冰蓄冷技术可以有效解决电网供应中的“峰谷负荷”现象，提高能源的利用效率。纳米流体能够显著改善冰蓄冷系统中的过冷现象及传热性能，得到广大科研人员的青睐。为进一步了解添加纳米材料对基液凝固过程和热物理性质的影响。同时，考虑到过冷流体易与容器壁面接触而成核凝固，采用传统接触式测量过冷流体的表面张力难度大。本文通过冷冻实验对氧化石墨烯纳米流体的凝固特性进行研究，采用声悬浮技术结合图像识别技术，非接触测量过冷状态下氧化石墨烯纳米流体的表面张力，主要的研究内容和结论如下:

(1)为制取稳定性良好的纳米流体，设计L_9(3~3)正交试验。采用超声分散的方法制备了0.02 wt%、0.05 wt%和0.08 wt%氧化石墨烯纳米流体，分析超声振荡功率和超声分散时长对纳米流体稳定性的影响。以Zeta电位为纳米流体稳定性的主要衡量标准，确定出最佳制备方案。

(2)在-18.0℃的冷冻温度下，对去离子水和0.02 wt%、0.05 wt%及0.08 wt%氧化石墨烯纳米流体进行冷冻实验。所测流体的过冷度分别为6.8℃、2.4℃、3.0℃和1.9℃，通过“经典成核”理论验证添加氧化石墨烯纳米材料具有促进基液成核作用。同时，基液中添加氧化石墨烯纳米材料能够提高蓄冷速率，纳米流体冷却凝固所需的时间相较于去离子水分别缩短了8.7%、20.6%和28.9%。

(3)推导出重力作用下，平面驻波场内声悬浮液滴所需的最小声压幅值为2553Pa。谐振腔内空气温度在-10～20℃范围内变化，悬浮液滴所需的最小声压幅值的变化率为2.74%、所受的最大声辐射力的变化率为30.98%。

(4)采用声悬浮液滴振荡法非接触测量流体的表面张力。通过图像识别技术获取悬浮液滴的振荡信息，确定液滴的振荡模式为2;使用快速傅里叶变换进行频谱分析，得到液滴的振荡频率;以10.0℃流体的表面张力为基准，确定液滴的形状修正系数a，完成修正后Rayleigh方程中各待定参数的确定。

(5)测量-7.0～10.0℃去离子水的表面张力，测量结果与参考值的平均偏差在±0.37%以内，相对偏差小于0.51%，验证了声悬浮液滴振荡法测量流体表面张力的可行性，并适用于过冷流体的表面张力测量。

(6)测量了-7.0～10.0℃、0.02～0.12 wt%氧化石墨烯纳米流体的表面张力。其表面张力呈现随质量浓度的增大而增大、随温度的升高而减小的变化趋势，这与氧化石墨烯纳米材料的表面亲水官能团导致纳米颗粒在液滴内的分布情况有关。此外，0.05～0.12 wt%纳米流体的表面张力随温度的变化存在位于0℃附近的拐点。