基于分子动力学的Fe3O4-H2O纳米流体传热与流动性质研究

来源 :桂林电子科技大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:kc1223
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
伴随当前电子器件向着微型化与集成化的发展,传统散热器件与低导热性能流质的热管理参数已经难以适应当前高热流密度器件的散热需求,严重影响芯片工作时的性能与可靠性。而拥有小体积特点的微通道散热器件与拥有高散热性能的纳米流体相结合,被认为是解决存在空间限制下的高热流器件散热问题的高效方案。作为一种新型散热工质的纳米流体,其粘度与导热系数是作为运用在传热场景下的两个重要热物理参数,关系着散热设备的运输效率与散热效率。伴随纳米级颗粒的加入,流体展现出非常规的特性,运用实验手段观测其机理变得艰难,而流体各项热物性参数变化也难以通过宏观悬浮液公式去预测。因此,本文利用分子动力学,以Fe3O4-H2O纳米流体作为研究对象,模拟计算纳米流体的输运参数以及机理研究,本文主要研究结果如下:(1)利用MD方法模拟分析Fe3O4-H2O纳米流体的导热系数时,分析模拟条件变化对导热系数变化的影响,当温度上升与体积分数增加后纳米流体的导热系数计算结果呈现增长趋势。在同等条件下,当颗粒粒径减小,数量增加,比表面积增加,体系中的导热系数均得到提升。使用两步法制备纳米流体,并测量其导热系数后与MD模拟值对比发现,MD模拟计算结果具有准确性。(2)利用MD方法模拟分析Fe3O4-H2O纳米流体的粘度时,分析纳米流体的粘度值与温度、体积分数以及纳米颗粒粒径、形状等因素之间的关联关系。纳米流体的粘度值与温度的变化相反,随着温度的升高而降低;相较最低条件温度(290K),相对粘度随温度升高,总体呈现增长趋势。当体系的体积分数增大时,纳米流体的粘度,相对粘度随着体积分数的增加而增大。在选取更大比表面积纳米颗粒后,纳米流体的相对粘度得到进一步提升增加,与纳米流体粘度受比表面积影响情况保持一致。(3)通过研究纳米流体的径向分布函数与颗粒附近基液数密度中发现,加入纳米颗粒后,基液会在颗粒表面形成液体吸附层,说明纳米流体相对基液结构性质发生变化。还在研究纳米流体的扩散系数发现,在基液中加入颗粒后,会导致扩散系数增加,并且随着温度的升高扩散系数也会增大与液态水的扩散系数变化情况相同。
其他文献
在电子封装中,焊点有着机械固定和电气互联的功能,焊点的失效将直接导致电子产品的失效发生。在焊接过程中,钎料会与焊盘反应生成金属间化合物(Intermetallic compound,IMC),这是形成良好焊接接头的必要条件。然而,随着高密度封装技术的发展,微焊点的尺寸已达到数十微米,IMC在微焊点钎料层中所占据的比例已不容忽视,而且形成的IMC还带有明显的形貌特征。其次,由于大功率电子设备和第三代
学位
全球变暖已经成为一个不可否认的事实,其中,二氧化碳是导致全球气候变化的主要原因。电梯作为高耗能特种设备之一,在生产制造或者运行等过程中都消耗着大量的资源和能源,伴随着大量的碳排放产生,因此对电梯这一高耗能的特种设备进行节能降碳研究有着重要的意义。目前,国内外关于电梯碳排放的研究主要集中在使用期间的能耗分析,缺乏对电梯整个生命周期碳排放的评估。为此,本研究基于全生命周期理论分析对电梯不同生命阶段的碳
学位
