（工程熱物理專業(yè)論文）納米流體熱質(zhì)傳遞機(jī)理及光學(xué)特性研究.pdf

p h d d i s s e r t a t i o n r e s e a r c ho nh e a ta n dm a s st r a n s f e rm e c h a n i s m s a n d p t i c a c h a r a c t e ro fn a n o f l u i d s a n do p t i c a lc h a r a c t e r n a n o f l u i d s b y f a n gx i a o p e n g s u p e r v i s e db yp r 西x u a ny i m i n n a n ji n gu n i v e r s i t yo fs c i e n c e t e c h n o l o g y m a r c h 2 0 1 3 聲明 本學(xué)位論文是我在導(dǎo)師的指導(dǎo)下取得的研究成果 盡我所知 在本學(xué)位 論文中 除了加以標(biāo)注和致謝的部分外 不包含其他人已經(jīng)發(fā)表或公布過的 研究成果 也不包含我為獲得任何教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或?qū)W歷而使用過的材料 與我一同工作的同事對(duì)本學(xué)位論文做出的貢獻(xiàn)均已在論文中作了明確的說 明 研究生簽名 豸 透造刎侈年弓月廠e t 學(xué)位論文使用授權(quán)聲明 南京理工大學(xué)有權(quán)保存本學(xué)位論文的電子和紙質(zhì)文檔 可以借閱或上網(wǎng) 公布本學(xué)位論文的部分或全部?jī)?nèi)容 可以向有關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送交并授權(quán)其保 存 借閱或上網(wǎng)公布本學(xué)位論文的部分或全部?jī)?nèi)容 對(duì)于保密論文 按保密 的有關(guān)規(guī)定和程序處理 研究生簽名 立墮選2 j 弓年弓月re l 博士論文納米流體熱質(zhì)傳遞機(jī)理及光學(xué)特性研究 摘要 1 9 9 5 年 美國a r g o n n e 國家實(shí)驗(yàn)室的c h o i 在國際上首次提出了納米流體的概念 即以一定的方式和比例在液體中添加納米級(jí)的金屬或非金屬氧化物粒子 形成一類新的 傳熱冷卻工質(zhì) 納米流體的概念一經(jīng)提出 立即引起了國內(nèi)外研究者的關(guān)注 作為一種 新型的功能流體 納米流體擁有一些特殊的性質(zhì) 納米流體的傳熱特性 傳質(zhì)特性以及 光學(xué)特性是其三個(gè)重要的物性 已有的實(shí)驗(yàn)研究已經(jīng)表明納米流體在傳熱 傳質(zhì)以及光 學(xué)領(lǐng)域有很好的應(yīng)用前景 目前 人們對(duì)于納米流體的研究還不夠深入 納米流體各種 特性的機(jī)理尚不清楚 進(jìn)一步開展納米流體各種特性的機(jī)理研究 有助于加深人們對(duì)納 米流體的認(rèn)知 能夠促進(jìn)納米流體的工程應(yīng)用 是非常有意義的工作 本文圍繞納米流 體的傳熱 傳質(zhì)以及光學(xué)特性開展了研究工作 探索了納米流體的導(dǎo)熱機(jī)理 傳質(zhì)機(jī)理 以及光吸收特性機(jī)理 為納米流體的應(yīng)用提供了理論指導(dǎo) 本文的主要工作包括以下幾 個(gè)方面 1 納米流體導(dǎo)熱機(jī)理的研究 自納米流體的概念被提出以來 人們就一直關(guān)注納米流體的傳熱特性 研究者們對(duì) 納米流體的導(dǎo)熱系數(shù)進(jìn)行了大量的實(shí)驗(yàn)及理論研究 實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明納米流體的導(dǎo)熱系數(shù) 比基液的導(dǎo)熱系數(shù)有了很可觀的提高 人們考慮各種因素 提出了很多理論模型來解釋 納米流體的導(dǎo)熱機(jī)理 但目前還沒有一種完善的理論 納米流體內(nèi)部的能量傳遞是一個(gè) 非常復(fù)雜的過程 傳統(tǒng)的導(dǎo)熱模型不能解釋納米流體中的傳熱過程 要搞清楚納米流體 的導(dǎo)熱機(jī)理 還需要進(jìn)一步更深入的研究 本文首先對(duì)已經(jīng)報(bào)道的關(guān)于納米流體導(dǎo)熱系數(shù)的研究結(jié)果進(jìn)行了分析總結(jié) 搞清楚 了影響納米流體導(dǎo)熱系數(shù)的各種因素 納米流體的導(dǎo)熱系數(shù)可以看作靜態(tài)導(dǎo)熱系數(shù)與動(dòng) 態(tài)導(dǎo)熱系數(shù)之和 本文綜合考慮影響納米流體導(dǎo)熱系數(shù)的各種因素 分別建立了納米流 體的靜態(tài)導(dǎo)熱系數(shù)模型和動(dòng)態(tài)導(dǎo)熱系數(shù)模型 利用本文建立的理論模型 結(jié)合實(shí)驗(yàn)結(jié)果 對(duì)納米流體的導(dǎo)熱機(jī)理進(jìn)行了研究 搞清楚了影響納米流體導(dǎo)熱系數(shù)的主要因素 對(duì)于 納米粒子具有磁性的納米磁流體 其導(dǎo)熱系數(shù)在外加磁場(chǎng)作用下是各向異性的 