微結(jié)構(gòu)材料傳熱流動(dòng)調(diào)控過(guò)程的熱力學(xué)特性研究.pdf

1、具有特殊功能的微結(jié)構(gòu)材料可以被應(yīng)用到光學(xué)、聲學(xué)、熱力學(xué)等各個(gè)領(lǐng)域，在國(guó)防、微元件保護(hù)等方面有著廣闊的應(yīng)用前景。隨著制備技術(shù)、精密測(cè)量?jī)x器的發(fā)展和各國(guó)學(xué)者對(duì)微結(jié)構(gòu)材料研究的深入，微結(jié)構(gòu)材料在傳熱和流動(dòng)過(guò)程中能量和動(dòng)量的傳輸機(jī)理逐漸成了各國(guó)學(xué)者的研究重點(diǎn)。
　　本文對(duì)基于聚二甲基硅氧烷（PDMS）和銅材料楔形扇區(qū)制成的熱集中器模型進(jìn)行了仿真計(jì)算，并利用熵產(chǎn)理論對(duì)傳輸過(guò)程的不可逆耗散進(jìn)行了分析。熱集中器可以很好地控制熱流方向而對(duì)外界環(huán)境

2、溫度場(chǎng)以及耗散分布影響很小?；跍厣挽禺a(chǎn)率指標(biāo)，提出了熱集中率參數(shù)，熱集中器的熱集中率在導(dǎo)熱過(guò)程中波動(dòng)變化，導(dǎo)熱初期最大，最終穩(wěn)定在0附近。針對(duì)集中器模型兩側(cè)溫差分別為60K、100K、140K和半圓形熱集中器單元中心間距為4mm和8mm結(jié)構(gòu)工況下的集熱性能進(jìn)行了計(jì)算和評(píng)價(jià)，溫差越大或者中心間距越小，熱集中效果越好。
　　針對(duì)不同濃度納米流體在微結(jié)構(gòu)漸擴(kuò)管道內(nèi)流動(dòng)，本文得到了納米顆粒濃度分別為0.4、1.0、1.8、2.8、4.

3、0時(shí)在Re分別為50、100、150、200、300工況的計(jì)算結(jié)果。利用流動(dòng)熵產(chǎn)和傳熱熵產(chǎn)得到了流動(dòng)和傳熱的不可逆損失規(guī)律，從物性調(diào)控角度對(duì)傳輸特性進(jìn)行了分析。增加納米顆粒濃度或者Re數(shù)，會(huì)使得流動(dòng)不可逆耗散增加，平均傳熱不可逆耗散減小，其中傳熱不可逆損失數(shù)值遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于流動(dòng)不可逆損失，在總耗散中占主導(dǎo)作用。
　　基于中國(guó)散裂中子源退耦合液氫慢化器實(shí)體，對(duì)三維復(fù)雜熱沉積分布下的慢化器真空層內(nèi)部區(qū)域和外部區(qū)域進(jìn)行了仿真計(jì)算，并利用熵產(chǎn)理

4、論對(duì)傳輸特性進(jìn)行了分析。熱沉積的不均勻分布，導(dǎo)致慢化器插件溫度分布不均勻，極大值分布在容器的一角，為354.4K。在真空層外部，氦容器溫度最高，傳熱不可逆損失也最大；冷卻水能夠及時(shí)帶走熱量，溫度較低，不可逆耗散也較低。在真空層內(nèi)部，窄化片的不對(duì)稱分流，導(dǎo)致兩側(cè)的液氫速度場(chǎng)和溫度場(chǎng)不同。在液氫容器內(nèi)，流動(dòng)損失和傳熱損失數(shù)值相當(dāng)，主要集中在容器底部區(qū)域。沿著液氫流動(dòng)方向，流動(dòng)損失和傳熱損失先減小后增加，在容器底部處突增。針對(duì)進(jìn)氫管長(zhǎng)度變化提