MWCNT納米流體在封閉腔內(nèi)的自然對(duì)流傳熱特性研究.pdf

1、20世紀(jì)90年代以來，碳納米管因其良好的導(dǎo)熱性，為研制高導(dǎo)熱性能的新型換熱工質(zhì)提供新的思路和途徑，引起國內(nèi)外研究人員的廣泛關(guān)注。論文以多壁碳納米管（MWCNT）納米流體為研究對(duì)象，測試其熱物性參數(shù)，通過實(shí)驗(yàn)和數(shù)值模擬的方法研究了納米流體在封閉腔內(nèi)的自然對(duì)流傳熱特性并進(jìn)行了理論分析。
　　文中采用掃描電子顯微鏡（Hitachi SU-70）和激光粒度儀（LS-230 Coulter）觀測納米流體中的MWCNT形貌及粒徑分布，并分析納

2、米流體的穩(wěn)定性。利用瞬態(tài)平面熱源法和旋轉(zhuǎn)法分別測量了MWCNT納米流體的導(dǎo)熱系數(shù)和粘度，分析了流體溫度、MWCNT體積分?jǐn)?shù)以及靜置時(shí)間等因素對(duì)納米流體的導(dǎo)熱系數(shù)和粘度等物性的影響，研究結(jié)果表明：導(dǎo)熱系數(shù)隨溫度的升高而增大；隨著體積分?jǐn)?shù)的增加而增大；隨著靜置時(shí)間的增加而降低。粘度隨著溫度的升高降低；隨著體積分?jǐn)?shù)的增加而增大；隨著靜置時(shí)間的增加而增大。
　　基于 PID自控原理開發(fā)了以 LabVIEW2012為軟件控制平臺(tái)的溫控系統(tǒng)，

3、實(shí)現(xiàn)了對(duì)自然對(duì)流傳熱實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的溫度實(shí)時(shí)監(jiān)控及數(shù)據(jù)保存等功能，搭建的測試系統(tǒng)能滿足 MWCNT納米流體在瑞利數(shù)范圍為Ra=8.94×106～7.15×107的自然對(duì)流傳熱性能的實(shí)驗(yàn)要求。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：納米流體在封閉腔內(nèi)的自然對(duì)流換熱強(qiáng)度隨著加熱和冷卻兩壁面溫差的升高而增強(qiáng)，但并沒有隨著 MWCNT體積分?jǐn)?shù)的增加而增強(qiáng)。分析認(rèn)為由于MWCNT的添加導(dǎo)致納米流體粘度的提升幅度遠(yuǎn)大于導(dǎo)熱系數(shù)的提升幅度，這是造成納米流體對(duì)流換熱強(qiáng)度降低的主要原因

4、。
　　基于格子Boltzmann方法的基本思想，從介觀尺度分析MWCNT納米流體在封閉腔體內(nèi)的自然對(duì)流傳熱特性的影響因素。采用C語言編寫了LBM-TD2G9耦合雙分布函數(shù)模型的計(jì)算程序，數(shù)值求解了納米流體自然對(duì)流傳熱問題，并驗(yàn)證了數(shù)值解的準(zhǔn)確性。模擬結(jié)果表明：向基液中添加MWCNT可以起到強(qiáng)化自然對(duì)流傳熱的作用，且MWCNT的體積分?jǐn)?shù)越大，自然對(duì)流傳熱效果越強(qiáng)。此外，封閉腔內(nèi)納米流體自然對(duì)流效應(yīng)的強(qiáng)弱由Ra數(shù)的大小決定，Ra數(shù)越