纳米流场中纳米颗粒动态行为的激光散斑监测(4)
如果颗粒布朗运动的速度很小，热传导的时间远小于颗粒迁移需要的时间，则在悬浮液内温度分布主要由于热传导引起，颗粒迁移可以忽略;当热传导时间和颗粒迁移时间相当时，显然因颗粒迁移引起的悬浮液内的热量传递与热传导相当。从式(2.3)可以得出，纳米颗粒布朗运动速度达到每秒几米时，热传导时间和颗粒迁移时间量级相当，相应的颗粒迁移引起的热量传递就不能忽略。为了给出个量级的概念，用分子模拟来估计纳米颗粒布朗运动速度的数量级，其表达式为
（2.4）
式中R为气体常熟，M可用下式来计算
（2.5）
为颗粒密度，N=6.02 。从以上公式可以看出，随着颗粒粒径的减小，布朗运动速度增加。很明显，这时因颗粒布朗运动引起的热量传输就与热传导可比拟了。
Gupte等[12]采用数值模拟的方法，研究了单分散固体颗粒悬浮液内因颗粒运动引起的微对流，得到微对流对悬浮液导热系数的贡献可表示为
（2.6）
其中Pe是等价Peclet数，与悬浮液的固相体积含量、颗粒孔径、颗粒运动速度和分散介质的热物性关系式为
Pe= （2.7）
L是特征尺度，L和颗粒的粒径d及固相体积含量 有关，可根据下式确定。
= （2.8）
可见L和颗粒粒径成正比，和固相体积含量的立方根成反比。对于不同的分散介质，其热物性不同，纳米颗粒的布朗运动对其悬浮液的有效导热系数影响也不同。
3. 散斑计量技术在流体速度测量中的应用
3.1 激光测量流体速度的方法
随着计算机技术、数据采集技术、激光技术和图像处理技术的发展，对于流体流速的测量方法也相继发展出很多种。其中以光学为主的测量技术，如激光多普勒测速法(LDV)、粒子成像测速法(PIV)、激光散斑测速法(LSV)等由于对于流场无干扰，同时具有高空间和时间分辨率等优点得到了较快发展和应用。而且，这些激光测量技术的不断发展也促进了人们进一步认识如纳米流体这样的多相流体提供了很好的测量工具，并促进了多相流体的理论发展
3.1.1激光多普勒测速技术(LDV)
多普勒效应是由于波源或观察者的运动而出现观测频率与波源频率不同的现象。由澳大利亚物理学家J.Doppler1842年发现的。
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