目前關(guān) 于這方面的理論研究很少 本文結(jié)合了納米磁流體微結(jié)構(gòu)的動(dòng)力學(xué)模擬以及納米流體的 靜態(tài)導(dǎo)熱系數(shù)模型 對(duì)納米磁流體的各向異性導(dǎo)熱機(jī)理進(jìn)行了研究 首先詳細(xì)分析了納 米磁流體中磁性粒子受到的各種作用力 建立了磁粒子受力模型及運(yùn)動(dòng)方程 在此基礎(chǔ) 上 運(yùn)用動(dòng)力學(xué)方法模擬了在有 無外加磁場(chǎng)作用兩種情況下納米磁流體的微觀聚集結(jié) 構(gòu) 然后利用納米流體的靜態(tài)導(dǎo)熱模型計(jì)算了不同結(jié)構(gòu)的納米磁流體的各向異性導(dǎo)熱系 數(shù) 研究結(jié)果表明 外加磁場(chǎng)作用下磁性粒子沿著磁場(chǎng)方向形成了鏈狀結(jié)構(gòu) 這種鏈狀 結(jié)構(gòu)為流體內(nèi)部的傳熱提供了有效的通路 使得納米磁流體在沿著鏈方向的導(dǎo)熱系數(shù)大 摘要博士論文 于垂直于鏈方向的導(dǎo)熱系數(shù) 納米磁流體導(dǎo)熱系數(shù)的各向異性特征會(huì)隨著外加磁場(chǎng)強(qiáng)度 的增大而變得更加明顯 2 納米流體強(qiáng)化傳質(zhì)研究 關(guān)于納米流體強(qiáng)化傳質(zhì)的研究處于起步階段 研究結(jié)果比較少 本文從理論和實(shí)驗(yàn) 兩個(gè)方面對(duì)納米流體的傳質(zhì)過程進(jìn)行了探索 較為完整地研究了納米流體的強(qiáng)化傳質(zhì)機(jī) 理 1 理論研究方面 分析了懸浮納米粒子的布朗運(yùn)動(dòng)對(duì)于納米流體內(nèi)部傳質(zhì)過程的影響 并根據(jù)熱質(zhì)比 擬理論 得到了納米流體有效傳質(zhì)擴(kuò)散系數(shù)的準(zhǔn)則方程 通過對(duì)納米流體傳質(zhì)過程的理 論分析 搞清楚了影響納米流體傳質(zhì)擴(kuò)散系數(shù)的主要因素 2 實(shí)驗(yàn)研究方面 根據(jù)t a y l o r 分散法的思路 設(shè)計(jì)出了能夠定量測(cè)量納米流體傳質(zhì)擴(kuò)散系數(shù)的實(shí)驗(yàn)系 統(tǒng) 測(cè)量了不同溫度 1 5 c 2 0 2 5 c 條件下羅丹明b 在不同粒子體積份額 0 1 0 5 的c u 水以及c u 乙二醇納米流體中的擴(kuò)散系數(shù) 研究了納米流體中粒子體積份額 溫度 以及基液屬性等因素對(duì)傳質(zhì)的影響 結(jié)果表明懸浮納米粒子的不規(guī)則運(yùn)動(dòng)強(qiáng)化了基液內(nèi) 的傳質(zhì)過程 羅丹明b 在納米流體中的擴(kuò)散系數(shù)要大于其在基液中的擴(kuò)散系數(shù) 且擴(kuò)散 系數(shù)隨著粒子體積份額的增大而增大 當(dāng)粒子體積份額相同時(shí) 擴(kuò)散系數(shù)隨著溫度的升 高而增大 羅丹明b 在c u 水納米流體中的擴(kuò)散系數(shù)要大于其在c u 乙二醇納米流體中 的擴(kuò)散系數(shù) 本文對(duì)納米流體強(qiáng)化傳質(zhì)所做的理論和實(shí)驗(yàn)上的探索性工作 幫助我們搞清楚了影 響納米流體傳質(zhì)的一些主要因素 對(duì)于促進(jìn)納米流體在工程中的應(yīng)用起到了指導(dǎo)作用 3 納米流體光學(xué)特性研究 影響納米流體光學(xué)特性的重要參數(shù)是納米流體的消光系數(shù) 本文從實(shí)驗(yàn)和理論兩個(gè) 方面對(duì)納米流體的消光系數(shù)進(jìn)行了研究 由于納米磁流體有特殊的磁光效應(yīng) 其在光學(xué) 領(lǐng)域的應(yīng)用前景比普通的納米流體更加廣泛 本文用新建的理論模型重點(diǎn)研究了納米磁 流體在外加磁場(chǎng)作用下的光學(xué)各向異性機(jī)理 1 實(shí)驗(yàn)研究方面 根據(jù)薄膜透射原理 建立了可以測(cè)量納米流體消光系數(shù)的實(shí)驗(yàn)方法 首先用該方法 測(cè)量了水在不同波長(zhǎng)下的消光系數(shù) 并與文獻(xiàn)值進(jìn)行了對(duì)比 分析表明該實(shí)驗(yàn)方法適合 測(cè)量納米流體的消光系數(shù) 有較高的精度 然后用該方法測(cè)量了不同粒子體積份額的 f e 3 0 4 水納米流體的消光系數(shù) 為接下來的理論研究提供了實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù) 2 理論研究方面 建立理論模型 引入了t 矩陣算法 考慮納米流體中粒子的聚集結(jié)構(gòu)特性以及粒子 之間的多次散射 建立了一種可以精確計(jì)算納米流體消光系數(shù)的理論方法 用該方法對(duì) i i 博士論文納米流體熱質(zhì)傳遞機(jī)理及光學(xué)特性研究 不同體積份額的f e 3 0 4 水納米流體的消光系數(shù)進(jìn)行了計(jì)算 并與本文的實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了 對(duì)比 計(jì)算結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果符合的很好 