描述
开 本: 16开纸 张: 胶版纸包 装: 精装是否套装: 否国际标准书号ISBN: 9787030781307
内容简介
《微纳尺度多相流与传热》*先综述了国内外在微纳尺度流动与传热领域的前沿研究进展，其次介绍了作者近5年内围绕微通道强化传热技术及纳米流体高效传热性能所开展的研究工作，为微通道散热器及纳米流体的工业化应用提供了翔实的数据。《微纳尺度多相流与传热》主要分为三部分：**部分对国内外微通道和纳米流体传热的研究现状进行了综述；第二部分介绍了作者团队在单相对流传热、两相沸腾及超临界条件下微通道传热的研究成果，揭示了各种强化传热机制；第三部分介绍了纳米流体作为传热工质时的稳定性及热物性参数的变化规律，结合实验现象及分子动力学，从微观层面揭示了纳米流体体系的强化传热机理，为纳米流体工业化应用提供了理论参考。
目 录
目录
前言
第1章 绪论1
1.1 微通道传热研究进展1
1.1.1 单相对流传热研究进展2
1.1.2 沸腾传热研究进展6
1.2 纳米流体热物性研究进展7
1.2.1 纳米流体热物性实验研究进展7
1.2.2 分子动力学探究热物性研究进展13
1.3 纳米流体应用研究进展17
1.3.1 单相对流传热研究进展18
1.3.2 沸腾传热研究进展22
参考文献24
第2章 微通道单相流动与传热性能36
2.1 复杂结构微通道对流传热数学建模36
2.1.1 物理模型36
2.1.2 网格划分方法37
2.1.3 数学模型建立37
2.1.4 单相模型选择依据43
2.1.5 小结43
2.2 微结构尺寸对流动与传热性能的影响44
2.2.1 基于多目标遗传算法的微通道结构优化44
2.2.2 四组代表性结构流动与传热分析55
2.2.3 小结61
2.3 微结构形式对流动与传热性能的影响62
2.3.1 物理模型62
2.3.2 建立性能评价图模型62
2.3.3 基于纳米流体流动与传热特性分析67
2.3.4 小结78
2.4 多孔介质微通道强化传热研究79
2.4.1 物理模型79
2.4.2 模型方法验证80
2.4.3 流动与传热机理分析82
2.4.4 小结86
2.5 鲨鱼仿生结构微通道流动与传热性能研究86
2.5.1 模型描述86
2.5.2 数值计算方法及模型验证91
2.5.3 通道结构型式及仿生肋高的影响95
2.5.4 小结102
2.6 仿生结构微通道的结构设计103
2.6.1 模型描述与验证103
2.6.2 鱼鳞结构及个数的影响105
2.6.3 排布方式及通道高宽比的影响108
2.6.4 小结112
2.7 基于多目标遗传算法的复杂结构微通道结构参数优化112
2.7.1 模型描述和方法112
2.7.2 多目标遗传优化理论115
2.7.3 结果分析与讨论119
2.7.4 小结122
参考文献122
第3章 微通道沸腾传热及气泡动力学127
3.1 多孔介质微通道两相流动沸腾研究127
3.1.1 多相模型选择依据127
3.1.2 壁面接触设定及模型验证129
3.1.3 两相流动及沸腾传热特性分析133
3.1.4 小结139
3.2 仿生结构微通道沸腾传热性能139
3.2.1 数学及物理模型139
3.2.2 模型验证143
3.2.3 流型变化及判定144
3.2.4 流动沸腾不稳定性及传热特性分析149
3.2.5 小结154
3.3 微通道超临界流动与传热性能155
3.3.1 数学及物理模型156
3.3.2 模型验证160
3.3.3 超临界流动与传热特性161
3.3.4 流动加速效应167
3.3.5 基于温度均匀分布的结构优化171
3.3.6 小结175
参考文献175
第4章 混合纳米流体热物性能变化规律179
4.1 混合纳米流体制备及稳定性表征179
4.1.1 “两步法”制备179
4.1.2 稳定性表征及优化184
4.1.3 小结200
4.2 二元混合纳米流体导热系数变化规律200
4.2.1 导热系数实验测量201
4.2.2 颗粒混合比的影响202
4.2.3 基液混合比的影响203
4.2.4 热经济性分析206
4.2.5 小结211
4.3 二元混合纳米流体流变特性研究211
4.3.1 基本流变特性212
4.3.2 表面活性剂的影响214
4.3.3 颗粒尺度的影响217
4.3.4 混合纳米流体黏度变化贡献度及机理分析221
4.3.5 小结225
4.4 基于人工神经网络预测纳米流体热物性参数225
4.4.1 径向基神经网络基本原理225
4.4.2 遗传算法优化BP神经网络原理229
