Тип публикации: диссертация
Год издания: 2021
Ключевые слова: наножидкости, микроканалы, реология, наночастицы, теплопроводность, режимы течения, теплоотдача
Аннотация: В диссертации разработана и апробирована численная методика моделирования течений и теплообмена одно- и многофазных потоков в микроканалах с учетом межфазного натяжения и динамического контактного угла. Систематически изучены режимы течения в наиболее распространенных микромиксерах и проведена их оптимизация с целью повышения эффекПоказать полностьютивности перемешивания. Обнаружены новые режимы течения и установлены факторы, позволяющие управлять режимами течения и эффективностью перемешивания жидкостей в микромиксерах. Установлены механизмы повышения коэффициента извлечения нефти при ее вытеснении наножидкостью из микропористой породы. Получены новые экспериментальные данные о коэффициентах вязкости и теплопроводности наножидкостей на основе дистиллированной воды, этиленгликоля и машинного масла с частицами Al2O3, TiO2, ZrO2, CuO, Fe2O3, Fe3O4 и наноалмазов. Экспериментально установлены зависимости коэффициентов вязкости и теплопроводности наножидкостей от размера материала наночастиц. Разработана и протестирована математическая модель течений и теплообмена наножидкостей с учетом их реологии и термодиффузии. Полученные новые экспериментальные данные по вынужденной конвекции указанных наножидкостей. Показано, что с помощью добавок наночастиц в теплоноситель можно значительно повысить среднее значение коэффициента теплоотдачи. Впервые установлено, что при фиксированном массовом расходе коэффициент теплоотдачи при ламинарном и турбулентном теплообмене наножидкости возрастает с увеличением размера наночастиц, а при фиксированном значении числа Рейнольдса может иметь место экстремум. Установлено, что ламинарно-турбулентный переход при течениях наножидкостей наблюдается при меньших значениях числа Рейнольдса, чем в базовой жидкости. Получены новые экспериментальные данные о кризисе кипения наножидкостей. Подтверждено, что основным механизмом увеличения критической плотности теплового потока при кипении наножидкостей является улучшение капиллярно-транспортных свойств поверхности за счет формирования капиллярно-пористых отложений на поверхности нагревателя.