平行微通道系统中纳米流体的颗粒与热水力分布不均

微尺度多通道器件中的流体分布不均需要深入理解，以实现优化的流动与传热特性。我们利用欧拉-拉格朗日双相模型进行了详尽的计算研究，以理解平行微通道系统中纳米流体的浓度与热水力分布不均。研究表明，在此类复杂流动域中，纳米流体不能视为均匀单相流体，有效属性模型严重失效于预测性能参数。为理解颗粒相分布，提出了一种新颖的浓度分布不均因子。观察到颗粒分布未必遵循流动模式，导致比均匀模型预期更高的热性能。颗粒分布不均被确证源于多种迁移与扩散现象，如斯托克斯阻力、布朗运动、热泳漂移等。阐明了颗粒分布对冷却性能的影响，并观察到智能流体效应（最大温度幅值降低），提出了预测此类流动几何中增强冷却性能的数学模型。文章清晰地展示了离散相方法在纳米流体热水力建模中的有效性，并揭示了纳米流体在复杂流动域中的行为。