為了研究納米磁流體的光學(xué)各向異性機(jī)理 首 先利用本文所建立的動(dòng)力學(xué)方法模擬得到了納米磁流體在外加磁場(chǎng)作用下的微觀結(jié)構(gòu) 然后用本文的理論方法計(jì)算得到了納米磁流體各向異性的消光系數(shù) 利用該方法分析了 粒子粒徑 體積份額 外加磁場(chǎng)等因素對(duì)納米磁流體消光系數(shù)的影響 研究結(jié)果表明 在外加磁場(chǎng)作用下 磁性納米粒子會(huì)沿著磁場(chǎng)方向形成鏈狀聚集結(jié)構(gòu) 正是這種各向異 性的聚集結(jié)構(gòu)導(dǎo)致了納米磁流體的消光系數(shù)出現(xiàn)了各向異性特征 在平行于磁場(chǎng)方向 納米磁流體的消光系數(shù)小于不加磁場(chǎng)時(shí)的值 且消光系數(shù)隨著磁場(chǎng)強(qiáng)度的增大而減小 直到達(dá)到恒定值 在垂直于磁場(chǎng)方向 若入射光的偏振方向與磁場(chǎng)方向平行 納米磁流 體的消光系數(shù)大于不加磁場(chǎng)時(shí)的值 且消光系數(shù)隨著磁場(chǎng)強(qiáng)度的增大而增大 若入射光 的偏振方向與磁場(chǎng)方向垂直 納米磁流體的消光系數(shù)小于不加磁場(chǎng)時(shí)的值 且消光系數(shù) 隨著磁場(chǎng)強(qiáng)度的增大而減小 關(guān)鍵詞 納米流體 納米磁流體 導(dǎo)熱系數(shù) 強(qiáng)化傳質(zhì) 光學(xué)特性 各向異性 消光系 數(shù) i i i a b s t r a c t i n19 9 5 t h ec o n c e p to fn a n o f l u i d sw a sf i r s tp r o p o s e db yc h o iw h o w a sw o r k e da ta r g o n n e n a t i o n a ll a b o r a t o r yo ft h eu n i t e ds t a t e s n a n o f l u i d sr e f e rt oan e wc l a s so fh e a t 缸a n s f 宅r f u i d sb ys u s p e n d i n gn a n o s c a l e dm e t a l l i co rn o n m e t a l l i cp a r t i c l e si nb a s ef u i d s s i n e et 1 1 eb o m o fn a n o f l u i d s i th a da t t r a c t e dt h ea t t e n t i o no fr e s e a r c h e r s a san e w t y p eo ff u n c t i o n a lf l u i d s n a n o f l u i d sh a v es o m es p e c i a lc h a r a c t e r s t h eh e a ta n dm a s st r a n s f e rc h a r a c t e r sa n d t h eo p t i c a l c h a r a c t e ra r et h r e eo ft h em o s ti m p o r t a n tc h a r a c t e r so fn a n o f l u i d s r e p o r t e de x p e r i m e n t a l s t u d i e sh a v es h o w nt h a tn a n o f l u i d sh a v eag o o dp r o s p e c to fa p p l i c a t i o ni nh e a ta n dm a s s t r a n s f e ra n d o p t i c a le n g i n e e r i n g s of a r o u rk n o w l e d g ea b o u tn a n o f l u i d si sn o td e e pe n o u g ht o e x p l a i nt h es p e c i a lc h a r a c t e r so fn a n o f l u i d s f u r t h e rs t u d i e sa b o u tt h ec h a r a c t e r so fn a n o n u i d s a r en e c e s s a r y t h er e s e a r c hw o r ko ft h i sp a p e rf o c u s e so nt h eh e a ta n dm a s st r a n s f e rc h a r a c t e r s a n dt h eo p t i c a lc h a r a c t e ro fn a n o f l u i d s t h em e c h a n i s m so fh e a tc o n d u c t i o n m a s s 脅s 佗ra n d t h eo p t i c a la b s o r p t i o no fn a n o f l u i d sa r ei n v e s t i g a t e dt op r o v i d et h e