1. 研究目的与意义（文献综述）

1.论文选题的目的和意义

热量传递问题普遍存在于与国民经济密切相关的能源、动力、冶金、石油、化工等传统工业领域以及航空航天、电子、核能等高技术领域。在这些工业系统中，无论是对系统输入能量还是将系统产生的能量输送出来的过程都伴随着热量的传递。通过强化热传递过程来提高换热系统的传热速率、降低热量传递过程中的能耗、减小换热设备的体积及成本有着广泛的技术需求和巨大的经济价值，因此强化传热一直是工程传热领域的研究热点。

泡沫金属作为一种新兴多孔介质材料，具有轻质高强度、高导热系数，高比表面积和良好的流体混合能力等优点，在强化传热领域有巨大的应用潜力^[1]。不过泡沫金属在具有优良传热性能的同时，其通道内压降也极大，仅在孔隙率很高时具有工程应用领域可接受的压降。在一些高热流密度设备的散热问题中，考虑到压降的限制，普通泡沫金属的实际换热能力仍不能满足换热强度的需求。纳米流体是以一定方式和比例在传统传热流体中添加纳米级金属或者非金属纳米颗粒形成的具有优良导热特性的新型传热流体，在导热能力上比传统流体有很大提升^[2]。在泡沫金属充填流道内使用纳米流体替换传统传热流体，可以显著提高传热工质导热能力，从而进一步提高强化传热效果。这种新型强化传热方式充分结合泡沫金属的高导热系数、高比表面积、强流体混合能力以及纳米流体的高导热系数优势，在预期上具有双重强化传热性能，是解决高热流密度设备散热问题的一种可行途径。

由于纳米流体与传统流体的热物理特性有很大的差异，纳米流体导热系数和粘度的变化会同时影响其在泡沫金属流道内的流动和传热过程。虽然国内外研究人员对泡沫金属和纳米流体各自的流动和传热特性进行了深入的研究^[3,4]，针对纳米流体在泡沫金属充填流道内的流动和传热特性的研究基本上还是空白，对其强化传热机理尚不清楚。开展纳米流体在开孔泡沫金属内强化传热机理研究,有助于加深对纳米流体和泡沫金属相结合这种新型强化传热方式的认知,为其应用于高热流密度散热器和其他高效换热装置的设计开发提供指导，有利于推动强化传热新技术在工程领域的应用，具有重要的理论意义和工程应用价值。

2. 研究的基本内容与方案

1．基本内容与目标

（1）以开孔泡沫金属内的纳米流体为研究对象，充分考虑纳米颗粒迁移产生的影响，建立能够合理描述纳米流体在开孔泡沫金属内流动传热过程的宏观控制方程；

（2）基于拟建立的宏观控制方程，分析纳米流体在开孔泡沫金属内复杂的流动和热质传输过程对其传热性能的影响规律，揭示其强化传热机理；

（3）通过数值模拟及文献中已有的实验数据验证拟建立的宏观控制方程的有效性，为开孔泡沫金属与纳米流体相结合这种新型强化传热方式的实际应用（高强化发动机冷却，高热流密度散热器）提供可靠的数学工具和科学的理论指导。

3. 研究计划与安排

1. 2017.2.20~2016.3.17，提交文献检索摘要，撰写开题报告，完成网上提交开题报告，整理论文提纲、设计概要；（含校外实习）

2. 2016.3.20~2016.3.31，进行外文翻译，并提交外文翻译译文；

4. 参考文献（12篇以上）

[1]黄媛媛.开孔泡沫金属微结构强化传热性能的数值模拟研究.华东理工大学硕士论文.

[2]徐会金、巩亮、黄善波、屈治国、徐明海.金属泡沫内纳米流体强化传热研究.工程热物理学报 2014年08期.

[3]习常清.开孔泡沫金属的弹塑性变形机制和传热特性研究.太原理工大学硕士论文.