基于LBM的泡沫金屬內(nèi)納米流體氣液兩相傳熱機理研究.pdf

1、目前，科技發(fā)展日新月異，工業(yè)產(chǎn)品設備對換熱特性的要求越來越高。熱管作為具有優(yōu)異的換熱性能的元件，在換熱領域具有很廣的應用范圍。它通過內(nèi)部工質(zhì)相變帶走熱量，換熱工質(zhì)對于熱管的換熱性能起到主導作用。對熱管的研究又主要集中在兩個方面：一個是針對管內(nèi)換熱工質(zhì)納米流體的研究；另一方面是對多孔介質(zhì)的研究。本文基于格子Boltzmann方法（LBM）研究了多孔介質(zhì)內(nèi)納米流體沸騰換熱相變過程氣液兩相換熱機理；并基于離散元素法對三維多孔介質(zhì)進行了重構(gòu)。具

2、體的研究工作如下：
　?。?）根據(jù)Shan-Chen提出的偽勢格子Boltzmann模型，考察納米顆粒直徑變化引起的納米流體的布朗力變化對沸騰換熱過程的影響，建立能夠描述納米流體相變分離的格子Boltzmann模型。通過比對純液體、納米顆粒直徑為5nm、10nm和20nm的納米流體沸騰過程的氣液兩相流型圖，考察氣液兩相質(zhì)量隨納米顆粒直徑的變化曲線，分析得出納米顆粒直徑越小，納米流體氣液兩相分離越快，沸騰換熱能力越強。另外，本文還發(fā)

3、現(xiàn)過熱度對氣液兩相相變速度的影響變化，研究表明過熱度越大，納米流體氣泡生成加快，同一時間步長氣相質(zhì)量越大，說明可以通過控制熱負荷的大小來控制沸騰過程的相變快慢。
　?。?）通過隨機配置的方法構(gòu)造了部分填充二維多孔介質(zhì)結(jié)構(gòu)模型，結(jié)合Zhao的相變模型。將納米流體相變格子 Boltzmann模型與二維多孔介質(zhì)模型相結(jié)合，考慮固體的浸潤和非浸潤性質(zhì)，得到部分填充多孔介質(zhì)內(nèi)的氣泡生成、長大、相互融合以及與固體壁面的碰撞，反彈等現(xiàn)象。說明相

4、變格子 Boltzmann模型與隨機多孔介質(zhì)相結(jié)合的可行性?？疾炝硕嗫捉橘|(zhì)的孔隙率對多孔介質(zhì)的相變過程的影響，得出在一定范圍內(nèi)，孔隙率越大，多孔介質(zhì)內(nèi)的相變速度加快，多孔介質(zhì)模型的換熱能力越強。
　?。?）基于離散元素法堆積構(gòu)造了三維多孔介質(zhì)模型，探究了球形顆粒在不同相對邊界尺度下的孔隙率和孔密度的影響變化。研究發(fā)現(xiàn)多孔介質(zhì)模型的孔隙率隨著相對邊界尺度的增大而增大，孔密度則是隨著相對邊界尺度的增大而減小?？疾炝饲蛐晤w粒和不同長細比