o r e t i c a lg u i d a n c ef o rt h e a p p l i c a t i o no fn a n o f l u i d s t h em a i nr e s e a r c hw o r ko ft h i sp a p e ri n c l u d e st h ef o l l o w i n g a s p e c t s 1r e s e a r c ho nt h em e c h a n i s mo fh e a tc o n d u c t i o no fn a n o f l u i d s s i n c et h ec o n c e p to fn a n o f l u i d sh a v eb e e np r o p o s e d m a n ya t t e n t i o n sh a v eb e e np a i dt ot h e h e a tt r a n s f e rc h a r a c t e ro fn a n o f l u i d s al o to fe x p e r i m e n t a l r e s e a r c h e sa b o u tt h et h e r m a l c o n d u c t i v i t yo fn a n o f l u i d sh a v eb e e nr e p o r t e d e x p e r i m e n t a lr e s u l t ss h o w e dt h a tt h et h e m a l c o n d u c t i v i t yo fn a n o f l u i d si sr e m a r k a b l yh i g h e rt h a nt h a to fb a s ef u i d c o n s i d e r i n gv a r i o u s f a c t o r s r e s e a r c h e r sh a dp r o p o s e dm a n yt h e o r e t i cm o d e l st o e x p l a i nt h em e c h a n i s mo ft h e t h e r m a lc o n d u c t i v i t yo fn a n o f l u i d s b u tt h e r ei sn o ta p e r f e c tm o d e l t h em e c h a n i s mi ss t i l l u n c l e a r i no r d e rt om a k et h eh e a tc o n d u c t i o nm e c h a n i s mo fn a n o f l u i d sc l e a r f u r t h e rr e s e a r c h i sn e e d e d b a s e do na n a l y z i n gt h er e p o r t e dr e s e a r c h e sa b o u tt h et h e r m a lc o n d u c t i v i t yo f n a n o f l u i d s t h e f a c t o r sw h i c ha f f e c tt h et h e r m a lc o n d u c t i v i t yo fn a n o f l u i d sw e r es u m m a r i z e d t h et h e n n a l c o n d u c t i v i t yo ft h en a n o f l u i d sc a nb er e g a r d e da st h es u mo ft h es t a t i ct h e r m a lc o n d u c t i v i t a n dt h ed y n a m i ct h e r m a lc o n d u c t i v i t y i nt h i sp a p e r b yc o n s i d e r i n gt h ev a r i o u sf a c t o r sw h i c h a f f e c tt h et h e r m a lc o n d u c t i v i t yo fn a n o f l u i d s t h es t a t i ct h e r m a lc o n d u c t i v i t ym o d e la n dt h e d y n a m i ct h e r m a lc o n d u c t i v i t ym o d e lo fn a n o f l u i d sa r ep r o p o s e d t h eh e a tc o n d u c t i o n m e c h a n i s mo fn a n o f l u i d si ss t u d i e db yt h ep r o p o s e dt h e r m a l c o n d u c t i v i t ym o d e la n dt h em a i n f a c t o r sw h i c ha f f e c tt h et h e r m a l c o n d u c t i v i t y o fn a n o f l u i d sa r ef o u n d t h et h e n n a l c o n d u c t i v