發(fā)布時(shí)間：2017-06-15 23:08

  本文關(guān)鍵詞：石墨烯納米流體的制備和換熱特性研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：近年來(lái)納米流體領(lǐng)域吸引了大量學(xué)者廣泛的關(guān)注,這是由于這種新型的傳熱工質(zhì)具有高導(dǎo)熱系數(shù)等優(yōu)點(diǎn),這在傳熱研究中具有重要的意義。目前,已有的大量研究主要集中在納米流體的制備、穩(wěn)定性以及物性參數(shù)等方面。本文在此基礎(chǔ)上制備了石墨烯這種高導(dǎo)熱系數(shù)的新型材料,加入分散劑配制得到了石墨烯-乙醇納米流體;同時(shí),采用數(shù)值模擬的方法研究了石墨烯-乙醇納米流體自然對(duì)流以及沸騰換熱特性。本文第二章中采用超聲剝離石墨的方法制備了石墨烯固體粉末,應(yīng)用拉曼光譜以及透射電鏡對(duì)材料進(jìn)行了表征,表征結(jié)果表明所制備的石墨烯固體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定,缺陷較少。進(jìn)而配制得到了能夠長(zhǎng)時(shí)間保持穩(wěn)定均一的石墨烯-乙醇納米流體,對(duì)納米流體的導(dǎo)熱特性、流變特性以及潤(rùn)濕性進(jìn)行了測(cè)試。測(cè)試結(jié)果表明,當(dāng)石墨烯的體積份額增大,納米流體的導(dǎo)熱系數(shù)也不斷增大,其中體積份額為0.1%的石墨烯納米流體與純乙醇相比提升了10%;納米流體的粘度隨著石墨烯體積份額的增大而增大,流變特性與牛頓流體的性質(zhì)吻合良好,表明所得納米流體為牛頓流體。當(dāng)納米流體體積份額增大,其表面張力也隨之變大,界面接觸角也隨之變大。對(duì)流換熱和沸騰換熱是流體傳熱領(lǐng)域中常見(jiàn)的兩種換熱形式,在驗(yàn)證數(shù)值模擬方法準(zhǔn)確性后,本文第三章采用層流模型模擬了方腔中的自然對(duì)流,以體積分?jǐn)?shù)為變量,研究了納米流體的自然對(duì)流現(xiàn)象。結(jié)果表明納米流體能夠提高基液的對(duì)流換熱性能,石墨烯體積份額越高,對(duì)流換熱系數(shù)提升的幅度越大,顆粒份額為0.1%的石墨烯納米流體其對(duì)流換熱系數(shù)相比于純乙醇提升了12%。本文第四章采用歐拉-歐拉雙流體模型研究了納米流體的池沸騰現(xiàn)象,結(jié)果表明納米流體能夠提升基液的沸騰換熱性能,這種提升幅度隨著石墨烯體積份額的增大呈現(xiàn)出先增大后減小的趨勢(shì),這是由于納米流體體積份額越大時(shí),納米流體粘度的增大引起的沸騰惡化作用越來(lái)越明顯,抵消了一部分納米流體導(dǎo)熱系數(shù)提升帶來(lái)的強(qiáng)化換熱效果。
【關(guān)鍵詞】：納米流體 石墨烯 數(shù)值模擬 自然對(duì)流 沸騰換熱
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類(lèi)號(hào)】：TQ127.11;TK124
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 第1章 緒論9-20
• 1.1 引言9-10
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀10-18
• 1.2.1 納米流體制備與穩(wěn)定性10-12
• 1.2.2 納米流體物性參數(shù)12-14
• 1.2.3 納米流體換熱數(shù)值模擬研究14-15
• 1.2.4 納米流體的應(yīng)用15-18
• 1.3 本文的主要研究?jī)?nèi)容18-20
• 第2章 石墨烯納米流體的制備及物性參數(shù)測(cè)量20-36
• 2.1 石墨烯的制備與表征20-23
• 2.2 石墨烯納米流體物性參數(shù)23-34
• 2.2.1 納米流體導(dǎo)熱系數(shù)的測(cè)量23-26
• 2.2.2 納米流體粘度的測(cè)量26-31
• 2.2.3 納米流體界面接觸角的測(cè)量31-32
• 2.2.4 納米流體表面張力的測(cè)量32-34
• 2.3 本章小結(jié)34-36
• 第3章 石墨烯納米流體自然對(duì)流換熱數(shù)值模擬研究36-49
• 3.1 數(shù)學(xué)模型36-37
• 3.2 計(jì)算方法與模型驗(yàn)證37-41
• 3.2.1 控制方程37-39
• 3.2.2 初始條件和邊界條件39
• 3.2.3 物性參數(shù)39-40
• 3.2.4 網(wǎng)格劃分及無(wú)關(guān)性驗(yàn)證40
• 3.2.5 模型驗(yàn)證40-41
• 3.3 數(shù)值模擬結(jié)果與分析41-47
• 3.3.1 溫度場(chǎng)與速度場(chǎng)41-45
• 3.3.2 自然對(duì)流換熱系數(shù)45-47
• 3.3.3 熱壁面自然對(duì)流熱流密度47
• 3.4 本章小結(jié)47-49
• 第4章 石墨烯納米流體沸騰換熱數(shù)值模擬研究49-63
• 4.1 數(shù)學(xué)模型49
• 4.2 計(jì)算方法與模型驗(yàn)證49-55
• 4.2.1 控制方程49-52
• 4.2.2 初始條件和邊界條件52-53
• 4.2.3 物性參數(shù)53
• 4.2.4 網(wǎng)格劃分及無(wú)關(guān)性驗(yàn)證53-54
• 4.2.5 模型驗(yàn)證54-55
• 4.3 數(shù)值模擬結(jié)果與分析55-61
• 4.3.1 沸騰過(guò)程55-57
• 4.3.2 沸騰換熱特性57-60
• 4.3.3 沸騰曲線60-61
• 4.4 本章小結(jié)61-63
• 結(jié)論63-65
• 參考文獻(xiàn)65-71
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文71-73
• 致謝73-74

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前1條

1 吳軒,宣益民;基于晶格—Boltzmann方法的納米流體流動(dòng)和傳熱模型[J];工程熱物理學(xué)報(bào);2003年01期

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本文編號(hào)：453736