4.4.3 思维进化算法优化BP神经网络基本原理233
4.4.4 优化结果分析与讨论234
4.4.5 小结240
4.5 三元混合纳米流体热经济性分析241
4.5.1 颗粒组合的选择241
4.5.2 流变特性与热物性分析243
4.5.3 热经济性分析248
4.5.4 小结248
4.6 三元混合纳米流体颗粒混合比选取原则249
4.6.1 颗粒种类及浓度的选择249
4.6.2 颗粒种类对热物性的影响251
4.6.3 热物性预测与*佳混合比的选择261
4.6.4 小结265
参考文献265
第5章 纳米流体微观能量传递机理270
5.1 分子动力学模拟方法270
5.1.1 模型建立及原理270
5.1.2 初始参数设定273
5.1.3 模型验证285
5.1.4 小结289
5.2 界面层影响纳米流体热物性变化的微观机理290
5.2.1 纳米流体热物性参数的MD模拟计算290
5.2.2 界面层对纳米流体热物性变化的微观机理297
5.2.3 纳米流体种类对纳米流体运输参数影响规律301
5.2.4 小结307
5.3 颗粒团聚形态对纳米流体宏观输运参数的影响308
5.3.1 纳米流体团聚模型308
5.3.2 温度对热物性的影响312
5.3.3 颗粒尺寸和结构对团聚体的影响314
5.3.4 团聚对热物性的影响规律317
5.3.5 小结319
5.4 界面层微观性质320
5.4.1 模型构建320
5.4.2 界面层密度对导热系数的影响322
5.4.3 界面层热通量方向对导热系数的影响330
5.4.4 小结336
5.5 颗粒团聚的微观性质337
5.5.1 模型建构338
5.5.2 颗粒团聚过程对导热系数的影响340
5.5.3 线性团聚体与热通量的夹角对导热系数的影响345
5.5.4 颗粒排列对导热系数的影响348
5.5.5 小结351
参考文献352
第6章 纳米流体对流传热性能358
6.1 二元混合纳米流体单相对流传热性能及热经济性分析358
6.1.1 对流传热实验过程358
6.1.2 对流传热理论模型360
6.1.3 传热性能评价及热经济分析365
6.1.4 小结370
6.2 二元混合纳米流体沸腾传热特性371
6.2.1 沸腾传热实验过程371
6.2.2 沸腾传热模型373
6.2.3 沸腾传热综合性能评价375
6.2.4 小结382
6.3 三元混合纳米流体单相流动传热特性研究383
6.3.1 对流传热实验系统及实验内容383
6.3.2 数据处理384
6.3.3 结果分析与讨论389
6.3.4 小结399
参考文献399
前言
第1章 绪论1
1.1 微通道传热研究进展1
1.1.1 单相对流传热研究进展2
1.1.2 沸腾传热研究进展6
1.2 纳米流体热物性研究进展7
1.2.1 纳米流体热物性实验研究进展7
1.2.2 分子动力学探究热物性研究进展13
1.3 纳米流体应用研究进展17
1.3.1 单相对流传热研究进展18
1.3.2 沸腾传热研究进展22
参考文献24
第2章 微通道单相流动与传热性能36
2.1 复杂结构微通道对流传热数学建模36
2.1.1 物理模型36
2.1.2 网格划分方法37
2.1.3 数学模型建立37
2.1.4 单相模型选择依据43
2.1.5 小结43
2.2 微结构尺寸对流动与传热性能的影响44
2.2.1 基于多目标遗传算法的微通道结构优化44
2.2.2 四组代表性结构流动与传热分析55
2.2.3 小结61
2.3 微结构形式对流动与传热性能的影响62
2.3.1 物理模型62
2.3.2 建立性能评价图模型62
2.3.3 基于纳米流体流动与传热特性分析67
2.3.4 小结78
2.4 多孔介质微通道强化传热研究79
2.4.1 物理模型79
2.4.2 模型方法验证80
2.4.3 流动与传热机理分析82
2.4.4 小结86
2.5 鲨鱼仿生结构微通道流动与传热性能研究86
2.5.1 模型描述86
2.5.2 数值计算方法及模型验证91
2.5.3 通道结构型式及仿生肋高的影响95
2.5.4 小结102
2.6 仿生结构微通道的结构设计103
2.6.1 模型描述与验证103
2.6.2 鱼鳞结构及个数的影响105
2.6.3 排布方式及通道高宽比的影响108
2.6.4 小结112
2.7 基于多目标遗传算法的复杂结构微通道结构参数优化112
2.7.1 模型描述和方法112
2.7.2 多目标遗传优化理论115
2.7.3 结果分析与讨论119
