学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

磁性流体动量和热量传递的模拟

作　者: 蒋峻峰
导　师: 洪若瑜
学　校: 苏州大学
专　业: 应用化学
关键词: 磁性流体纳米颗粒磁场突扩-突缩热疗
分类号: TK124
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 43次
引　用: 0次
阅　读: 论文下载

内容摘要

本文系统地研究了磁性流体动量和热量传递过程。用FVM(finite volume method)、FEM(finite element method)方法离散微分方程,通过实验与模拟结合的方法,达到宏观动力学、传热模拟。(1)考察了单突扩管下突扩管比例对流场的影响,研究了随着雷诺数变化突扩管内流场从稳态对称型到稳态非对称型的转变。通过外加磁场的耦合作用,研究磁场的“消涡”作用。(2)基于单突扩模型,研究了突扩-突缩管中流体流动。结果表明,在低雷诺数下管内流动呈稳态对称型。随着雷诺数增大,管内会出现涡阶分离。根据(1)的经验,在管中央外加电磁场实现“消涡”。(3)考察了突扩管内含圆柱空洞的管内流体流动。根据卡门涡街原理,对突扩管涡流、圆柱绕流进行分析。通过引入电磁场,使用N-S方程/电磁场方程耦合求解,达到高雷诺数下的流动稳定。(4)以硝酸锶、氯化铁、氢氧化钠以及多种表面活性剂为原料,使用共沉淀法合成纳米锶铁氧体。通过TEM、XRD、VSM等方法表征锶铁氧体性能,获得最佳制备条件。(5)将制备好的锶铁氧体纳米颗粒溶于水相中置于热疗仪器的螺旋管中。通过改变表观电流实现对磁性流体的升温效应研究。结果显示低固含量锶铁氧体的升温效果明显。(6)使用数学模拟的方法研究了磁性流体的热疗温度分布。建立合理的二维模型,使用生物传热方程进行计算。研究了不同磁场强度,不同交变频率,不同颗粒粒径,不同磁性流体固含量对升温效果的影响。

全文目录

中文摘要  4-5
Abstract  5-9
第一章文献综述  9-21
  1.1 磁性流体简介  9-12
    1.1.1 磁性流体组成与制备  9-10
    1.1.2 磁性流体应用  10-11
    1.1.3 磁性流体流变学特性  11-12
  1.2 突扩、突缩管内流动研究进展  12-15
    1.2.1 突扩管流体流动  12-14
    1.2.2 突扩-突缩管流体流动  14-15
    1.2.3 突扩管圆柱绕流流体流动  15
  1.3 磁性流体热量传递  15-18
    1.3.1 产热机制  16-17
    1.3.2 温度控制  17
    1.3.3 磁场频率与强度的选择  17
    1.3.4 磁性流体热疗进展  17-18
  1.4 本论文的研究目的、意义和内容  18-21
    1.4.1 本论文的研究目的和意义  18
    1.4.2 本论文研究内容  18-21
第二章流体数值模拟和理论基础  21-31
  2.1 数值计算方法  21-23
    2.1.1 有限差分法(finite difference method,FDM)  21-22
    2.1.2 有限体积法(finite volume method,FVM)  22
    2.1.3 有限元法(finite element method,FEM)  22-23
    2.1.4 有限分析法（finite analytic method,FAM）  23
  2.2 本构方程  23-26
    2.2.1 Bingham模型  24
    2.2.2 Casson模型  24
    2.2.3 Power-law模型  24-25
    2.2.4 Herschel-Bulkley模型  25-26
  2.3 基本方程  26-29
    2.3.1 质量守恒方程  26
    2.3.2 动量守恒方程  26
    2.3.3 MHD方程  26-27
    2.3.4 能量守恒方程  27-29
  2.4 数值模拟的基本步骤  29-31
第三章磁性流体的动量传递过程  31-52
  3.1 单突扩管的动量传递研究  31-41
    3.1.1 模型的建立与边界条件  31-33
    3.1.2 无磁场下突扩管内流体流动行为  33-38
    3.1.3 磁场下突扩管内流体流动行为  38-41
  3.2 突扩-突缩管的动量传递研究  41-48
    3.2.1 模型的建立与边界条件  41-43
    3.2.2 突扩-突缩管内流体流动行为  43-48
  3.3 突扩-圆柱-突缩管的动量传递研究  48-52
    3.3.1 模型的建立与边界条件  49
    3.3.2 计算结果与讨论  49-52
第四章磁性流体的热量传递过程  52-64
  4.1 纳米锶铁氧体制备  52-58
    4.1.1 实验药品和分析方法  52-53
    4.1.2 纳米锶铁氧体的制备方法  53-54
    4.1.3 结果与讨论  54-58
  4.2 纳米锶铁氧体磁性流体的热量传递过程  58-64
    4.2.1 升温实验  58-59
    4.2.2 热量传递过程模拟  59-64
第五章结论与展望  64-67
  5.1 结论  64-66
  5.2 进一步工作的展望  66-67
参考文献  67-77
文章录用与发表  77-78
致谢  78-79

磁性流体动量和热量传递的模拟

内容摘要

全文目录

相似论文