随着内燃机热负荷的提升,内燃机冷却油腔中需要带走的热量不断增大,现有冷却剂的导热能力已不足以及时将高热负荷内燃机冷却油腔中的热量排出内燃机外,而纳米流体具有较常规流体高的热导率,可考虑用其解决上述问题。向常规流体中加入少量体积分数固体纳米颗粒形成的纳米流体,能极大地增强常规流体的热传输性能。纳米流体热导率高于常规流体的主要原因是由于纳米颗粒的表面效应以及固体颗粒的高热导率。目前纳米流体在润滑、换热、吸附等工业领域的应用已非常广泛。本课题主要从纳米颗粒热导率提升机理和纳米流体在冷却剂中的应用展开研究。本文主要采用分子动力学方法进行模拟计算,并将结果与对应的文献值、实验值及常用的几种预测模型进行分析比较。首先对体系进行建模,本文所建模型包括:Cu-Ar纳米流体模型、Cu-水纳米流体模型和三种醇类（Ethanol/Ethylene Glycol/1,2Propylene Glycol）与水混合的Cu纳米流体模型。接下来对体系赋予力场,分别对Cu纳米颗粒采用了LJ-12-6和EAM势函数,水分子采用SPC/E模型,醇分子采用PCFF力场参数,并分别采用平衡分子动力学（EMD）和非平衡分子动力学（NEMD）对热导率进行计算,重点开展了体积分数、颗粒尺寸及颗粒表面吸附层对热导率影响的计算,醇类计算过程中还考虑了浓度对热导率的影响。计算结果表明,纳米流体热导率与纳米颗粒体积分数变化呈正相关,与纳米颗粒尺寸变化呈负相关。本文计算的几种纳米流体中颗粒体积分数对热导率提升最高可达32.1%,颗粒尺寸对热导率提升最高可达35%;纳米颗粒表面存在一个吸附层,如0.7 nm的纳米颗粒表面存在厚度大约为0.5 nm左右的不逃逸层,该吸附层是纳米流体热导率提升的主要原因,还发现吸附层厚度随颗粒尺寸增大而减小且与热导率呈正相关。计算分析了Cu-Ar纳米流体颗粒体积分数对热导率的影响,发现EMD计算的热导率结果略高于NEMD的计算结果;颗粒尺寸计算中NEMD结果大于EMD结果。对热导率按成分进行分解,发现基液Ar成分对体系热导率贡献最大,Cu颗粒本身以及Cu-Ar交叉部分对纳米流体热导率贡献较小;对热导率根据Green-Kubo公式按作用项分解,发现Cu原子间使用LJ势函数时跟碰撞（V）相关项（PV、KV、VV）对热导率的贡献起主要作用,部分焓项（h）以及PP、KK项对热导率贡献很小,并且对热导率随着颗粒尺寸增大而减小起着阻碍作用,而KP项基本保持恒定,但在使用了EAM势函数的体系中,KP和PP的贡献是相对较高的。还发现Cu原子间使用EAM势函数的结果精度高于使用LJ势函数。对Cu-水和几种醇类的纳米流体的计算结果分析发现,Cu-水纳米流体热导率提升规律与Cu-Ar纳米流体相似。Cu-水纳米流体中,颗粒表面吸附层区域H（Water）、O（Water）原子的排列不同,O原子更靠近颗粒表面,H原子较为远离。接下来计算分析了不同浓度Ethanol/EG/PG-水溶液及将其作为基液形成的纳米流体的热导率,结果表明醇类溶液热导率随水比重的增加而增大,这主要是由于随着水比重的增加,体系温度梯度逐渐降低,导致流体在导热过程中热阻减小,能量损失随之减小,导热能力变强造成的。对醇类-Cu纳米流体分析发现,纳米颗粒对醇类分子和水分子的作用力与两种分子的含量多少关系不大;颗粒表面吸附层存在分层现象,醇类分子在内层,水分子在外层。分层现象主要体现在水分子密度最大层,其中Ethanol纳米流体中的吸附层分层明显,水分子密度最大层在r=2 nm处;其次是PG纳米流体中NP的分层,水分子密度最大层在1.8 nm处;最后是EG纳米流体,水分子密度最大层大约在1.5 nm处,相对于前两者较为提前。还发现水分子密度最大层距离颗粒表面越近,醇类纳米流体的热导率越高;吸附层的存在是醇类纳米流体热导率提高的重要原因。