i t yo fm a g n e t i cn a n o f l u i d si sa n i s o t r o p i ci nt h ep r e s e n c eo fa ne x t e r n a lm a g n e t i c i v 墮主笙塞 納米流體熱質(zhì)傳遞機(jī)理及光學(xué)特性研究 一 f i e l db e c a u s eo ft h em a g n e t i cn a n o p a r t i c l e s a t p r e s e n t f e wt h e o r e t i c a ls t u d i e sa b o u tt h i sh a v e b e e nr e p o r t e d i nt h i sp a p e r c o m b i n i n gt h ed y n a m i c ss i m u l a t i o no fm a g n e t i cn a n o f l u i d s m i c r o s t r u c t u r ea n dt h es t a t i ct h e r m a lc o n d u c t i v i 鑼m o d e lo fn a n o f l u i d s t h ea n i s o t r o p i ch e a t c o n d u c t i o nm e c h a n i s mo fm a g n e t i cn a n o f l u i d si ss t u d i e d f i r s t t h ef o r c em o d e l sa n dn l o t i o n e q u a t i o n so fm a g n e t i cp a r t i c l e sa r ee s t a b l i s h e db yc o n s i d e r i n gt h ev a r i o u sf o r c e sa c t i n go nt h e m a g n e t i cp a r t i c l e s o nt h i sb a s i s t h em i c r o s t r u c t u r e so fm a g n e t i cn a n o f l u i d si nt h ep r e s e n c eo f d i f f e r e n tm a g n e t i cf i e l da r eo b t a i n e db yd y n a m i c ss i m u l a t i o n s t h e n t h ea n i s o t r o p i ct h e r m a l c o n d u c t i v i t yo fm a g n e t i cn a n o f l u i d si sc a l c u l a t e db yt h es t a t i ct h e r m a l c o n d u c t i v i t yo f n a n o f l u i d s t h er e s u l t ss h o wt h a ti nt h ep r e s e n c eo fa ne x t e r n a lm a g n e t i cf i e l d t h em a g n e t i c p a r t i c l e sf o r mc h a i n l i k es t r u c t u r e sa l o n gt h ed i r e c t i o no ft h em a g n e t i cf i e l d t h ec h a i n 1 i l e s t r u c t u r e sp r o v i d ea ne f f e c t i v eh e a tt r a n s f e r p a t h w a yi nt h ef u i ds ot h a tt h et h e m a l c o n d u c t i v i t yo fm a g n e t i cn a n o f l u i d sa l o n gt h ec h a i nd i r e c t i o ni sb i g g e rt h a nt h a tp e r p e n d i c u l a r t ot h ec h a i nd i r e c t i o n t h e a n i s o t r o p i cf e a t u r eo ft h et h e r m a lc o n d u c t i v i t yb e c o m e sm o r e e v i d e n tw i t hi n c r e a s i n gt h ee x t e r n a lm a g n e t i cf i e l ds t r e n g t h 2r e s e a r c ho nt h ee n h a n c e dm a s st r a n s f e ro fn a n o f l u i d s t h es t u d yo fm a s st r a n s f e ro fn a n o f l u i d si si nt h ei n i t i a ls t a g e f e wr e s e a r c h e sa b o u tt h i sh a v e b e e nr e p o r t e d t h i sp a p e rs t u d i e st