微結(jié)構(gòu)材料傳熱流動調(diào)控過程的熱力學特性研究.pdf

1、具有特殊功能的微結(jié)構(gòu)材料可以被應(yīng)用到光學、聲學、熱力學等各個領(lǐng)域，在國防、微元件保護等方面有著廣闊的應(yīng)用前景。隨著制備技術(shù)、精密測量儀器的發(fā)展和各國學者對微結(jié)構(gòu)材料研究的深入，微結(jié)構(gòu)材料在傳熱和流動過程中能量和動量的傳輸機理逐漸成了各國學者的研究重點。
　　本文對基于聚二甲基硅氧烷（PDMS）和銅材料楔形扇區(qū)制成的熱集中器模型進行了仿真計算，并利用熵產(chǎn)理論對傳輸過程的不可逆耗散進行了分析。熱集中器可以很好地控制熱流方向而對外界環(huán)境

2、溫度場以及耗散分布影響很小?；跍厣挽禺a(chǎn)率指標，提出了熱集中率參數(shù)，熱集中器的熱集中率在導(dǎo)熱過程中波動變化，導(dǎo)熱初期最大，最終穩(wěn)定在0附近。針對集中器模型兩側(cè)溫差分別為60K、100K、140K和半圓形熱集中器單元中心間距為4mm和8mm結(jié)構(gòu)工況下的集熱性能進行了計算和評價，溫差越大或者中心間距越小，熱集中效果越好。
　　針對不同濃度納米流體在微結(jié)構(gòu)漸擴管道內(nèi)流動，本文得到了納米顆粒濃度分別為0.4、1.0、1.8、2.8、4.

3、0時在Re分別為50、100、150、200、300工況的計算結(jié)果。利用流動熵產(chǎn)和傳熱熵產(chǎn)得到了流動和傳熱的不可逆損失規(guī)律，從物性調(diào)控角度對傳輸特性進行了分析。增加納米顆粒濃度或者Re數(shù)，會使得流動不可逆耗散增加，平均傳熱不可逆耗散減小，其中傳熱不可逆損失數(shù)值遠遠大于流動不可逆損失，在總耗散中占主導(dǎo)作用。
　　基于中國散裂中子源退耦合液氫慢化器實體，對三維復(fù)雜熱沉積分布下的慢化器真空層內(nèi)部區(qū)域和外部區(qū)域進行了仿真計算，并利用熵產(chǎn)理

4、論對傳輸特性進行了分析。熱沉積的不均勻分布，導(dǎo)致慢化器插件溫度分布不均勻，極大值分布在容器的一角，為354.4K。在真空層外部，氦容器溫度最高，傳熱不可逆損失也最大；冷卻水能夠及時帶走熱量，溫度較低，不可逆耗散也較低。在真空層內(nèi)部，窄化片的不對稱分流，導(dǎo)致兩側(cè)的液氫速度場和溫度場不同。在液氫容器內(nèi)，流動損失和傳熱損失數(shù)值相當，主要集中在容器底部區(qū)域。沿著液氫流動方向，流動損失和傳熱損失先減小后增加，在容器底部處突增。針對進氫管長度變化提