45钢因其具有一定的韧性和塑性、较高的强度、良好的切削性能且价格低廉等特点,在制造业中广泛应用。调质处理后的45钢,表面硬度较低,引起的磨损失效限制了其在制造业的使用范围。扫描电子束合金化复合抛光技术可以增强改性层与基体的结合力,大幅提高45钢表面的表面硬度、耐磨性,而且电子束能量利用率高,节能环保。本课题以45钢为研究对象,基于瞬态传热方程对45钢表面扫描电子束钨镍合金化的温度场进行仿真,研究合
学位
摄像头模组(Camera Compact Module,CCM)是智能设备的重要组成部分。随着智能设备行业的快速发展,对CCM的需求量快速增加,也对CCM产品的焊接质量检测提出了更高的要求。针对现有质量检测方案存在成本高、误判率大、效率较低的不足,研究一种低成本高效的CCM焊接缺陷检测方法是行业发展当前所需。本文围绕CCM焊接存在的桥接、漏焊和少锡缺陷展开研究,重点讨论了机器视觉光学成像方案和图像
学位
商用车通常处于远距离、长时间运行工况下,驾乘舒适性容易影响行车安全及人员身心健康。车内噪声量级作为评价驾乘舒适性重要指标之一,逐渐引起主机厂及客户的重视。传统车内噪声控制方法通常采用被动降噪的方式进行控制,被动降噪对高频噪声有良好抑制作用,但对于中低频噪声控制效果不佳。目前重型商用车往往搭载大排量发动机,行驶工况下发动机产生的低频阶次噪声是室内噪声的主要来源之一,采用主动噪声控制(Active N
学位
蒸发广泛存在于自然界和工业生产的各个领域当中,例如MEMS制冷技术、喷墨印刷技术、蒸馏过程等。当挥发性液体和基底液体存在表面张力梯度时,挥发性液滴的蒸发常会引起界面的对流现象,即Marangoni效应。通过控制Marangoni效应来改变液-液系统中的传热传质规律从而提高生产效率,具有重要的工程价值和学术意义。本课题开展挥发性液滴在液体基底上蒸发特性的实验研究,从不加热和水平加热两个角度出发,探究
学位
深空探测过程中,无温控配置的电子设备会经历极端低温的严酷环境,这种极端温度将严重威胁航天电子器件中焊点的可靠性。而用于电气传导、信号传输以及机械支撑的焊点被认为是电子设备中最容易失效的部分,一旦焊点失效,将导致设备无法正常使用。电子设备中用于互连的微焊点,其可靠性很大程度上受控于钎料基体和焊点的力学性能与内部的微观组织演变规律。与钎料钎在低温下的力学性能相关研究相比,目前,关于低温下微焊点的力学性
学位
随着对低碳减排的呼吁与碳中和目标的提出,风能等清洁能源成为研究热点,风能技术研究的深度和广度进入全新的阶段。垂直轴风力机(VAWT)整机结构简单、无需对风装置、环境适应性强,但较低的风能利用率限制了进一步发展。目前多数研究是通过改变叶片攻角进行流场控制和结构设计优化来解决风能利用率低的问题,但由于VAWT的风轮内部流场复杂,在叶片端部将产生紊乱的绕流涡,形成叶尖扰流进而影响风轮气动载荷,增大叶片阻
学位
BVR电缆线是一种铜芯聚氯乙烯绝缘软电线,被广泛应用于固定布线柔软的场合。在传统的BVR电缆成卷过程中,当成卷电缆出现卷绕缺陷时,一般通过人工观测卷绕状态并手动调整电缆卷线机的生产参数配方,实现电缆卷绕的调整。但在实际的生产过程中,成卷电缆出现卷绕缺陷的时间具有不确定性,如果操作人员未能及时发现卷线缺陷或调节经验不足,都有可能导致连续产出具有卷绕缺陷的成卷电缆,对经济效益造成影响。针对以上问题,本
学位
随着雷达侦测技术的深入发展,对装备表面涂覆的吸波涂层提出更高的性能要求。当前,采用等离子喷涂技术制作氧化铝基陶瓷耐腐蚀涂层和氧化铝基陶瓷热障涂层已有诸多研究报道,而采用的等离子喷涂制备氧化铝基陶瓷吸波涂层的研究相比之下较少。因此,本文所采用等离子喷涂技术制备氧化铝基陶瓷并研究涂层的介电性能和吸波性能具有一定的实际意义。本文采用球磨法制作喷涂喂料后,采用特征喷涂参数(CPSP)调控优化方案,研究不同
学位