h em e c h a n i s mo fm a s st r a n s f e ro fn a n o f l u i d s 丘o mb o t l l t h e o r e t i c a la n de x p e r i m e n t a la s p e c t s 1 t h e o r e t i c a lr e s e a r c h t h ee 臟c to fb r o w n i a nm o t i o no ft h es u s p e n d e dn a n o p a r t i c l e so nt h em a s st r a n s f e ro f n a n o f l u i d si sa n a l y z e d b a s e do nt h es i m i l a r i t yt h e o r yo fh e a ta n dm a s st r a n s f e r t h ec r i t e r i o n e q u a t i o no fe f f e c t i v em a s sd i f f u s i v i t yo fn a n o f l u i d si sp r o p o s e d b yt h et h e o r e t i c a la n a l y s i so f m a s st r a n s f e ri nn a n o f l u i d s t h em a i nf a c t o r sw h i c ha f f e c tt h em a s sd i f f u s i v i t yo fn a n o f l u i d s a r ef o u n d 2 e x p e r i m e n t a lr e s e a r c h a c c o r d i n gt o t h ei d e ao ft h et a y l o r d i s p e r s i o nm e t h o d a ne x p e r i m e n t a ls y s t e mf o r m e a s u r i n gt h em a s sd i f f u s i v i t yo fn a n o f l u i d si sd e v i s e d i no r d e rt oi n v e s t i g a t et h ee f f e c to f p a r t i c l ev o l u m ef r a c t i o n t e m p e r a t u r ea n dt h eb a s ef l u i dp r o p e r t i e so nt h em a s sd i f f u s i v i t yo f n a n o f l u i d s w em e a s u r e dt h em a s sd i f f u s i v i t i e so fr h o d a m i n ebi nb o t hc u w a t e ra n d c u e t h y l e n eg l y c o ln a n o f l u i d sa td i f f e r e n tt e m p e r a t u r e s 15 c 2 0 c 2 5 c t h ep a r t i c l e v o l u m ef r a c t i o no ft h en a n o f l u i d si sf r o m0 1 t o0 5 t h ee x p e r i m e n t a lr e s u l t ss h o wt h a t t h em a s st r a n s f e ri nf l u i di ss t r e n g t h e n e db yt h es u s p e n d e dn a n o p a r t i c l e s t h em a s s d i f f u s i v i t y o fr h o d a m i n ebi nn a n o f l u i d si s l a r g e rt h a nt h a ti nb a s ef l u i da n dt h em a s sd i f f u s i v i t v i n c r e a s e sw i t hi n c r e a s i n gt h ep a r t i c l ev o l u m ef r a c t i o n f o ra g i v e np a r t i c l ev o l u m ef r a c t i o n t h e v a b s t r a c t 博士論文 m a s sd i f f u s i v i t yi n c r e a s e sw i t ht h ei n c r e a s i n gt h et e m p e r a t u r e t h em a s sd i f f u s i v i t yo f r h o d a m i n ebi nc u w a t e rn a n o f l u i d si sg r e a t e rt h a nt h a ti nc u g l y c o ln a n o f l u i d s t h ee x p l o r a t o r yw o r ki n t h i sp a p e r0 nt h em a s st r a n s f e ro fn a n o f l u i