颗粒烧结多孔芯蒸发/沸腾换热的实验研究

以水为工质,在热管工况（真空减压条件）下对具有不同颗粒种类（电解粉和水雾粉）、颗粒直径和多孔芯厚度的铜粉颗粒烧结多孔芯进行了蒸发/沸腾换热实验研究。结果表明：随着热流密度的上升,换热系数先上升后下降;在孔隙率一定的情况下,存在最优多孔芯厚度使得蒸发/沸腾换热性能最佳;当多孔芯厚度一定时,在热流密度不是很大时存在着最优孔...     

低温流体在多孔表面的池沸腾研究综述

低温流体尤其是液氮在航天、电子冷却、低温生物医疗与超导磁体与电缆等领域有着广泛的应用.文中对光滑与多孔表面上的流体核态沸腾换热与临界热流密度的研究进行了归纳；总结了低温流体池沸腾的研究现状；比较了低温流体与常见制冷剂以及水在物性上的主要差异；综合分析了加热表面材料、多孔层厚度、孔隙率、烧结颗粒直径、平均孔隙直径与压力等...     

三维非等温多孔层的红外测温误差分析

以太阳能多孔吸热器等热利用系统为研究背景,针对多孔层表面的红外测温问题,基于反向蒙特卡罗法建立了三维非等温各向异性散射多孔层的红外测温模型,讨论了散射类型、多孔层厚度、基材发射率、孔隙率、孔径等物理性质和结构参数对红外测温误差的影响,提出了一种多孔层表面温度的反向计算方法。结果表明,将红外温度的实验测量值视作多孔表面温度会导致一定误差;后向散射可削弱高温背景辐射,从而减小探测温度较高时的误差,但增大了探测温度较低时的误差;高孔隙率(大于0.93)会造成测温误差迅速增大;测温误差小于2%时的参数范围如下:多孔层厚度为14~27mm,基材发射率为0.33~0.81,孔隙率为0.86~0.93,孔径为1.5~2.8mm。     

多尺寸颗粒堆积多孔介质床有效直径研究

本文针对多尺寸颗粒堆积组成的多孔介质碎片床,研究其冷却性分析模型中有效直径的选取准则。基于Ergun方程和针对性实验,验证多尺寸颗粒组成的多孔介质床的有效直径及其相关计算方法。研究结果表明,多孔介质碎片床的有效直径与流体在多孔介质内的流动雷诺数有关,当雷诺数较低时(Re_p7),面积平均直径可以表征多孔介质的有效直径;随着流动雷诺数的增加(Re_p7),长度平均直径更加接近其有效直径。     

非固结多孔介质干燥的双尺度孔道网络模型与模拟

以农产品颗粒物料中常见孔隙直径范围(10~(-4)～10~(-3) m)的非固结多孔介质为研究对象,运用孔道网络方法和传递过程原理等知识,建立了考虑骨架吸湿、汽相对流、温度梯度和孔道结构特征等因素对干燥过程影响的非固结多孔介质双尺度孔道网络干燥模型,并进行了相应的干燥实验.模拟与实验结果表明:该模型可有效模拟非固结多孔介质的干燥过程;非固结多孔介质的孔隙率、直径(包括粒径与孔径)分布对干燥的影响十分显著,孔隙率越大,物料干燥越快,达到相同湿含量干燥所需时间越短;直径分布的不均匀程度越高,干燥所需时间越长,物料湿含量分布的差异也越大。对于窄筛分农产品颗粒物料,进行干燥计算时可以采用同一直径分布代替实际分布.     

使用条件生成对抗网络生成预定导热率多孔介质

多孔介质在工程领域中的应用非常广泛,其中有效导热率和孔隙率为多孔介质材料非常重要的性质,得到一个符合需要的有效导热率和孔隙率的多孔介质材料具有重要意义.本文使用四参数随机生成方法制作了训练数据集,搭建了一个条件生成对抗网络(CGAN),使用预定的有效导热率和孔隙率作为输入,生成一个满足输入条件的多孔介质结构.特别地,由于多孔介质的孔隙结构分布对材料的有效导热率影响巨大,提出局部结构损失函数参与网络训练,使得网络更好地学习到孔隙分布与导热率之前的关系.通过使用格子Boltzmann方法验证神经网络生成的多孔介质结构的有效导热率,结果表明该方法能够快速且准确地生成预定参数的多孔介质结构.     

