【摘 要】
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伴随当前电子器件向着微型化与集成化的发展,传统散热器件与低导热性能流质的热管理参数已经难以适应当前高热流密度器件的散热需求,严重影响芯片工作时的性能与可靠性。而拥有小体积特点的微通道散热器件与拥有高散热性能的纳米流体相结合,被认为是解决存在空间限制下的高热流器件散热问题的高效方案。作为一种新型散热工质的纳米流体,其粘度与导热系数是作为运用在传热场景下的两个重要热物理参数,关系着散热设备的运输效率与
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伴随当前电子器件向着微型化与集成化的发展,传统散热器件与低导热性能流质的热管理参数已经难以适应当前高热流密度器件的散热需求,严重影响芯片工作时的性能与可靠性。而拥有小体积特点的微通道散热器件与拥有高散热性能的纳米流体相结合,被认为是解决存在空间限制下的高热流器件散热问题的高效方案。作为一种新型散热工质的纳米流体,其粘度与导热系数是作为运用在传热场景下的两个重要热物理参数,关系着散热设备的运输效率与散热效率。伴随纳米级颗粒的加入,流体展现出非常规的特性,运用实验手段观测其机理变得艰难,而流体各项热物性参数变化也难以通过宏观悬浮液公式去预测。因此,本文利用分子动力学,以Fe3O4-H2O纳米流体作为研究对象,模拟计算纳米流体的输运参数以及机理研究,本文主要研究结果如下:(1)利用MD方法模拟分析Fe3O4-H2O纳米流体的导热系数时,分析模拟条件变化对导热系数变化的影响,当温度上升与体积分数增加后纳米流体的导热系数计算结果呈现增长趋势。在同等条件下,当颗粒粒径减小,数量增加,比表面积增加,体系中的导热系数均得到提升。使用两步法制备纳米流体,并测量其导热系数后与MD模拟值对比发现,MD模拟计算结果具有准确性。(2)利用MD方法模拟分析Fe3O4-H2O纳米流体的粘度时,分析纳米流体的粘度值与温度、体积分数以及纳米颗粒粒径、形状等因素之间的关联关系。纳米流体的粘度值与温度的变化相反,随着温度的升高而降低;相较最低条件温度(290K),相对粘度随温度升高,总体呈现增长趋势。当体系的体积分数增大时,纳米流体的粘度,相对粘度随着体积分数的增加而增大。在选取更大比表面积纳米颗粒后,纳米流体的相对粘度得到进一步提升增加,与纳米流体粘度受比表面积影响情况保持一致。(3)通过研究纳米流体的径向分布函数与颗粒附近基液数密度中发现,加入纳米颗粒后,基液会在颗粒表面形成液体吸附层,说明纳米流体相对基液结构性质发生变化。还在研究纳米流体的扩散系数发现,在基液中加入颗粒后,会导致扩散系数增加,并且随着温度的升高扩散系数也会增大与液态水的扩散系数变化情况相同。
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