d sh a sf i g u r e do u tt h e k e yf a c t o r st h a ta f f e c tt h em a s st r a n s f e ro fn a n o f l u i d s t h i sw o r kp l a y sag u i d i n gr o l ei n p r o m o t i n gt h ea p p l i c a t i o no fn a n o f l u i d si ne n g i n e e r i n g 3r e s e a r c ho nt h eo p t i c a lc h a r a c t e ro fn a n o f l u i d s t h ee x t i n c t i o nc o e f f i c i e n to fn a n o f l u i d si sa ni m p o r t a n tp a r a m e t e rw h i c ha f f e c t st h eo p t i c a l c h a r a c t e ro fn a n o f l u i d s i nt h i sp a p e r t h ee x t i n c t i o nc o e f f i c i e n to fn a n o f l u i d si ss t u d i e df r o m b o t he x p e r i m e n t a la n dt h e o r e t i c a la s p e c t s b e c a u s eo ft h es p e c i a lm a g n e t o o p t i c a le f f e c t s t h e m a g n e t i cn a n o f l u i d sa r em o r ea p p l i c a b l ei no p t i c a le n g i n e e r i n gt h a nt h eo r d i n a r yn a n o f l u i d s i nt h i sp a p e r t h eo p t i c a la n i s o t r o p ym e c h a n i s mo fm a g n e t i cn a n o f l u i d si sr e s e a r c h e db yt h e n e wt h e o r e t i c a lm o d e l 1 e x p e r i m e n t a lr e s e a r c h b a s e do nt h ef i l mt r a n s m i s s i o np r i n c i p l e t h ee x p e r i m e n t a lm e t h o df o rm e a s u r i n gt h e e x t i n c t i o nc o e 街c i e n to fn a n o f l u i d si se s t a b l i s h e d t h ee x t i n c t i o nc o e f f i c i e n t so fm ew a t e ra t d i f f e r e n tw a v e l e n g t h sa r em e a s u r e da n dc o m p a r e dt ot h el i t e r a t u r ev a l u e t h er e s u l t si n d i c a t e t h a tt h ep r e s e n tm e t h o di ss u i t a b l ef o rm e a s u r i n gt h ee x t i n c t i o nc o e f f i c i e n to ft h en a n o f l u i d s a n dh a sh i g ha c c u r a c y t h e nt h ee x t i n c t i o nc o e f f i c i e n t so ff e 3 0 4 w a t e rn a n o f l u i d 謝t h d i f f e r e n tp a r t i c l ev o l u m ef r a c t i o n sa r em e a s u r e df o rp r o v i d i n ge x p e r i m e n t a ld a t af o rt h en e x t t h e o r e t i c a lr e s e a r c h 2 t h e o r e t i c a lr e s e a r c h b a s e do nt m a t r i xm e t h o da n dc o n s i d e r i n gt h ep a r t i c l ea g g r e g a t i o nm i c r o s t r u c t u r ea n dt h e m u l t i p l es c a t t e r i n gb e t w e e nn a n o p a r t i c l e s at h e o r e t i c a lm e t h o df o rt h ee x t i n c t i o nc o e f f i c i e n to f m a g n e t i cn a n o f l u i d si sp r o p o s