《冪律非牛頓流體介質反常傳熱特性研究》是依託北京科技大學，由鄭連存擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：冪律非牛頓流體介質反常傳熱特性研究
- 依託單位：北京科技大學
- 項目負責人：鄭連存
- 項目類別：面上項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
非牛頓流體介質複雜流動、傳熱傳質過程廣泛出現在自然界和工程生產實際，理解其熱量、質量傳遞特性和機理是進行很多工業設備設計的重要基礎。牛頓流體研究中普遍套用的經典規律（牛頓粘性定律、傅立葉導熱定律、菲克擴散定律等）不能準確描述非牛頓流體介質傳遞過程中力、熱、質輸運的複雜特性和物理機制。項目基於工程熱物理、流體力學及套用數學多學科交叉，冀以邊界層速度場粘性擴散和溫度場熱量擴散比擬理論，從理論分析、數值模擬和實驗研究等多方面來審視非牛頓流體介質輸運過程邊界層速度場、溫度場關聯特性和物理本質，揭示其內在規律，探求描述非牛頓流體介質輸運過程反常傳熱的本構關係及控制方程組；旨在為相關科學研究和工程套用提供依據、思路和方法。
結題摘要
項目走多學科交叉的技術路線，基於近代數學、流體力學和傳熱傳質學中的理論和方法，從理論分析、數值模擬和實驗驗證等方面對於冪律非牛頓流體剪下流動與傳熱問題開展了系統研究，取得了一些創新性研究成果。發表SCI論文60餘篇，出版英文專著一部。按中科院JCR分區統計：一區6篇，二區23篇， 影響因子大於1.0 的46篇(29篇大於2.0，3篇大於3.0，2篇大於5.0)。SCI他引總計400餘次，包括挪威科學與文學院院士Ioan Pop,俄羅斯自然科學院Vladimir V. Uchaikin 院士和Andrei D. Polyanin 院士，巴基斯坦科學院 Hayat院士課題組等。 6篇論文篇論文入選全球前百分之一高被引論文(1%)，其中4篇論文入選全球前千分之一(0.1%) 熱點論文。 項目提出剪下流動與傳熱速度場粘性擴散與溫度場熱擴散比擬原理，依據流體特性對非牛頓流體傅立葉導熱定律進行重構，提出相應流變特性的修正的傅立葉熱傳導定律。推導出修正邊界層能量方程並求解。分析流體粘性係數、導熱係數，輻射、多孔介質、粘性耗散、磁場影響、內熱源、Hall效應、化學反應對速度場和溫度場影響。研究了冪律流體為基液納米流體Marangoni對流及有限厚度薄液膜等複雜流動、傳熱傳質問題，推導出冪律流體為基液的納米流體薄液膜非穩態參數臨界值表達式。研究了具有速度滑移或溫度跳躍條件的納米流體邊界層輸運問題；將分形介質理論、分數階微積分引入粘彈性流體及磁流體力學研究，對典型粘彈性磁流體的剪下流動、傳熱傳質問題分析建模。 提出了修正的分數階導數描述的粘彈性流體傅立葉熱傳導定律和菲克擴散定律本構方程，推導出磁流體多級數時間分數階模型和多孔介質下變粘度分數階微分耦合模型以及浮升力引起的粘彈性流動與傳熱耦合模型，建立了具有速度滑移和溫度跳躍型邊界條件的流動及傳熱模型。出版專著一部: 《Modeling and Analysis of Modern Fluid Problems》(ISBN: 978-0-12-811753-8) Elsevier Academic Press,2017年6月。以研究方法為主線，求解實例相結合，系統闡述了非線性偏微分方程的求解方法及其在不同物理問題中的套用，為從事複雜流動、傳熱傳質等研究的教學和科研工作者提供數理分析的參考。
