纳米流体冲击射流冷却是一种高热流密度条件下的先进强化换热技术，其靶面冲蚀磨损问题对于系统的高效可靠运行具有重要影响，是该技术进一步发展中亟需解决的关键问题。本项目首先建立了纳米流体冲击射流流动换热分析方法，分析了射流流场结构和换热特性，讨论了几何、流动和物性参数对于流动换热特性的影响规律，并获得了关键性能参数的关联式；对合成射流条件下的纳米流体冲击射流冷却进行分析，获得了不同入口速度波形射流的流动换热特性，尤其分析了波动频率对换热性能的非线性影响规律，同时分析了靶面温度均匀性的控制方法，得到了工况优化匹配方案；对通道内流动换热问题进行了流动换热和熵产分析，重点讨论流体工质非牛顿特性影响下的流动结构演变及换热特性；构建了三维流动换热分析与智能优化算法相耦合的自动优化设计方法，采用采用模式识别算法控制计算和迭代过程，使得强化换热性能得到了大幅提升，为三维流动换热复杂问题的优化提供有效借鉴；构建了纳米流体冲击射流流动换热特性和冲蚀磨损性能实验装置及实验方法，在实施中可综合考虑不同喷嘴与靶面间距离、冲蚀角度、脉动形式以及不同热量等诸多因素对于实际冲蚀磨损的影响，通过不同靶材和纳米流体工质以及不同工况条件下的射流冲击实验结果的比较分析，实现工况的优化匹配，并为纳米流体冲击射流工程应用中材料寿命评估提供依据；构建纳米流体冲击射流热流固耦合分析方法，基于流场中纳米颗粒运动特性，在流动换热分析基础上，重点讨论靶面冲蚀磨损性能的演变规律和机理，得出靶面冲蚀速率受射流速度、局部冲击角度和流体切削角度的共同影响，在靶面驻点区边缘出现极大值，沿出流方向呈现波动式下降趋势，过程中出现多个局部较大值；综合考虑纳米流体冲击射流换热性能，泵功和靶面冲蚀速率，进一步提出了综合性能评价指标，并获得了其参数关联式。本研究将为纳米流体冲击射流系统的高效可靠运行和优化设计提供基础理论和数据支持，并推动其实用化进程。 2100433B