2.7.4 小结122
参考文献122
第3章 微通道沸腾传热及气泡动力学127
3.1 多孔介质微通道两相流动沸腾研究127
3.1.1 多相模型选择依据127
3.1.2 壁面接触设定及模型验证129
3.1.3 两相流动及沸腾传热特性分析133
3.1.4 小结139
3.2 仿生结构微通道沸腾传热性能139
3.2.1 数学及物理模型139
3.2.2 模型验证143
3.2.3 流型变化及判定144
3.2.4 流动沸腾不稳定性及传热特性分析149
3.2.5 小结154
3.3 微通道超临界流动与传热性能155
3.3.1 数学及物理模型156
3.3.2 模型验证160
3.3.3 超临界流动与传热特性161
3.3.4 流动加速效应167
3.3.5 基于温度均匀分布的结构优化171
3.3.6 小结175
参考文献175
第4章 混合纳米流体热物性能变化规律179
4.1 混合纳米流体制备及稳定性表征179
4.1.1 “两步法”制备179
4.1.2 稳定性表征及优化184
4.1.3 小结200
4.2 二元混合纳米流体导热系数变化规律200
4.2.1 导热系数实验测量201
4.2.2 颗粒混合比的影响202
4.2.3 基液混合比的影响203
4.2.4 热经济性分析206
4.2.5 小结211
4.3 二元混合纳米流体流变特性研究211
4.3.1 基本流变特性212
4.3.2 表面活性剂的影响214
4.3.3 颗粒尺度的影响217
4.3.4 混合纳米流体黏度变化贡献度及机理分析221
4.3.5 小结225
4.4 基于人工神经网络预测纳米流体热物性参数225
4.4.1 径向基神经网络基本原理225
4.4.2 遗传算法优化BP神经网络原理229
4.4.3 思维进化算法优化BP神经网络基本原理233
4.4.4 优化结果分析与讨论234
4.4.5 小结240
4.5 三元混合纳米流体热经济性分析241
4.5.1 颗粒组合的选择241
4.5.2 流变特性与热物性分析243
4.5.3 热经济性分析248
4.5.4 小结248
4.6 三元混合纳米流体颗粒混合比选取原则249
4.6.1 颗粒种类及浓度的选择249
4.6.2 颗粒种类对热物性的影响251
4.6.3 热物性预测与*佳混合比的选择261
4.6.4 小结265
参考文献265
第5章 纳米流体微观能量传递机理270
5.1 分子动力学模拟方法270
5.1.1 模型建立及原理270
5.1.2 初始参数设定273
5.1.3 模型验证285
5.1.4 小结289
5.2 界面层影响纳米流体热物性变化的微观机理290
5.2.1 纳米流体热物性参数的MD模拟计算290
5.2.2 界面层对纳米流体热物性变化的微观机理297
5.2.3 纳米流体种类对纳米流体运输参数影响规律301
5.2.4 小结307
5.3 颗粒团聚形态对纳米流体宏观输运参数的影响308
5.3.1 纳米流体团聚模型308
5.3.2 温度对热物性的影响312
5.3.3 颗粒尺寸和结构对团聚体的影响314
5.3.4 团聚对热物性的影响规律317
5.3.5 小结319
5.4 界面层微观性质320
5.4.1 模型构建320
5.4.2 界面层密度对导热系数的影响322
5.4.3 界面层热通量方向对导热系数的影响330
5.4.4 小结336
5.5 颗粒团聚的微观性质337
5.5.1 模型建构338
5.5.2 颗粒团聚过程对导热系数的影响340
5.5.3 线性团聚体与热通量的夹角对导热系数的影响345
5.5.4 颗粒排列对导热系数的影响348
5.5.5 小结351
参考文献352
第6章 纳米流体对流传热性能358
6.1 二元混合纳米流体单相对流传热性能及热经济性分析358
6.1.1 对流传热实验过程358
6.1.2 对流传热理论模型360
6.1.3 传热性能评价及热经济分析365
6.1.4 小结370
6.2 二元混合纳米流体沸腾传热特性371
6.2.1 沸腾传热实验过程371
6.2.2 沸腾传热模型373
6.2.3 沸腾传热综合性能评价375
6.2.4 小结382
6.3 三元混合纳米流体单相流动传热特性研究383
6.3.1 对流传热实验系统及实验内容383
6.3.2 数据处理384
6.3.3 结果分析与讨论389
6.3.4 小结399
参考文献399
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