近年来,我国能源紧缺问题严重。水作为最常用的蓄冷介质,因其自身物理性质限制导致系统的COP较小,因此急需新的替代工质;与此同时,目前市场上无机纳米颗粒与亚微米级胶乳复合而成的新型智能涂料日益增多,其在干燥过程中由于粒子迁移导致的涂层结构不均匀问题也亟待解决。而纳米流体自出现至今,其良好的传热性能已得到诸多科研人员的验证,因此有望将其应用于相变蓄冷领域,成为新一代蓄冷工质。本课题致力于对纳米流体降温过程中的布朗运动和相变温度进行研究,有助于深入分析其相变特性,早日实现这一美好愿景,因此具有重要的现实意义探索。同时,对纳米流体的布朗运动现象进行深入研究也有助于进一步精确解释涂料干燥过程中的纳米粒子迁移现象,推动纳米涂料制造和使用技术的进一步优化。本课题利用低温显微镜对不同粒径(50、100、500nm)和不同浓度(0.01%、0.05%、0.1%)的Al2O3-H2O纳米流体内部颗粒的布朗运动进行分析,总结了降温过程中,纳米颗粒团聚体的表面积、直径、以及单个纳米颗粒团聚体运动轨迹、速度随着时间和温度的变化关系,由此对其分散性进行评估;同时拟合得到各参数变化过程中近似符合的函数关系;并将实验扩散系数与理论扩散系数进行对比。此外,还对粒径为500nm,质量分数为0.01%、0.05%、0.1%,降温速率为1、5、10℃/min时Al2O3-H2O纳米流体的相变过程进行试验研究,探讨降温速率和Al2O3浓度对纳米流体冰点的影响,以及其冰点的概率分布规律。结论如下：(1)在降温过程中,显微镜整个视野范围内纳米颗粒团聚体的平均和最大直径、面积随时间、温度的变化近似服从正弦分布;(2)当降温速率为1℃/min,粒径分别为50、100、500nm时,对于相同粒径的Al2O3-H2O纳米流体,质量分数不同,其呈现最佳分散性的时刻和温度也不同。当质量分数为0.01%时,不同粒径(50、100、500nm)呈现最佳分散性的时刻和温度值依次为t=366s,T=8.7℃;t=428s,T=5.7℃;t=497s,T=6.7℃;当质量分数为0.05%时,对应分散性最好的时刻和温度值依次为t=624s,T=5.2℃;t=1002s,T=1.6℃;t=361.5s,T=9.6℃;(3)将实验扩散系数与理论扩散系数进行对比,扩散系数的实验值均小于理论值。(4)对实验过程中Al2O3-H2O纳米流体的冰点概率分布进行拟合可知,其冰点概率分布近似符合高斯分布。(5)由拟合曲线峰值可知,纳米颗粒的粒径为500nm,质量分数为0.1%,降温速率分别为1、5、10℃/min冰点随降温速率的增加先升高后降低。(6)当纳米颗粒的粒径为500nm,质量分数为0.05%和0.01%,降温速率分别为1、5、10℃/min时,冰点均随降温速率的增加而降低。(7)对于粒径为500nm,不同质量分数(0.01%、0.05%和0.1%)Al2O3-H2O纳米流体,当降温速率不同时,冰点随质量分数的变化规律也不同。当降温速率为1℃/min时,冰点随质量分数的增大而降低;降温速率为5℃/min时,冰点随质量分数的增大先降低后升高;降温速率为10℃/min时,冰点随质量分数的增大而升高。综上所述,纳米流体内部颗粒在布朗运动过程中平均和最大直径、面积变化呈现正弦规律;降温速率增加会导致冰点降低,且冰点概率分布近似符合高斯分布。因此深入研究纳米流体冻结过程中的传热和布朗运动,对于将其应用于强化传热、解决涂料中颗粒迁移问题,探讨其优化现存工业问题可行性具有重大意义。