三维动态混合对流过程中的温度均匀性分析及实验验证

以数值模拟和实验验证相结合的方法研究了三维动态混合对流过程中的温度场发展规律,并定量地分析了在Re=1×10~5,Cr=±3.36×10~(12),Pr=0.7,L/H=3/4条件下矩形腔体内温度均匀性的动态变化特性。研究结果表明,对于相同大小的Grashof数和Reynolds数,当Gr0时,腔体内有着更高的升/降温速率,而其升/降温过程中的整体温度不均度则高于Gr0时的换热过程。当Gr0时,竖直方向的温度不均匀度是影响腔体内温度均匀性的主导因素(σ_(竖直)》σ_(水平));而当Gr0时,竖直方向和水平方向上的温度不均匀度共同影响腔体内的温度均匀性(σ_(竖直)≈σ_(水平))。     

水平旋转圆筒换热的实验研究

一、前言 旋转圆筒的换热为自由运动与旋转运动综合影响下的复杂换热。文献[1]—[4]曾开展了研究和分析,推荐了一些基本关联式,但他们的实验圓筒直径一般为100mm以下,转速则高达10~4r/min,故实验是在较低Gr数(10~6)和高Re_r~2/Gr比下进行的(Re,称旋转雷诺数,w·d/v;w为圆周速度,m/s;d为直径,m;v为运动粘度,m~2/s)。为解决     

浮升力对管内水过冷流动沸腾传热特性的影响研究

基于已知的2087组水的过冷流动沸腾传热实验数据,通过努塞尔数(Nu)和格拉晓夫数(Gr)的关系探讨了不同流动方向和加热方式下浮升力对过冷流动沸腾传热性能的影响。对上壁面单边加热水平矩形管内过冷流动沸腾传热进行了实验研究。实验结果表明,向上的浮升力阻碍了气泡向流体中的扩散,使得传热恶化。在增加流速、增大压力和减小过冷度的条件下,Nu均随Gr增加,使过冷流动沸腾传热得到强化。     

冲击加载下NaCl单晶高压声速与温度的同步测量

基于二级轻气炮和多通道辐射高温计,测量了45~85GPa压力范围内NaCl单晶的B2相区、B2-液相混合相区和液相区的高压声速和温度。通过高压声速数据,确定了NaCl单晶的冲击熔化压力区间为58~67GPa。当压力为67GPa时,NaCl单晶的冲击熔化温度为3 740K。计算了NaCl单晶的等熵体模量、Grüneisen系数和定容比热容,对比分析了多种模型对Grüneisen系数高压演化特性的描述。结果显示,根据吴强模型计算的Grüneisen系数不但在液相区与冲击压缩实验结果吻合得非常好,而且在低压区也与金刚石压砧实验结果及有限应变计算结果吻合得非常好。     

Grüneisen系数与铝的高温高压状态方程

基于Gray金属三相状态方程模型,分别采用ργ=常数,Gray,GRIZZLY的Grüneisen系数模型和从头算给出的Grüneisen系数,系统计算了铝的熔化曲线、等熵压缩线、等温压缩线和等熵卸载线,计算结果与实验数据比较表明;在冲击压力约为500GPa的宽广压力范围,GRIZZLY Grüneisen系数模型是最适合描述铝的热力学特性的形式,ργ=常数模型次之,在高压区,Gray和从头算的Grüneisen系数的计算结果与实验值差距较大. 关键词： Grneisen系数 状态方程 铝     

Grüneisen状态方程的数值解及其应用

从Grüneisen状态方程、冲击绝热关系出发,给出求解相关微分方程组的Runge-Kutta法格式.研究钨材料的内部压力、Grüneisen系数、冷压、冷能与比体积之间的数值关系,得出Grüneisen系数、冷压、冷能及常温下压力随比体积的变化曲线.计算给出的压力一比体积关系同实验数据符合较好.在此基础上给出两个压缩状态(比体积分别为V1,V2)下压力随温度变化的曲线,说明温度的变化对压力的影响小于比体积变化的影响.     

