1. 研究目的与意义（文献综述）

纳米流体是指把金属或非金属纳米粉体分散到水、醇、油等传统换热介质中，制备成均匀、稳定、高导热的新型换热介质，这是纳米技术应用于热能工程这一传统领域的创新性的研究。纳米流体在能源、化工、汽车、建筑、微电子、信息等领域具有巨大的潜在应用前景，从而成为材料、物理、化学、传热学等众领域的研究热点。

自20世纪90年代以来，随着纳米材料科学的迅速发展，研究人员开始探索将纳米材料技术应用于强化传热领域，研究新一代高效传热及冷却技术。1995年，美国argonne国家实验室的choi等^[1]首次提出纳米流体的概念，即以一定的方式和比例在液体中添加纳米级金属或非金属氧化物粒子而形成的一类新型的传热及冷却工质。并与eastman等合作实验发现，以不到5%的体积比在水中添加氧化铜纳米粒子，形成的纳米流体导热系数比水提高60%以上，强化传热效果非常明显^[2]。随着此概念的提出，关于纳米流体的研究相继展开，前期对纳米流体的研究主要集中在以下几个方面：（1）纳米流体体系的研究；（2）纳米流体的制备方法研究；（3）纳米流体的稳定性；（4）纳米流体的传热特性；（5）纳米流体强化传热机理的研究等。从此诸多学者展开了对纳米流体在工业应用中的研究并取得了一些成果。由于由于生产方法简单，价格低廉，纳米流体近年来变得更具吸引力。而且，纳米流体相对于基液的热导率非常高。因此，纳米流体可以应用于许多系统，但主要集中在强化传热系统，制冷系统和余热回收系统。

近年来，对于不同的模型和不同的配置，纳米流体的实验和数值研究的数量逐年增加。比如abu-nada等^[3]人研究了使用不同类型的水基纳米流体的水平环空中的自然对流。他们观察到在基液中加入纳米粒子可以增强传热，mahmoodi^[4]，oztop和abu-nada^[5]，ouml;gut^[6]，aminossadati和ghasemi^[7]，khanafer^[8]等人研究发现，加入纳米颗粒以保持恒定黏度，传热会得到增强。rudyak等^[9]用数值计算模拟了不同纳米颗粒大小对纳米流体黏性的影响，结果表明纳米流体的黏性随着纳米颗粒尺寸的减小而增大。

2. 研究的基本内容与方案

2．1研究内容

纳米流体是一种新型高效换热工质，在工业应用上有广阔的前景。本次研究注重于以国外研究成果为基础，用模拟软件建立纳米流体自然对流的数值模型；分析多种颗粒特性对纳米流体自然对流的流动和传热特性的影响；翻译并学习和专业相关的英文参考资料等。

2．2研究目标

3. 研究计划与安排

（1）查阅相关文献资料，明确研究内容，了解研究所需技术方案及措施。确定方案，完成英文翻译、文献阅读报告及开题报告。（第1周——第3周）

（2）建立纳米流体自然对流的数值模型。（第4周）

（3）基于comsol multiphysics 软件，实现对纳米流体自然对流的数值模拟。（第5周——第8周）

4. 参考文献（12篇以上）

[1] s. choi, enhancing thermalconductivity of fluids with nanoparticle, in: d.a. siginer, h.p. wang(eds.), developments and applications of non-newtonian flows, vol. 231/md 66,asme fed, 1995, pp. 99-105.

[2] schioe.r. d,cellim, barlettaa. effects of brownian diffusion and

thermophoresis on the laminar forcedconvection of a nanofluid in a channel. heat transfer, 2013, 136(2):022401.