Registration Number
0826U003745, PhD dissertation
Status
Доктор філософії
Date
04-09-2026
popup.evolution
o
Title
Influence of Controlling Parameters on the Thermophysical and Optical Properties of Fullerene C60-Based Nanofluids and Associated Transport Phenomena.
Author
Nikita Khliiev,
popup.head Volodymyr Hotsulskyi
popup.opponent Mykola Polietaiev
popup.opponent Maksym Lazarenko
popup.review Yurii Nitsuk
popup.review Svitlana Orlovska
popup.rada
Odesa I.I. Mechnikov National University
Description
Дисертаційна робота присвячена встановленню закономірностей впливу управляючих параметрів на теплофізичні та оптичні властивості нанофлюїдів на основі фулерену С60, а також процеси переносу імпульсу і теплоти в них. Актуальність роботи зумовлена перспективністю використання нанофлюїдів як теплоносіїв у сонячній енергетиці, а саме у комбінованих фотоелектричних/теплових колекторах, теплоенергетичних системах та системах відновлювальної енергетики, а також недостатньою вивченістю взаємозв’язку між управляючими параметрами нанофлюїдів на основі фулерену С60 та їх теплофізичними властивостями й процесами переносу з ними.
Об’єктом дослідження є нанофлюїди на основі фулерену С60 та процеси переносу в них.
Предметом дослідження є закономірності впливу управляючих параметрів (концентрації наночастинок, температури, структурного стану системи) на теплофізичні, оптичні властивості нанофлюїдів та характеристики процесів переносу в них.
Метою роботи є встановлення фізичних закономірностей впливу управляючих параметрів на теплофізичні та оптичні властивості нанофлюїдів на основі фулерену C60 і процеси переносу в них.
Для досягнення поставленої мети вирішено такі задачі:
– проаналізовано сучасний стан досліджень теплофізичних, оптичних властивостей нанофлюїдів та процесів переносу в них;
– розроблено технологію отримання нанофлюїдів на основі вуглеводнів та фулерену С60, сформовано комплекс експериментальних методів дослідження впливу управляючих параметрів на теплофізичні й оптичні властивості нанофлюїдів на основі С60 та процеси переносу з ними;
– досліджено вплив температури та концентрації фулерену С60 на оптичні та теплофізичні властивості нанофлюїдів на основі вуглеводнів;
– проаналізовано вплив температури та концентрації фулерену С60 на процеси переносу імпульсу та теплоти при течії нанофлюїдів у різних режимах;
– виконано чисельне моделювання процесів переносу у плоскому PV/T-колекторі з нанофлюїдом на основі С60 з прямою абсорбцією сонячного випромінювання.
Методи дослідження. У роботі використано стандартні експериментальні методи визначення теплофізичних та оптичних властивостей нанофлюїдів, а також метод рентгеноструктурного аналізу. Використано оригінальні експериментальні методи дослідження калоричних властивостей нанофлюїдів та процесів переносу імпульсу та теплоти при течії нанофлюїдів у каналі. Для обробки результатів застосовано методи статистичного аналізу та узагальнення. Для аналізу процесів переносу у нанофлюїдах застосовано теоретичні та чисельні методи, зокрема методи обчислювальної гідродинаміки. Для інтерпретації отриманих результатів та формулювання наукових висновків застосовано методи формалізації, порівняння та логічного аналізу, що дозволило встановити взаємозв’язки між управляючими параметрами та властивостями досліджуваних систем.
Наукова новизна одержаних результатів полягає у встановленні взаємозв’язку між структурними, теплофізичними та оптичними характеристиками нанофлюїдів на основі фулерену C60 та визначенні їх впливу на процеси переносу.
У першому розділі проаналізовано сучасний стан досліджень теплофізичних та оптичних властивостей нанофлюїдів, а також процесів переносу в них. Розглянуто основні механізми впливу наночастинок на макроскопічні властивості рідин, зокрема роль міжфазної взаємодії, броунівського руху, агломерації та структурних ефектів. Проаналізовано вплив концентрації, температури, розміру та форми наночастинок на теплопровідність, в’язкість, теплоємність та оптичні характеристики нанофлюїдів. Окрему увагу приділено нанофлюїдам на основі вуглецевих наноструктур, зокрема фулерену С60, та перспективам їх використання у системах прямого поглинання сонячного випромінювання у комбінованих фотоелектричних/теплових колекторах.
У другому розділі обґрунтовано вибір об’єктів дослідження, розроблено технологію приготування нанофлюїдів на основі тетраліну і технічного парафіну з фулереном С60, а також сформовано комплекс експериментальних методів дослідження. Наведено методики визначення теплофізичних, оптичних та структурних властивостей нанофлюїдів, а також методи дослідження процесів переносу імпульсу та теплоти. Для аналізу процесів переносу та характеристик фотоелектричних/теплових колекторів розглянуто застосування методів чисельного моделювання та обчислювальної гідродинаміки (CFD).
У третьому розділі виконано комплексне експериментальне дослідження теплофізичних, оптичних і структурних властивостей нанофлюїдів на основі С60. Досліджено вплив концентрації С60 на спектральні характеристики нанофлюїду та показано перспективність системи тетралін/С60 для застосування у комбінованих фотоелектричних/теплових колекторах зі спектральним розділенням сонячного випромінювання. Встановлено, що введення фулерену С60 призводить до зростання динамічної в’язкості нанофлюїду на основі тетраліну, тоді як густина, теплопровідність і питома теплоємність у межах похибки вимірювання практично не змінюються.
Registration Date
2026-07-17
popup.nrat_date
2026-07-17 / 2026-10-20