基于光谱分析的植物叶片仿生伪装材料设计

利用植物单叶光谱模型PROSPECT分析了植物叶片结构和组分对其反射光谱的影响.结果表明,模拟植物叶片反射光谱的仿生伪装材料应具有粗糙表面和疏松多孔结构,基体材料的折射指数应接近植物叶片且在400～2 500 nm之间基本不变,成分中应含有叶绿素和水并严格控制C-H键的含量.依据上述原则,设计了一种由粗糙透明防水表面、叶绿素、水和多孔材料四层构成的新型仿生伪装材料.验证实验表明,上述四层简单复合后的反射光谱即呈现出与植物叶片一致的反射光谱特征,相似度可达0.988 1,且经过三个月的日照后,其反射光谱特征不变,显示了较好的耐候性.该伪装材料与植物叶片光谱相似度高,耐候性好,有望成为对抗高光谱侦察的有效手段.     

多孔介质内颗粒流动特性及其对传热影响的模拟研究

研究采用CFD-DEM方法结合DEM耦合对流与导热的传热模型,对三维不规则孔隙结构多孔介质内细颗粒与孔隙流体的流动及传热特性进行数值模拟。结果显示,颗粒在流体的裹挟下由静止逐渐加速,多孔介质内部温度场、瞬时流体速度大小及方向随着细颗粒与流体的充分混合及颗粒间的弹性碰撞而发生变化。低孔隙率下颗粒易发生沉积,运动轨迹缩短。小孔隙率加速了由热颗粒引起的热传递过程,孔隙内温度上升较快。随着孔隙率增大,颗粒瞬时轴向和径向速度增大,且流动主要沿轴向进行,大孔隙率下颗粒间法向和切向接触力及颗粒拟温度较低,且对单颗粒运动轨迹有显著影响。     

梯度穿缝型双孔隙率多孔材料的吸声性能

在传统单一孔隙率多孔材料中引入宏观尺度的周期性梯度穿缝结构设计,构造出梯度穿缝型双孔隙率多孔材料,其包含多孔材料基体微孔尺度与穿缝尺度两个尺度。采用分层等效的理论建模方法,将复杂梯度渐变问题变为多层均匀等效层叠加问题。针对不同特征尺寸的多孔材料薄层,分别采用低、高两种渗透率对比度双孔隙率理论,给出了其等效密度和动态压缩系数,再应用传递矩阵方法得到了相邻薄层之间的声压和质点速度传递关系并求得其表面声阻抗,从而建立了梯度穿缝型双孔隙率多孔材料的吸声理论模型。发展了多尺度材料声学有限元数值模型,在所考虑的100~3000 Hz频段范围内数值模拟结果完全吻合理论模型结果。理论与模拟分析了多尺度结构参数对双孔隙率多孔材料吸声性能的影响,结果表明引入多尺度梯度结构设计能够显著提高单一孔隙率多孔材料的吸声性能,且穿缝尺度比穿缝梯度影响更为显著;精细数值模拟获得的声压和能量密度分布云图揭示了多尺度结构设计的吸声增强机制。该工作可用于指导双孔隙率多孔材料的多尺度结构设计,从而提高多孔材料的中低频吸声性能。      

三维有序排列多孔介质对流换热的数值研究

利用CFD软件数值研究了颗粒三维有序堆积多孔介质的对流换热问题. 采用颗粒直径分别为14 mm,9.4 mm和7 mm的球形颗粒有序排列构成多孔介质骨架,在多孔骨架的上方有一恒热流密度的铜板. 采用流固耦合的方法研究了槽通道内温度分布和局部对流换热系数的分布以及对流换热的影响因素. 研究结果表明:热渗透的厚度和温度边界层的厚度在流动方向上逐渐增大,并且随流量的增加而减小;当骨架的导热系数比较高时,对流换热随颗粒直径的减小而略有增大;对流换热系数随聚丙烯酰胺溶液浓度的增大而减小,黏性耗散减弱了对流换热. 关键词： 多孔介质 温度场 局部对流换热系数 数值模拟     

多孔薄层强化竖管外壁凝结换热的理论研究

1前言在壁上涂以极薄多孔层以强化凝结换热的问题很少研究过。目前，只有几位学者对恒壁温的短平壁进行了初步的研究［‘－‘l，而对坚圆管尚未见有人研究。为密切与实际应用相结合，我们对具有涂层的变壁温的长竖管进行了理论和实验研究，本文就理论问题进行了探讨。2理论模型及数值计算多孔薄层很薄，故凝液膜边界层被分成两层：内层（多孔薄层液膜层）和外层（纯液膜层）。系统简图如图1。坚管外壁上喷涂上一层导热率较高的多孔介质薄层。厚度为h，热导率为k。，孔隙率为。，渗透率为Kp，管长为L，壁温为几，蒸汽饱和温度为Ts，凝液膜…     

