| 题名 | 弯管道内纳米流体强制对流换热的数值研究 |
| 作者 | 张倩 |
| 答辩日期 | 2019 |
| 导师 | 王刚 |
| 关键词 | 纳米流体 强制对流 弯管 螺旋管 数值模拟 |
| 学位名称 | 硕士 |
| 英文摘要 | 由于不可再生能源储存量的有限以及目前人类对能源的需求量增大,因此研发一些新型的高效换热工质一直是学者们主要的关注方向。自纳米流体这一概念提出以来,学者们就对其换热工况展开了大量的实验研究以及数值研究。经过大量的研究发现,纳米流体是一种具有高效传热性能的换热介质,在换热领域将具有非常可观的应用前景。近些年来,随着人们对各种换热设备小尺寸、重量轻、结构紧凑性能需求的不断提高,对纳米流体强化换热机理的研究得到了国内外研究者的普遍关注。本文主要在稳态的条件下,对二维以及三维弯管和螺旋盘管内的Al2O3-水纳米流体强制对流换热情况进行了数值研究。本文主要的研究内容如下:（1）对具有恒热流边界条件的弯管内的Al2O3-水纳米流体强制对流换热进行数值研究。主要研究纳米粒子体积分数、纳米粒子粒径以及雷诺数对弯管内Al2O3-水纳米流体强制对流换热的影响。发现在纯水中加入纳米粒子能使弯管内的强制对流增强且通过增大纳米粒子的体积分数,纳米流体的换热性能也会增强。在相同的纳米粒子体积分数下,减小纳米粒子的粒径,与纯水相比弯管内纳米流体换热增加的幅度变大。在Re数较小的情况下,弯管内的纳米流体换热主要以热传导为主,随着雷诺数的增大对流换热的强度加大,从而使得弯管内的纳米流体强制对流换热得到很大的提升。（2）对具有恒热流边界条件的三维弯管的Al2O3-水纳米流体强制对流换热进行数值研究。主要研究分别含有球形、棒状纳米粒子的Al2O3-水纳米流体在三维弯管内的强制对流换热的情况,同时研究采用不同的动力黏度计算模型对Al2O3-水纳米流体的黏度进行计算时,对三维弯管内Al2O3-水纳米流体强制对流换热的影响。研究发现,与纯水相比,球形和棒状Al2O3-水纳米流体对三维弯管内的强制对流换热均有改善的效果。在不考虑纳米粒子形状对纳米流体动力黏度影响的情况下,添加相同体积分数的Al2O3纳米粒子的纳米流体,棒状Al2O3-水纳米流体具有较好的强化三维弯管内强制对流换热的能力。然而在考虑粒子形状对黏度影响的情况下,棒状Al2O3-水纳米流体具有较大动力黏度,流体在管道内的流动具有较大的阻力,对换热的改善效果并不明显。（3）在管道壁面为恒温的条件下,对螺旋盘管内Al2O3-水纳米流体强制对流换热进行数值研究。主要研究,纳米粒子体积分数、纳米粒子的形状、纳米粒子的粒径对螺旋盘管内Al2O3-水纳米流体强制对流换热的影响。研究发现,在纳米粒子形状以及纳米粒子的粒径一定的情况下,增大纳米粒子的体积分数能够使螺旋盘管内的换热增强;在纳米粒子形状和体积分数一定的条件下,减小纳米粒子的粒径,有助于螺旋盘管内纳米流体的强制对流换热;在纳米粒子的体积分数和粒径一定的情况下,与球形Al2O3-水纳米流体相比,采用球形度较低的棒状纳米粒子的纳米流体对加强螺旋盘管内Al2O3-水纳米流体强制对流换热具有更加显著的效果。 |
| 语种 | 中文 |
| 页码 | 71 |
| URL标识 | 查看原文 |
| 内容类型 | 学位论文 |
| 源URL | [http://ir.lut.edu.cn/handle/2XXMBERH/94697]  |
| 专题 | 兰州理工大学 |
| 作者单位 | 兰州理工大学 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 张倩. 弯管道内纳米流体强制对流换热的数值研究[D]. 2019. |
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