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专利号: 2023112005965
申请人: 西安石油大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-06-16
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种机床主轴动态冷却的固‑液两相纳米流体冷却液优化方法,其特征在于,包括以下步骤:步骤1:使用公开及实测的纳米流体对流传热实验数据,采用聚类方法进行参数变量的敏感性/相关性分析,找出与对流传热特性强相关的纳米流体参数;

步骤2:根据Prasher团簇模型描述纳米颗粒聚合的渗流结构,基于Koo‑Kleinstreuer的热导率knf模型与Masoumi有效粘度μnf模型,代入有限元仿真;

步骤3:采用FLUENT软件及其UDF(User Defined Function)开展基于Lagrangian–Eulerian模型的固‑液两相流体数值仿真,分析纳米流体的工况参数与制备参数中影响导热与对流传热的规律,确定主轴冷却中纳米流体的关键参数;所述的工况参数包括冷却液温度、流速,制备参数包括纳米颗粒材料物性、尺寸大小、体积分数、基底液物性;

步骤4:结合ANSYS软件,开展步骤3中确定的关键参数的正交仿真实验,定性地分析使对流传热系数h具有明显增大趋势的参数优化组合,由此定性地选出纳米流体关键参数的若干优化组合;

步骤5:根据步骤4中纳米流体关键参数的优化组合,依据“两步法”制备纳米流体;所述的步骤5中“两步法”制备纳米流体具体为:

5.1)将金属、金属化合物纳米固体颗粒,按照体积分数加入基底液;

5.2)加入分散剂,使用磁力搅拌器对纳米颗粒悬浮液进行搅拌,采用功率110W、频率40±5kHz的超声脉冲振荡设备对悬浮液超声波振荡30min以上,使纳米颗粒均匀分散;

步骤6:针对步骤5中制备的纳米流体进行对流传热实验,横向比较纳米流体的实验结果,定量的选择具有最大平均对流传热系数h的纳米流体。

2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述的步骤6具体为:

6.1)利用螺纹式温度传感器测量螺旋盘管进液口与出液口的流体温度;将磁吸式温度传感器安装在铜质螺旋盘管顶部及底部的等距轴向位置;

6.2)测量螺旋盘管进液口与出液口之间的温度差,计算流入与流出螺旋盘管的冷却液的热能变化;结合实测的螺旋盘管外壁温度梯度,获得冷却液与管壁间的平均对流传热系数;横向比较纳米流体的实验结果,选择具有最大平均对流传热系数的纳米流体。