封闭腔内纳米流体强化自然对流换热的数值模拟

采用F luen软件对封闭腔内Cu-H2O纳米流体强化自然对流换热进行了数值模拟,重点分析Cu纳米粒子添加量和Gr数对换热性能的影响,并解释其换热机理。研究结果表明:在水基液中加入Cu纳米粒子可以显著提高基液的自然对流换热特性。对于一给定的Gr数,随着纳米粒子质量分数的增加,纳米流体的速度组成部分增加,纳米流体质量分数越大,x方向和y方向的速度峰越大,因此加速了流体中能量传输。另一方面,随着Gr数的增加,流线图中旋涡逐渐变大,流线间强度增加,说明换热效果逐渐增强。当Gr数较小时,传热主要是由热壁和冷壁之间的热传导引起的,随着Gr数的增大,换热逐渐变为由对流换热占主导地位。     

复合方腔顶盖驱动双扩散混合对流格子Boltzmann模拟

为本文基于热质耦合的Lattice Bhatnagar-Gross-Krook(CLBGK)模型,通过引入浓度分布函数,利用格子Boltzmann方法对顶盖驱动的复合方腔内的双扩散混合对流现象进行了研究,复合方腔由多孔介质区域和自由空间组成。分析了路易斯数Le=2.0,浮升力比N=1.0,格拉晓夫数Gr=10~4和普朗特数Pr=0.7时,孔隙率(ε=0.6/0.7/0.8)、方腔中多孔介质层位置及理查德森数Ri(10~(-3)≤Ri≤10~3)对内部混合对流及热质扩散的影响。给出了方腔内温度、浓度和流线分布,以及高温高浓度壁面的平均努塞尔数Nu_(av)和平均舍伍德数Sh_(av)。研究结果表明:多孔介质层对顶盖驱动方腔内热质双扩散影响显著,且方腔左壁壁面平均努塞尔数Nu_(av)与平均舍伍德数Sh_(av),在位置D_1~D_3之间随多孔介质层的右移而增大,在位置D_3上随Ri(10~(-3)≤Ri≤10~3)的增大而减小。     

计算高压下金属的熔化温度、Grüneisen系数及等温压力的新公式

本文导出了一个新的熔化方程。在此基础上,借助Lindeman方程,又得到了一个Grüneisen系数计算公式和等温状态方程。通过与其它计算的和实验的结果进行比较表明,新方程是合理的。 关键词：     

Mie-Grüneisen状态方程的物理力学释义

通过建立一种简单的固体一维点阵定容热振动的物理力学模型,完全由力学方程推演出了Mie-Grüneisen形式的固体状态方程,并从力学本质上明确了热压力的物理意义是原子热振动时均值所造成的作用力偏载量。所得Grüneisen系数与频率的关系说明,真实三维晶体的Grüneisen系数与晶体结构相关。在简单立方晶体的情况下,获得了与Dugdale-MacDonald公式形式相同的Grüneisen系数-冷压微分关系式。研究结果证明,在状态方程构建方面,"物理力学"是一种非常有效的研究工具。     

KBrO_3在高压下拉曼光谱和结构的研究（英文）

利用原位高压拉曼散射和X射线衍射技术,研究了KBrO3在高压下晶格振动和晶体结构演化行为。最高压力达30.9GPa。通过拉曼光谱发现,在高压下拉曼峰位除了单调移动,没有其它变化,表明KBrO3在研究的压力范围没有发生相变。原位高压X射线衍射实验数据显示,其在高压下依然保持常压的六方结构。通过进一步分析,分别得到了体弹模量B0=25.9(2)GPa(B′0=5.68(0.38))和部分拉曼峰的Grüneisen参数。     

垂直矩形通道内混合对流的实验研究

通过实验研究了内置均匀加热板的垂直矩形通道入口段混合对流换热的温度场和阻力特性。实验分别针对同向流动和反向流动两种情况进行了研究,其中Re=329-5565,Gr=9．7×105-7．7×106。通过实验得到了矩形通道内混和对流换热的总体平均Nusselt数和压力损失的变化规律。实验表明固体壁面的导热对总体换热具有非常重要的作用。平均Nusselt数随Re的增加而增加; Re<1000时反向流动的Nusselt数大于同向流动时Nusselt数,Re>1800时二者相差很小。压力损失与Re近似为乘幂关系,且随热流密度变化很小。     

