本書首先綜述了國內外在微納尺度流動與傳熱領域的前沿研究進展，其次介紹了作者近5年內圍繞微通道強化傳熱技術及納米流體高效傳熱性能開展的研究工作，為微通道散熱器及納米流體的工業(yè)化應用提供了詳實的數(shù)據(jù)。本書主要分為三部分。第一部分對國內外微通道和納米流體傳熱的研究現(xiàn)狀進行了綜述。第二部分介紹了隨著器件散熱功率的增大，作者在單相對流傳熱、兩相沸騰及超臨界條件下微通道傳熱的研究成果，揭示各種強化傳熱機制；第三部分介紹了納米流體作為傳熱工質時，穩(wěn)定性及熱物性性能的變化規(guī)律，從微觀層面揭示納米流體體系強化傳熱機理，為納米流體工業(yè)化應用提供理論參考。
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目錄
前言
第1章 緒論1
1.1 微通道傳熱研究進展1
1.1.1 單相對流傳熱研究進展2
1.1.2 沸騰傳熱研究進展6
1.2 納米流體熱物性研究進展7
1.2.1 納米流體熱物性實驗研究進展7
1.2.2 分子動力學探究熱物性研究進展13
1.3 納米流體應用研究進展17
1.3.1 單相對流傳熱研究進展18
1.3.2 沸騰傳熱研究進展22
參考文獻24
第2章 微通道單相流動與傳熱性能36
2.1 復雜結構微通道對流傳熱數(shù)學建模36
2.1.1 物理模型36
2.1.2 網(wǎng)格劃分方法37
2.1.3 數(shù)學模型建立37
2.1.4 單相模型選擇依據(jù)43
2.1.5 小結43
2.2 微結構尺寸對流動與傳熱性能的影響44
2.2.1 基于多目標遺傳算法的微通道結構優(yōu)化44
2.2.2 四組代表性結構流動與傳熱分析55
2.2.3 小結61
2.3 微結構形式對流動與傳熱性能的影響62
2.3.1 物理模型62
2.3.2 建立性能評價圖模型62
2.3.3 基于納米流體流動與傳熱特性分析67
2.3.4 小結78
2.4 多孔介質微通道強化傳熱研究79
2.4.1 物理模型79
2.4.2 模型方法驗證80
2.4.3 流動與傳熱機理分析82
2.4.4 小結86
2.5 鯊魚仿生結構微通道流動與傳熱性能研究86
2.5.1 模型描述86
2.5.2 數(shù)值計算方法及模型驗證91
2.5.3 通道結構型式及仿生肋高的影響95
2.5.4 小結102
2.6 仿生結構微通道的結構設計103
2.6.1 模型描述與驗證103
2.6.2 魚鱗結構及個數(shù)的影響105
2.6.3 排布方式及通道高寬比的影響108
2.6.4 小結112
2.7 基于多目標遺傳算法的復雜結構微通道結構參數(shù)優(yōu)化112
2.7.1 模型描述和方法112
2.7.2 多目標遺傳優(yōu)化理論115
2.7.3 結果分析與討論119
2.7.4 小結122
參考文獻122
第3章 微通道沸騰傳熱及氣泡動力學127
3.1 多孔介質微通道兩相流動沸騰研究127
3.1.1 多相模型選擇依據(jù)127
3.1.2 壁面接觸設定及模型驗證129
3.1.3 兩相流動及沸騰傳熱特性分析133
3.1.4 小結139
3.2 仿生結構微通道沸騰傳熱性能139
3.2.1 數(shù)學及物理模型139
3.2.2 模型驗證143
3.2.3 流型變化及判定144
3.2.4 流動沸騰不穩(wěn)定性及傳熱特性分析149
3.2.5 小結154
3.3 微通道超臨界流動與傳熱性能155
3.3.1 數(shù)學及物理模型156
3.3.2 模型驗證160
3.3.3 超臨界流動與傳熱特性161
3.3.4 流動加速效應167
3.3.5 基于溫度均勻分布的結構優(yōu)化171
3.3.6 小結175
參考文獻175
第4章 混合納米流體熱物性能變化規(guī)律179
4.1 混合納米流體制備及穩(wěn)定性表征179
4.1.1 “兩步法”制備179
