Особенности теплофизических свойств наножидкостей и их течений

31 Января 2017

Докладчик: Рудяк Валерий Яковлевич (НГАСУ) , valery.rudyak@mail.ru

Тезисы доклада "Особенности теплофизических свойств наножидкостей и их течений." 

Наножидкости (nanofluids), т.е. дисперсные флюиды, состоящие из несущей жидкости и дисперсных наночастиц (частицы с характерным размером от 1 до 100 нм), интенсивно изучаются последние двадцать лет. Это связано, прежде всего, с уже существующим и возможным их применением в самых разных областях: от теплоэнергетики до медицины и экологии. Выяснилось, что теплофизические свойства наножидкостей, не описываются классическими теориями для обычных крупнодисперсных жидкостей. В докладе представлен обзор существующих экспериментальных и теоретических данных теплофизических характеристик наножидкостей. Обсуждаются особенности их течений. Рассматриваются как экспериментальные данные, так и данные молекулярно-динамического и гидродинамического моделирования. В частности, систематически обсуждается: (i) уравнение состояния наножидкостей; (ii) реология, вязкость и теплопроводность наножидкостей; (iii) особенности течений наножидкостей и их моделирования; (iv) ламинарно-турбулентных переход в течениях наножидкостей; (v) коэффициент теплоотдачи наножидкостей; (vi) критический поток тепла при кипении наножидкостей.

Показано, что коэффициенты переноса наножидкостей зависят не только от концентрации частиц, но также от их размера и материала, причем вязкость с уменьшением частиц растет, а теплопроводность напротив снижается. И вязкость, и теплопроводность наножидкостей обычно значительно выше вязкости и теплопроводности классических крупнодисперсных жидкостей. Коэффициент теплоотдачи наножидкостей в общем случае также существенно превосходит соответствующее значение для базовой жидкости. Помимо этого он зависит еще и от режима течения (ламинарного или турбулентного).

В заключении обсуждаются механизмы процессов переноса в наножидкостях и причины, обуславливающие их особые теплофизические свойства. Показано также, что многопараметрическая зависимость теплофизических свойств наножидкостей требует аккуратности применения параметров подобия. Стандартное их использование может приводить к неправильной физической интерпретации получаемых экспериментальных или расчетных данных.