MWCNT納米流體在封閉腔內(nèi)的自然對流傳熱特性研究.pdf

1、20世紀90年代以來，碳納米管因其良好的導(dǎo)熱性，為研制高導(dǎo)熱性能的新型換熱工質(zhì)提供新的思路和途徑，引起國內(nèi)外研究人員的廣泛關(guān)注。論文以多壁碳納米管（MWCNT）納米流體為研究對象，測試其熱物性參數(shù)，通過實驗和數(shù)值模擬的方法研究了納米流體在封閉腔內(nèi)的自然對流傳熱特性并進行了理論分析。
　　文中采用掃描電子顯微鏡（Hitachi SU-70）和激光粒度儀（LS-230 Coulter）觀測納米流體中的MWCNT形貌及粒徑分布，并分析納

2、米流體的穩(wěn)定性。利用瞬態(tài)平面熱源法和旋轉(zhuǎn)法分別測量了MWCNT納米流體的導(dǎo)熱系數(shù)和粘度，分析了流體溫度、MWCNT體積分數(shù)以及靜置時間等因素對納米流體的導(dǎo)熱系數(shù)和粘度等物性的影響，研究結(jié)果表明：導(dǎo)熱系數(shù)隨溫度的升高而增大；隨著體積分數(shù)的增加而增大；隨著靜置時間的增加而降低。粘度隨著溫度的升高降低；隨著體積分數(shù)的增加而增大；隨著靜置時間的增加而增大。
　　基于 PID自控原理開發(fā)了以 LabVIEW2012為軟件控制平臺的溫控系統(tǒng)，

3、實現(xiàn)了對自然對流傳熱實驗系統(tǒng)的溫度實時監(jiān)控及數(shù)據(jù)保存等功能，搭建的測試系統(tǒng)能滿足 MWCNT納米流體在瑞利數(shù)范圍為Ra=8.94×106～7.15×107的自然對流傳熱性能的實驗要求。實驗結(jié)果表明：納米流體在封閉腔內(nèi)的自然對流換熱強度隨著加熱和冷卻兩壁面溫差的升高而增強，但并沒有隨著 MWCNT體積分數(shù)的增加而增強。分析認為由于MWCNT的添加導(dǎo)致納米流體粘度的提升幅度遠大于導(dǎo)熱系數(shù)的提升幅度，這是造成納米流體對流換熱強度降低的主要原因

4、。
　　基于格子Boltzmann方法的基本思想，從介觀尺度分析MWCNT納米流體在封閉腔體內(nèi)的自然對流傳熱特性的影響因素。采用C語言編寫了LBM-TD2G9耦合雙分布函數(shù)模型的計算程序，數(shù)值求解了納米流體自然對流傳熱問題，并驗證了數(shù)值解的準確性。模擬結(jié)果表明：向基液中添加MWCNT可以起到強化自然對流傳熱的作用，且MWCNT的體積分數(shù)越大，自然對流傳熱效果越強。此外，封閉腔內(nèi)納米流體自然對流效應(yīng)的強弱由Ra數(shù)的大小決定，Ra數(shù)越