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布朗运动影响下二维及三维方腔内纳米流体自然对流换热数值研究的任务书 任务书 研究背景 纳米流体自然对流换热是纳米尺度上一种重要的热传递形式,具有广泛的应用前景。在纳米尺度下,流体的物理性质会发生显著的变化,布朗运动对流体在微观尺度下运动的影响不可忽略。同时,流体在三维空间和二维平面内的运动方式也会对其自然对流换热性能产生不同的影响。 研究内容 本课题旨在开展布朗运动影响下二维及三维方腔内纳米流体自然对流换热数值研究。具体研究内容包括: 1.构建二维及三维方腔内纳米流体自然对流模型; 2.采用计算流体力学(CFD)方法,对二维及三维方腔内纳米流体自然对流换热进行数值模拟; 3.分析布朗运动对流体在微观尺度下的运动模式及对流体自然对流换热性能的影响; 4.比较不同维度空间内纳米流体自然对流换热特性的差异。 研究目的 通过对布朗运动影响下二维及三维方腔内纳米流体自然对流换热的数值研究,旨在深入了解纳米流体的运动规律及其对自然对流换热的影响,为纳米流体在热传导、能量转换和流体动力学等领域的应用提供理论依据与技术支撑。 研究方法 本研究采用计算流体力学方法进行数值模拟,在建立纳米流体自然对流模型的基础上,采用ANSYS软件进行数值模拟,对二维及三维方腔内纳米流体自然对流换热进行模拟分析。 研究内容及进度安排 第一阶段(1个月):文献综述,查阅纳米流体自然对流换热及计算流体力学相关文献资料,明确研究问题及方案。 第二阶段(2个月):建立二维及三维方腔内纳米流体自然对流模型,采用ANSYS软件进行数值模拟。 第三阶段(3个月):分析数值模拟结果,比较不同维度空间内纳米流体自然对流换热特性的差异,探究布朗运动对流体在微观尺度下的运动模式及对流体自然对流换热性能的影响。 第四阶段(1个月):编写研究报告并完成相关学术论文的撰写和投稿。 参考文献 1.Q.Li,S.M.Rizwan,J.Zhang,etal.Investigationofnanofluidnaturalconvectioninacavitywithdifferentiallyheatedwalls.InternationalJournalofHeatandMassTransfer,2012,55(4):702-712. 2.M.Ngwenya,M.Fajardo,P.Olivar,etal.Studyofnaturalconvectionheattransferofnanofluidsinasquarecavityusingatwo-componentlatticeBoltzmannmethod.JournalofHeatTransfer,2014,136(3):032501. 3.A.Duangthongsuk,W.Wongwises.EffectofthermophysicalpropertiesmodelsonthepredictionofthenaturalconvectionheattransfercoefficientinahorizontalannulusfilledwithAl2O3-waternanofluids.InternationalCommunicationsinHeatandMassTransfer,2010,37(8):1111-1115. 4.C.Chevalier,A.Chaze,F.Gruy,etal.EffectsofBrownianmotiononthethermalconductivityofananoparticlesuspension.InternationalJournalofHeatandMassTransfer,2007,50(7-8):1363-1367. 5.Kafashan,J.Siavashi.Numericalinvestigationofnanofluidnaturalconvectioninarectangularcavitywithhotbottomandcoldtopwalls.Internationaljournalofnumericalmethodsforheat&fluidflow,2014,24(1):178-202.