基于LBM的管內(nèi)納米流體相變過(guò)程的傳熱機(jī)理分析.pdf

1、目前，沸騰換熱作為一種最為有效的強(qiáng)化換熱手段，在換熱設(shè)備中有廣泛的應(yīng)用。但隨著人們對(duì)換熱設(shè)備的高效緊湊性以及換熱能力的重視，傳統(tǒng)的沸騰換熱工質(zhì)已經(jīng)難以滿足如今的大功率高熱流器件的換熱要求。而由于納米流體具有導(dǎo)熱系數(shù)高、熱擴(kuò)散系數(shù)大等優(yōu)點(diǎn)，所以其很有潛力成為新型的沸騰換熱工質(zhì)，因而本文嘗試對(duì)納米流體在管內(nèi)氣液相變換熱進(jìn)行研究，為其在沸騰換熱中的應(yīng)用奠定理論基礎(chǔ)。因此本文選用從介觀尺度角度出發(fā)的格子Boltzmann方法對(duì)管內(nèi)納米流體氣液相

2、變的復(fù)雜過(guò)程進(jìn)行數(shù)值試驗(yàn)，以探究納米流體相變換熱的機(jī)理。本文主要研究工作如下：
　　（1）采用單相雙分布函數(shù)格子 Boltzmann模型，通過(guò)修改流體參數(shù)，從而得到適用于納米流體的模型。并用該模型模擬納米流體強(qiáng)制對(duì)流換熱，以驗(yàn)證該方法對(duì)納米流體的適用性，模擬結(jié)果表明：納米流體對(duì)流換熱能力與納米顆粒體積濃度相關(guān)。
　　（2）在已有的工作基礎(chǔ)上，采用格子 Boltzmann偽勢(shì)模型，重點(diǎn)考察布朗力對(duì)納米流體氣液相分離的影響，且為

3、了獲得分離過(guò)程中氣液兩相的質(zhì)量變化，在納米流體格子Boltzmann模型基礎(chǔ)上耦合了相變模型，從而建立適用于描述納米流體恒溫相變的格子Boltzmann模型。并利用該模型模擬管內(nèi)納米流體相變的過(guò)程，從而得到的氣液兩相流型圖，其與實(shí)驗(yàn)得到的純液體流型圖相似，且結(jié)果表明納米顆粒的加入，強(qiáng)化了流體相變換熱的能力，并且納米顆粒直徑越小，換熱能力越強(qiáng)。
　　（3）將 Zheng等提出的大密度比格子Boltzmann模型與Inamuro等的傳