Studies of porosity and diffusion coefficient in porous matrices by computer simulations

We present a series of molecular dynamics simulations to study the porosity on different matrix configurations. The matrices were prepared using two different processes. In the fist method we used direct simulations of a fluid at a fixed density and the matrix was taken from the last configuration of its particles. In the second method we simulated a binary mixture where one of the components served as a template material and the final porous matrix configuration was obtained by removing template particles from the mixture. Matrices were prepared at different densities and at different matrix particle interactions. The results showed that the matrix structure and the matrix porosity were affected by the way the porous matrices were prepared. Finally, we also investigated the diffusion of a fluid inside the matrices. The diffusion coefficient was measured by mean square displacements of the particles in the fluid. It was observed that this quantity was also affected by the kind of porous matrix employed. The calculations were performed for several fluids at different densities in the different porous matrices. From these studies we observed that the highest porosity and diffusion coefficient were found in matrices prepared with attractive particle interactions and without any template.     

Characterization of optical properties of Porous Silicon using Photoacoustic Technique

Photoacoustic absorption spectra of the porous silicon samples (P-Si) of different thickness and porosity percentage were measured at different modulation frequency. The absorption edge of the P-Si layer for all samples shows a blue shift from that of crystalline silicon (C-Si) at 1.1 eV. At low modulation frequency the estimated energy gap (1.88 eV) is almost the same for all samples and the PA signal increases as the porosity percentage increases. At the higher modulation frequency, the spectra show an increase in the energy gap indicating the effect of quantum confinement as the porosity increasing. The Raman shifts of the P-Si samples are correlated with the particle size leading to an estimated average particle size. The quantum confinement interpretation of the PA results is in agreement with the Raman measurements that indicate the presence of such nanostructure in the P-Si layer.     

抗金属污染的超绝缘材料研究

使用串列加速器产生的32S离子对不同厚度的聚碳酸酯、聚脂膜进行了不同密度的辐照，并在不同温度、不同碱度和不同蚀刻时间条件下，研究了蚀刻对孔形状、孔径以及膜表面损耗等的影响.通过表面金属镀膜的方式研究了该膜的抗金属污染的绝缘性能.结果显示，其抗金属污染的绝缘性能得到了大幅度提高.     

生物膜滴滤塔的废气净化效率

本文在生物膜滴滤塔废气净化的毛细管模型基础上,研究了气、液两相流量、填料的比表面积、孔隙率、生物膜覆盖率和甲苯进口浓度等参数对生物滴滤塔净化效率的影响。计算结果表明:随着气、液流量的增加,降解效率降低;当孔隙率一定,随着填料的比表面积增大,降解效率升高;当填料比表面积一定时,存在一个对应于最大净化效率的最佳孔隙率;生物膜覆盖率越大,净化效率也越高;随着甲苯进口浓度升高,净化效率降低;填料床越高,净化效率越高。     

通孔金属泡沫表面的池沸腾实验研究

本文对烧结有厚度为30 mm的高孔隙率通孔铜泡沫的水平表面的池沸腾进行实验研究.并采用高速摄像仪对泡沫表面的汽泡生长形貌进行了可视化研究,研究了壁面过热度对热流密度、汽泡脱离直径、汽泡生长周期的影响关系.结果表明由于本文所研究的通孔泡沫厚度较大,限制了汽泡的脱离,使传热性能低于光表面,但是使沸腾起始点降低至3℃.     

The acoustical properties of consolidated expanded clay granulates

The paper presents a systematic study of acoustic and non-acoustic properties of consolidated porous samples of expanded clay granulates. The effect of the particle size on the acoustic performance of consolidated expanded clays is investigated experimentally and theoretically. This work involves a comparison of the measured and predicted values of the absorption coefficient and normalised acoustic surface impedance data. It is demonstrated that the values of tortuosity and standard deviation in the pore size distribution do not depend significantly on the size of the material aggregate. An empirical expression which links the flow resistivity of the consolidated granular mix has been derived from the measured data. These results pave the way for the development of a simple practical model which will be able to link the acoustic properties of a consolidated granular mix with the characteristic particle dimension and the porosity data. These materials are structurally robust and easy to integrate in buildings and highway structures to control the levels of environmental noise and improve the acoustic quality of spaces.