4.1.2 穩(wěn)定性表征及優(yōu)化184
4.1.3 小結200
4.2 二元混合納米流體導熱系數(shù)變化規(guī)律200
4.2.1 導熱系數(shù)實驗測量201
4.2.2 顆粒混合比的影響202
4.2.3 基液混合比的影響203
4.2.4 熱經(jīng)濟性分析206
4.2.5 小結211
4.3 二元混合納米流體流變特性研究211
4.3.1 基本流變特性212
4.3.2 表面活性劑的影響214
4.3.3 顆粒尺度的影響217
4.3.4 混合納米流體黏度變化貢獻度及機理分析221
4.3.5 小結225
4.4 基于人工神經(jīng)網(wǎng)絡預測納米流體熱物性參數(shù)225
4.4.1 徑向基神經(jīng)網(wǎng)絡基本原理225
4.4.2 遺傳算法優(yōu)化BP神經(jīng)網(wǎng)絡原理229
4.4.3 思維進化算法優(yōu)化BP神經(jīng)網(wǎng)絡基本原理233
4.4.4 優(yōu)化結果分析與討論234
4.4.5 小結240
4.5 三元混合納米流體熱經(jīng)濟性分析241
4.5.1 顆粒組合的選擇241
4.5.2 流變特性與熱物性分析243
4.5.3 熱經(jīng)濟性分析248
4.5.4 小結248
4.6 三元混合納米流體顆�；旌媳冗x取原則249
4.6.1 顆粒種類及濃度的選擇249
4.6.2 顆粒種類對熱物性的影響251
4.6.3 熱物性預測與最佳混合比的選擇261
4.6.4 小結265
參考文獻265
第5章 納米流體微觀能量傳遞機理270
5.1 分子動力學模擬方法270
5.1.1 模型建立及原理270
5.1.2 初始參數(shù)設定273
5.1.3 模型驗證285
5.1.4 小結289
5.2 界面層影響納米流體熱物性變化的微觀機理290
5.2.1 納米流體熱物性參數(shù)的MD模擬計算290
5.2.2 界面層對納米流體熱物性變化的微觀機理297
5.2.3 納米流體種類對納米流體運輸參數(shù)影響規(guī)律301
5.2.4 小結307
5.3 顆粒團聚形態(tài)對納米流體宏觀輸運參數(shù)的影響308
5.3.1 納米流體團聚模型308
5.3.2 溫度對熱物性的影響312
5.3.3 顆粒尺寸和結構對團聚體的影響314
5.3.4 團聚對熱物性的影響規(guī)律317
5.3.5 小結319
5.4 界面層微觀性質320
5.4.1 模型構建320
5.4.2 界面層密度對導熱系數(shù)的影響322
5.4.3 界面層熱通量方向對導熱系數(shù)的影響330
5.4.4 小結336
5.5 顆粒團聚的微觀性質337
5.5.1 模型建構338
5.5.2 顆粒團聚過程對導熱系數(shù)的影響340
5.5.3 線性團聚體與熱通量的夾角對導熱系數(shù)的影響345
5.5.4 顆粒排列對導熱系數(shù)的影響348
5.5.5 小結351
參考文獻352
第6章 納米流體對流傳熱性能358
6.1 二元混合納米流體單相對流傳熱性能及熱經(jīng)濟性分析358
6.1.1 對流傳熱實驗過程358
6.1.2 對流傳熱理論模型360
6.1.3 傳熱性能評價及熱經(jīng)濟分析365
6.1.4 小結370
6.2 二元混合納米流體沸騰傳熱特性371
6.2.1 沸騰傳熱實驗過程371
6.2.2 沸騰傳熱模型373
6.2.3 沸騰傳熱綜合性能評價375
6.2.4 小結382
6.3 三元混合納米流體單相流動傳熱特性研究383
6.3.1 對流傳熱實驗系統(tǒng)及實驗內容383
6.3.2 數(shù)據(jù)處理384
6.3.3 結果分析與討論389
6.3.4 小結399
參考文獻399
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