喷射旋转圆筒换热关联式的研究

一、前言 喷射能大大强化换热过程,正受到广泛地重视。本文作者在文献[1、2]中曾就较高Gr数下的喷射旋转圆筒换热提出了关联式(1),并已用于水泥窑的冷却工程     

基于晶体三维点阵热振动物理力学分析的Mie-Grüneisen状态方程

根据晶体结构建立了三维定容热振动的微观物理力学模型,由力学方程推导出了点阵热振动能量与外力的微观热振动的力学关系。在微观热振动关系中引入宏观统计物理量,直接从物理力学模型得到了Mie-Grüneisen固体状态方程和Grüneisen系数的表达式。根据晶体结构中的原子排列规律,对简单立方、面心立方、体心立方、金刚石立方晶体和理想密排六方晶体的Grüneisen系数的表达式进行了证明。结果表明,这些对称性晶体结构的Grüneisen系数与冷压具有统一的微分关系,与晶体结构无关。     

水平方管层流混合对流的三维数值模拟

本文建立了水平矩形通道三维层流混合对流的数学模型,提出了壁面导热与流动耦合的简化计算方法,采用SIMPLER算法对其流动和换热过程进行了数值模拟.计算结果表明由于浮升力的作用使水平通道内出现二次流现象,加热面的上下顶端周向导热热流密度存在极大值,下底面的局部Nusselt数最大,上底面最小.混合对流:平均Nusselt数随 Re和Gr*的增大而增大;但当Re较大时,平均Nusselt数随Gr*变化而近似不变.     

相对论平均场模型对奇-偶超重核基态性质的系统研究

在形变的相对论平均场模型下,采用NL-Z2,TMA两套参数对质子数为103—109的奇–偶核基态性质进行了系统的计算,并将理论计算的结合能、α衰变能与已知的实验数据进行对比,发现两者符合得很好,肯定了相对论平均场模型对超重核研究的可靠性,同时对未知核素基态性质的计算结果可供未来的超重核理论和实验研究参考.     

一种高精度的非迭代位姿估计方法

针对增量式运动结构恢复中相机内参数未标定情况下位姿估计问题,提出一种高精度的非迭代位姿求解方法。根据针孔成像模型,构建了相机内参数未标定位姿估计问题描述方程,使用单位四元数对旋转矩阵进行参数化,并根据四重轴对称现象对旋转矩阵进行分解,通过最小二乘原理构建目标函数后,利用一阶最优化条件建立了关于旋转矩阵参数的二元多项式方程组,使用Gr9bner基求解该方程组得到旋转参数的闭合解,进而获得相机的位姿参数和焦距。该算法的计算复杂度为O(n),实验验证了其有效性、高精度和高数值稳定性。     

非等温竖壁的自然对流与辐的复合换热

采用数值计算与差分干涉方法,对非等温竖壁的自然对流与辐射的复合换热进行了理论和实验研究,由于冷凝器水平排管的影响,竖壁温度沿高度产生周期性变化;局部对流换热系数呈起伏振荡和下降分布,水平排管的间距对局部对流换热系数有明显的影响,辐射换热的存在使得竖壁平均温度降低;在Ra=2.5×10~7-5.0×10~8,s/d=6-16范围内,辐射换热量的份额随Gr数的增大而有所增加,给出了计算非等温竖壁平均换热系数的准则关系式,为设计该类冰箱背壁散热提供了依据。     

1:10缩尺人工头研制及其在建筑声学缩尺模型测量中的应用

采用三维激光扫描技术对01dB MK2B人工头进行扫描,建立了包含耳道的人工头数字模型,再利用3D打印技术按照1:10的缩尺比打印出缩尺人工头,并将1/8 in传声器嵌入缩尺人工头内。在消声室内分别测量了足尺和缩尺人工头的双耳脉冲响应,并计算了双耳时间差ITD、双耳声压级差ILD以及双耳互相关系数IACC,对比分析结果显示两者吻合很好。将研制的人工头应用于天津文化中心音乐厅1:10声学缩尺模型IACC参数测量,模型测量结果与现场测量结果一致。该方法制作的缩尺人工头可用于声学缩尺模型实验中厅堂空间感参数的测量并有望应用于可听化技术。      

脉冲强电流Z箍缩等离子体的理论研究

采用简化的一维模型,对脉冲强电流Z箍缩内爆等离子体过程进行了总体数值计算。计算结果和BLACKJACK5实验装置的测量值进行了对比。两者相比表明,主要物理量的差别在10%以内,因此该方法可以作为实际装置物理方案设计和实验结果分析的一种工具。