纳米颗粒浓度对纳米流体传热性能的影响开题报告

 2021-08-08 12:08

全文总字数:6285字

1. 研究目的与意义

热量传递过程几乎渗透到了工业中的各个领域,包括动力、冶金、石油、化工、 材料等传统主体工业领域以及航空、电子、核能等高技术工业领域,由于工业生产和科学技术发展的需要,强化传热技术在近几十年获得了广泛重视和长足发展。

强化传热不仅可提高传热速率,而且可降低传热设备和热量输运系统的尺寸和初投资,同时可大大降低热量输运过程中的能耗,对我国的节能和环保意义重大。

随着科学技术的发展和能源问题的日益突出,热交换系统的传热负荷和传热强度日益增大,热交换设备的结构尺寸限制及使用环境也日益苛刻,对热交换系统的高效低阻紧凑等性能指标的要求也越来越高,对强化传热技术提出了新的更高的要求。

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2. 国内外研究现状分析

随着纳米技术的发展与应用,从事能源科学领域的学者们开始把纳米技术应用于本领域的研究。

1995年,美国Argonne国家实验室Choi[1]提出了一个新概念纳米流体,即将纳米级金属粒子或非金属粒子以一定的方式和比例添加到液体中,形成一种稳定、均匀、高导热系数的新型换热工质,以改善流体的能量传递过程。

与传统纯流体相比,纳米流体具有更高效的传热性能是由于悬浮于基液中的纳米粒子使得原基液的导热系数得到很大程度的提升,因此一些学者开展了纳米颗粒浓度对纳米流体导热系数影响的研究。

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3. 研究的基本内容与计划

自学Fluent、Workbench Meshing等软件,采用UG建立三维模型,运用CFD软件对模型的传热与流动进行数值模拟,比较纳米流体在不同体积分数下的传热和流动性能。

具体工作如下:建立水力直径为10mm的圆形管道三维模型,基于Fluent模拟纯水和体积分数为0.1%、1%、2%的水基氧化铝纳米流体的流动与传热过程,获得流动速度图、流型图、平均传热系数曲线、努塞尔数曲线、压降曲线等,分析纳米颗粒浓度对纳米流体传热性能影响,将模拟结论与前人实验的结论进行比较,验证数值模拟的准确性。

研究计划:第1~2周:学习Fluent软件,收集资料,文献查阅。

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4. 研究创新点

采用CFD软件模拟了纳米颗粒浓度的不同对纳米流体传热效应的影响,能够清晰展示传热不同阶段的情况,能够准确预测同类情况下的传热情况,科学高效,降低成本。

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