随着微流控系统技术的快速发展,微通道内的纳米流体强化传热在生物领域、航空航天领域、汽车领域和光电领域等受到了国内外研究人员的强烈关注。由于功率电子设备的持续小型化,快速有效地解决散热问题已迫在眉睫。同时,从研究人员所得到的结论看来,在外加磁场的作用下,可以进一步改善强化换热效果。但是施加磁场后的换热强化的机理并不清楚,也无法通过合理地设置磁场排布和大小,达到最佳换热效果。因此外磁场下,微通道内对纳米流体的传热将成为很好的研究课题。首先,本文综述了纳米流体的现状,包括稳定性研究、粘度研究、导热性研究和强化换热研究。从已有的资料来看,粒子的直径、体积分数等都会对纳米流体的稳定性和粘度有影响,纳米粒子的体积分数与纳米流体的粘度成正比,而粒径与粘度则成反比,而纳米流体的粘度对传热有着明显的影响。同时在强化传热方面,实验研究传热问题大多是在大尺度的管内进行,是基于湍流的条件下。而考虑到电子设备中的散热芯片体积小,一般都是在层流状态下,这一方面的研究相对较少,特别是微通道内的传热研究比较缺乏。需要进一步的探讨和研究。其次,简单介绍了流体流动的基本方程,简要地叙述了微流体力学的力学方程和数值模拟方法,还介绍了流动的几大模型。并且对本文建立的模型进行方法和边界条件上的介绍。最后对流场中的颗粒进行了受力分析,为第三、四章的模拟打下了基础。第三,研究在外加磁场条件下微通道内纳米流体传热,考虑到微通道的尺寸非常小,因此主要是考虑层流流场对传热的影响。通过建立有效的数值模型以及采用合适的数值模拟方法,分析了有无磁场和磁铁的不同排布情况对流体传热的影响。得到了不同排列方式下的磁通密度图、流场和温度场的分布特征,还分析了不同的磁场强度下,下壁面温度的变化和磁场力在x、y方向上的变化。第四,分析单侧磁场排布、双侧对应磁场排布和双侧交错磁场排布下,微通道内纳米流体传热。得到的结论为:双侧交错磁场对纳米流体传热产生的效果最佳,单侧磁场下的传热效果最不明显,这是因为双侧磁场下,纳米粒子可以向两个方向移动,所产生的扰动较大。而交错磁场下的磁场区域扩大,可以有更好的传热。最后,在第三章的基础上,分析了磁铁磁极、磁场强度、磁铁间隔、纳米流体的体积分数等因素对纳米流体传热的影响。数值模拟发现,当研究时的环境温度在20℃～40℃即低温区时,粒子所受到的磁场力远远大于热泳力和布朗力,此时的布朗运动和热泳力可忽略不计,只需要考虑磁场的作用。当磁铁在微通道上下两侧交错排布,且磁铁之间的距离为0.02mm时,为最佳排布方式。在雷诺数为0.1～10时,磁场强度的提高和纳米流体体积分数的增加都对纳米流体的传热起到了强化作用,且在磁场强度为0.05T,粒子体积分数为2%时,纳米流体的传热效果最明显。