e d b yu s i n gt h ep r o p o s e dm e t h o d t h ei n f l u e n c eo fp a r t i c l e d i a m e t e r p a r t i c l ev 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n c t i o nc o e f f i c i e n to f m a g n e t i cf l u i da l o n gt h em a g n e t i cf i e l dd i r e c t i o ni ss m a l l e rt h a nt h a t w i t h o u te x t e r n a lm a g n e t i cf i e l da n dt h ee x t i n c t i o nc o e f f i c i e n td e c r e a s e s 析t ht h ei n c r e a s eo f t h em a g n e t i cf i e l ds t r e n g t h f o rt h ee x t i n c t i o nc o e f f i c i e n to fm a g n e t i cf l u i dp e r p e n d i c u l a rt o v t 博士論文 納米流體熱質(zhì)傳遞機(jī)理及光學(xué)特性研究 t h em a g n e t i cf i e l dd i r e c t i o n t h e r ea r et w od i f f e r e n tr e s u l t s w h e nt h ep o l a r i z a t i o nd i r e c t i o no f t h ei n c i d e n tl i g h ti sp a r a l l e lt ot h em a g n e t i cf i e l d t h ee x t i n c t i o nc o e f f i c i e n to fm a g n e t i cf l u i di s b i g g e rt h a nt h a tw i t h o u te x t e m a lm a g n e t i cf i e l da n dt h ee x t i n c t i o nc o e f f i c i e n t si n c r e a s ew i m t h ei n c r e a s eo ft h em a g n e t i cf i e l ds t r e n g t h b u tw h e nt h ep o l a r i z a t i o nd i r e c t i o no ft h ei n c i d e n t l i g h ti sp e r p e n d i c u l a rt ot h em a g n e t i cf i e l d t h ee x t i n c t i o nc o e f f i c i e n to fm a g n e t i cf u i di s s m a l l e rt h a nt h a tw i t h o u te x t e m a lm a g n e t i cf i e l da n dt h ee x t i n c t i o nc o e f f i c i e n t sd e c r e a s ew i t h t h ei n c r e a s eo ft h em a g n e t i cf i e l ds t r e n g t h k e yw o r d s n a n o f l u i d s m a g n e t i cn a n o f l u i d s t h e r m a lc o n d u c t i v i t y e n h a n c e dm a s st r a n s f e r o p t i c a lc h a r a c t e r a n i s o t r o p i c e x t i n c t i o nc o e f f i c i e n t v i i 博士論文納米流體熱質(zhì)傳遞機(jī)理及光學(xué)特性研究 目錄 摘 耍 i a b s t r a c t i v 目錄 i x 主要符號(hào)及單位表 x l i i 1 緒論 1 1 1 研究的背景和意義 1 1 2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 2 1 2 1 納米流體導(dǎo)熱系數(shù)研究進(jìn)展 2 1 2 2 納米流體傳質(zhì)特性研究進(jìn)展 1 3 1 2 3 納米流體光學(xué)特性研究進(jìn)展 15 1 3 本文工作的主要內(nèi)容 1 8 2 納米流體導(dǎo)熱系數(shù)研究 2 1 2 1 引言 一2 1 2 2 納米流體靜態(tài)導(dǎo)熱系數(shù)模型 2 1 2 2 1 數(shù)值計(jì)算方法 2 2 2 2 2 修正m a x w e l l 公式 2 8 2 2 3 納米粒子表面的納米層對(duì)導(dǎo)熱的影響 3 2 2 3 納米流體動(dòng)態(tài)導(dǎo)熱系數(shù)模型 3 4 2 3 1 數(shù)學(xué)模型 3 5 2 3 2 納米粒子聚集對(duì)導(dǎo)熱系