基于LBM的泡沫金屬內(nèi)納米流體氣液兩相傳熱機(jī)理研究.pdf

1、目前，科技發(fā)展日新月異，工業(yè)產(chǎn)品設(shè)備對(duì)換熱特性的要求越來(lái)越高。熱管作為具有優(yōu)異的換熱性能的元件，在換熱領(lǐng)域具有很廣的應(yīng)用范圍。它通過(guò)內(nèi)部工質(zhì)相變帶走熱量，換熱工質(zhì)對(duì)于熱管的換熱性能起到主導(dǎo)作用。對(duì)熱管的研究又主要集中在兩個(gè)方面：一個(gè)是針對(duì)管內(nèi)換熱工質(zhì)納米流體的研究；另一方面是對(duì)多孔介質(zhì)的研究。本文基于格子Boltzmann方法（LBM）研究了多孔介質(zhì)內(nèi)納米流體沸騰換熱相變過(guò)程氣液兩相換熱機(jī)理；并基于離散元素法對(duì)三維多孔介質(zhì)進(jìn)行了重構(gòu)。具

2、體的研究工作如下：
　　（1）根據(jù)Shan-Chen提出的偽勢(shì)格子Boltzmann模型，考察納米顆粒直徑變化引起的納米流體的布朗力變化對(duì)沸騰換熱過(guò)程的影響，建立能夠描述納米流體相變分離的格子Boltzmann模型。通過(guò)比對(duì)純液體、納米顆粒直徑為5nm、10nm和20nm的納米流體沸騰過(guò)程的氣液兩相流型圖，考察氣液兩相質(zhì)量隨納米顆粒直徑的變化曲線，分析得出納米顆粒直徑越小，納米流體氣液兩相分離越快，沸騰換熱能力越強(qiáng)。另外，本文還發(fā)

3、現(xiàn)過(guò)熱度對(duì)氣液兩相相變速度的影響變化，研究表明過(guò)熱度越大，納米流體氣泡生成加快，同一時(shí)間步長(zhǎng)氣相質(zhì)量越大，說(shuō)明可以通過(guò)控制熱負(fù)荷的大小來(lái)控制沸騰過(guò)程的相變快慢。
　?。?）通過(guò)隨機(jī)配置的方法構(gòu)造了部分填充二維多孔介質(zhì)結(jié)構(gòu)模型，結(jié)合Zhao的相變模型。將納米流體相變格子 Boltzmann模型與二維多孔介質(zhì)模型相結(jié)合，考慮固體的浸潤(rùn)和非浸潤(rùn)性質(zhì)，得到部分填充多孔介質(zhì)內(nèi)的氣泡生成、長(zhǎng)大、相互融合以及與固體壁面的碰撞，反彈等現(xiàn)象。說(shuō)明相

4、變格子 Boltzmann模型與隨機(jī)多孔介質(zhì)相結(jié)合的可行性?？疾炝硕嗫捉橘|(zhì)的孔隙率對(duì)多孔介質(zhì)的相變過(guò)程的影響，得出在一定范圍內(nèi)，孔隙率越大，多孔介質(zhì)內(nèi)的相變速度加快，多孔介質(zhì)模型的換熱能力越強(qiáng)。
　?。?）基于離散元素法堆積構(gòu)造了三維多孔介質(zhì)模型，探究了球形顆粒在不同相對(duì)邊界尺度下的孔隙率和孔密度的影響變化。研究發(fā)現(xiàn)多孔介質(zhì)模型的孔隙率隨著相對(duì)邊界尺度的增大而增大，孔密度則是隨著相對(duì)邊界尺度的增大而減小?？疾炝饲蛐晤w粒和不同長(zhǎng)細(xì)比