纳米流体导热机理研究分析

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1、第30卷第4期沈阳航空航天大学学报Vol·30No·4兰Q!!±!旦坐婴型些墅竺竺鬯竺型竺竺些型兰—————』些兰兰：坚文章编号：2095—1248(2013)04—0007—05纳米流体导热机理研究分析赵国昌8，曹磊3，宋丽萍6，路天栋4(沈阳航空航天大学a．航空航天工程学部(院)；b．高等教育研究所，沈阳110136)摘要：纳米流体是一种新兴的具有高效传热性能的流固两相工质，在流体中加入纳米颗粒不仅显著提高了流固两相工质的导热系数，增强其传热性能，也解决传统的大颗粒两相工质稳定性差、易堵塞的问题，在强化传热领域有着广阔的应用前景。介绍纳米流体研究产生的理

2、论和实验背景，对纳米流体导热机理的研究进行总结，探讨目前研究中存在的问题和未来的研究发展方向。关键词：纳米流体；导热；体积分数；布朗运动；传热中图分类号：TKl24文献标志码：Adoi：10．3969／j．issn．2095—1248．2013．04．002AnalysisofresearchonheatconductionmechanismsofnanofluidsZHAOGuo—chan98，CAOLei8，SONGLi．pin96，LUTian—don94(a．FacultyofAerospaceEngineering；b．InstituteofHig

3、hEducation，ShenyangAerospaceUniversity，Shenyang110136)Abstract：Nanofluidsareanewkindofworkingfluidswithanomalouslyeffectiveheattransferperform-ance．NanoparticlesnotonlysignificantlyincreasethethermalconductivityoftheworkingmediumSOastoimprovetheheattransfercapacity，butalsoovercomet

4、hepoorstabilityandcloggingproblemoftraditionaltwo—phasemediumloadedwithlargeparticles．Therefore，nanofluidsCanbewidelyappliedtotheheattrans—ferenhancementfield．rnlispaperintroducestheexperimentalandtheoreticalbackgroundsofresearchonnanofluidsandreviewsheatconductionmechanismsofnanof

5、luidsproposedinexistingliterature．Somere—mainingproblemsunderscrutinyandpossibledevelopmentsofthefutureresearchonnanofluidsarealsodis—cussed．Keywords：nanofluids；heatconduction；volumefraction；Brownianmotion；heattransfer将纳米粒子分散于流体中得到的流固混合体被称为纳米流体，Choi在1995年首次提出纳米流体的概念⋯，指出纳米流体比传统传热工质的

6、导热系数高，对强化传热有重要意义，并对含铜颗粒的纳米流体进行了理论研究，得出同样换热负荷下使用纳米流体可以显著地减少泵功的结论。在液体中添加固体微粒以提高导热系数最早可以追溯到19世纪的Maxwell等提出的有效介质理论¨。，此后又有许多人进行了完善。由于技术水平限制，那时添加的颗粒粒径较大，容易沉降，会堵塞和磨损流道，这些缺点限制了工业的推广应用¨o。纳米流体的固体粒子尺寸在1am到100nm之间，克服了上述大颗粒的缺点，流固混合体的传热性能也有更明显的提高。纳米流体的概念一经提出就吸引了许多研究人员的关注，相继开展了一系列相关实验和理论研究。值得一提的是

7、，文献[4]在1993年对在水中添加三氧化二铝和二氧化钛粒子的悬浮液进行实验研究，结果表明流固混合体的导热系数明显提高，但其粘度并未明显增大。由于纳米流体的特殊构成，在某些方面已不能用经典的传热学理论解释其导热机理，因此许多学者从不同角度对纳米流体相对于基础流体热物性改变的机理进行了分析和实验研究。由于影收稿日期：2013—03—18基金项目：辽宁省攀登学者基金资助项目(项目编号：20132015)作者简介：赵国昌(1964一)，男，北京人，教授，博士生导师，主要研究方向：流动与传热、热管理，E．mail：shd923@gmail．com。8沈阳航空航天大学

8、学报第30卷响纳米流体导热的因素十分复杂，不同研究者