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第1章　绪论 1

1.1　纳米流体的基本概念 1

1.2　纳米流体的基本属性 4

1.2.1　粒子形状 5

1.2.2　粒径分布 5

1.2.3　纳米流体的结构 5

1.2.4　纳米流体的基本参数 6

1.3　纳米流体体系的基本作用力 7

1.3.1　粒子间的范德瓦耳斯力 7

1.3.2　粒子间的静电排斥力 8

1.3.3　布朗力 9

1.3.4　浮升力 10

1.3.5　相间阻力 10

1.4　纳米流体在热科学技术领域的应用 11

1.4.1　车辆散热 11

1.4.2　航天器热控制 12

1.4.3　电子仪器设备热管理 12

1.4.4　生物医学 13

1.4.5　核能系统 13

1.4.6　其他应用 13

参考文献 14

第2章　纳米流体制备方法 15

2.1　纳米流体的制备 16

2.1.1　单步法 16

2.1.2　两步法 20

2.2　纳米流体的分散方法 24

2.2.1　物理法分散纳米流体 25

2.2.2　化学法分散纳米流体 26

2.3　纳米流体悬浮稳定性分析 27

参考文献 31

第3章　纳米流体的聚集结构 33

3.1　纳米粒子布朗运动 33

3.1.1　朗之万运动方程 34

3.1.2　纳米粒子的布朗运动模拟 35

3.2　纳米流体的动态结构与粒子运动特性 37

3.2.1　激光照射纳米流体形成散斑的理论研究 37

3.2.2　激光散斑法测量纳米颗粒运动速度 45

3.3　纳米流体的聚集模型 49

3.3.1　生长模型 50

3.3.2　纳米流体的聚集结构模拟 53

3.4　纳米流体结构的分形理论分析方法 58

3.4.1　分形概论 58

3.4.2　分维数的定义 60

3.4.3　纳米流体聚集结构的分形分析 61

3.4.4　纳米流体结构的实验研究与分析 65

参考文献 66

第4章　纳米流体的输运参数 68

4.1　纳米流体导热系数的瞬态热线测量方法 68

4.1.1　瞬态热线法 68

4.1.2　实验系统 69

4.1.3　误差分析 71

4.2　纳米流体的导热系数 74

4.2.1　纳米粒子体积份额对纳米流体导热系数的影响 79

4.2.2　纳米粒子属性对纳米流体导热系数的影响 82

4.2.3　纳米粒子尺度对纳米流体导热系数的影响 84

4.2.4　纳米粒子形状对纳米流体导热系数的影响 85

4.2.5　温度对纳米流体导热系数的影响 86

4.2.6　纳米流体悬浮稳定性对纳米流体导热系数的影响 91

4.2.7　纳米流体导热系数实验数据分散性的讨论 92

4.3　纳米流体强化导热系数机理 93

4.3.1　纳米粒子改变基液结构 94

4.3.2　纳米粒子微运动强化导热系数的作用机理分析 98

4.4　基于布朗动力学理论的纳米流体导热系数模型 100

4.4.1　纳米流体导热系数的叠加原理 101

4.4.2　随机过程 102

4.4.3　纳米流体的导热系数 104

4.4.4　计算与分析 105

4.4.5　纳米粒子团聚与纳米流体导热系数分析 108

4.5　纳米流体的黏度 109

4.5.1　两相混合物的黏度 109

4.5.2　纳米流体黏度的实验研究 110

参考文献 116

第5章　纳米流体流动与能量传递宏观分析 122

5.1　纳米流体流动与能量传递的基本特征与分析 122

5.1.1　单相直接方法 124

5.1.2　纳米粒子微扰动模型 124

5.1.3　纳米粒子对流换热算例 126

5.2　纳米流体流动与传热实验研究 128

5.2.1　测试系统 129

5.2.2　纳米流体对流换热实验结果与讨论 132

5.2.3　纳米流体对流换热准则式 140

5.2.4　纳米流体流动阻力性能 144

5.3　纳米流体自然对流分析 145

5.3.1　纳米流体自然对流实验研究 146

5.3.2　纳米流体自然对流分析方法 146

5.3.3　纳米流体自然对流不稳定性 147

5.4　纳米流体沸腾换热特性研究 148

5.4.1　纳米流体沸腾换热的实验结果 148

5.4.2　纳米流体沸腾换热临界热负荷 152

5.4.3　纳米流体沸腾换热机理的初步分析 152

5.5　纳米流体中的传质分析 154

5.5.1　纳米流体传质现象的实验观测 155

5.5.2　纳米流体传质机理分析 157

5.5.3　纳米流体传质过程的热质比拟分析 158

5.5.4　热质扩散与质热扩散效应 160

5.6　纳米流体强化传质特性的实验研究 161

5.6.1　实验基本原理与实验系统 161

5.6.2　实验系统可靠性验证 162

5.6.3　荧光剂罗丹明B在纳米流体中的扩散系数 164

参考文献 167

第6章　纳米流体流动与能量传递介观分析 171

6.1 格子-Boltzmann方法 172

6.1.1　格子气自动机（LGA） 173

6.1.2　格子-Boltzmann方法 176

6.2　格子-Boltzmann模型 179

6.2.1　无作用力条件下的格子-Boltzmann模型 179

6.2.2　作用力条件下格子-Boltzmann模型的修正 182

6.2.3　格子-Boltzmann方法中的边界条件 184

6.3　纳米流体流动与传热的格子-Boltzmann模型 188

6.3.1　纳米流体有效迁移的流动模型 189

6.3.2　纳米流体的格子-Boltzmann热模型 191

6.4　纳米流体系统作用力分析 194

6.5　纳米流体流动与能量传递的介观机理 195

6.5.1 纳米流体聚集结构的模拟 196

6.5.2　纳米流体流动与传热过程模拟 202

6.6　纳米流体流动与能量传递的多尺度模拟方法 206

6.6.1　纳米流体多尺度模型 207

6.6.2　多尺度模型计算步骤 212

6.6.3　算例分析 212

参考文献 216

第7章　纳米流体技术的应用 221

7.1　低传热性能工质的改性 221

7.1.1　航天用纳米流体输运参数的测量 222

7.1.2　航天用纳米流体流动与对流换热性能 226

7.2　小尺度条件下纳米流体对流换热特性 228

7.2.1　小通道扁管纳米流体流动与对流换热性能 228

7.2.2　微通道纳米流体的传热性能 230

7.3　纳米流体热管与相变换热 231

7.3.1　纳米流体热管 231

7.3.2　纳米流体振荡热管 233

7.3.3　纳米流体相变换热强化 233

7.4　纳米流体射流冲击冷却技术研究 234

7.4.1　纳米流体射流冲击冷却实验系统 235

7.4.2　射流冲击冷却实验数据分析方法 237

7.4.3　射流冲击冷却实验结果分析 238

7.5　纳米流体技术在强化传质过程中的应用 242

7.6　纳米流体技术在储能系统中的应用 244

参考文献 245