了模拟.模拟结果表明:外加梯度磁场时磁流体粒子沿梯度方向聚集并出现分层现象,且随时间推移和外加磁场增大,分层现象越来越明显.