纳米流体导热机理的实验与仿真研究开题报告

1. 研究目的与意义

由于热质交换系统消耗的能量在人类总能耗量中占有相当大的比例，因此寻找一种更高效的热质传导媒介以提高系统热传递性能就显得至关重要。

作为一种特殊的液-固两相混合物，纳米流体相较基液而言，导热性能有着明显的改善，为提高能源利用率、降低能耗提供了一种新的解决方案。

其在各种需要较好传热工质的领域中都有着广泛的运用前景，如太阳能，制冷系统，冷却系统，航天器等。

2. 国内外研究现状分析

1954年，maxwell提出了两种假说，它们构成了最基础的热导率模型。

首先，导热系数取决于基液、球形纳米颗粒的导热系数和纳米颗粒的浓度。

然后，不连续相是球形的。

3. 研究的基本内容与计划

通过有限元仿真方法建立球状纳米颗粒（氧化铝或氧化钛）的添加对流体导热系数的影响，并运用3ω法测量球形纳米流体的导热系数，验证所建立的模型，在本设计中完成基本的实验测试和理论仿真。

（1）2019.02.25～2019.03.10 查阅与选题相关的专业文献资料，熟悉3ω法测量原理。

熟悉实验操作规范，查阅文献，完成开题报告及文献综述；（2）2019.03.11～2019.03.24 建立流体导热系数有限元模型；（3）2019.03.25～2019.04.07 实验测量纳米流体的导热系数；（4）2019.04.08～2019.04.28 完成纳米流体导热系数的测量和分析；（5）2019.04.29～2019.05.26 整理设计文件，修改完成正式稿，准备答辩；（7）2019.05.27～2019.06.09 答辩。

4. 研究创新点

在传统传热介质中添加纳米级颗粒，有助于提高液体介质的导热系数，提高冷却介质的制冷效率，从而降低制冷所需能耗。

相较于传统的瞬态热线法，使用3－ω法测量导热系数受实验环境影响较小 。

通过有限元仿真的方法研究纳米颗粒对纳米流体导热性能的影响，并与实验相结合，使实验结论更加直观的显示出来。