快速降压下Tween20 液滴真空闪蒸特性

为探究闪蒸喷雾冷却的微观机理, 设计并搭建了液滴悬挂式真空闪蒸实验装置, 利用可视化窗口探究Tween20 液滴闪蒸过程中的闪蒸特性及气泡生长机理. 液滴在快速降压过程中形态会经历气泡成核、气泡生长、伴随气泡生长、爆裂这四个阶段的变化, 并反复循环这一过程直至液滴稳定蒸发. 对于液滴温度的变化, 闪蒸室的终态压力起到了决定性的作用, 并且其终态温度随压力的升高明显上升. 同时通过液滴闪蒸过程形态图分析发现, 液滴在剧烈爆炸阶段其温度也发生明显下降; 在稳定蒸发阶段, 其温度也将开始稳定不变. 因此可知液滴的剧烈爆炸会带走其自身的大量热量. 而 Tween20 浓度对液滴温度的影响微乎其微, 但其会使液滴内气泡的初始成核时间发生明显滞后, 并抑制液滴内的气泡发生破裂.     

微通道内冰晶生长过程的相场模拟

为研究微通道内冰晶生长的微观机理以便提出相应的防结冰措施，建立了微通道内结冰过程的相场模型，模型中引入了实际边界条件的影响(取为第三类边界条件),相场计算中采用随机方法生成晶核。基于有限差分法对相场模型进行了数值求解，对不同边界条件影响强度(以努塞尔数Nu表征)下冰晶生长过程进行了系统研究。研究结果表明：边界对微通道内的冰晶生长影响显著，Nu越大，微通道内冰晶生长第一阶段(冰晶未扩展到边界时)结晶速率越大，使得充分结晶(定义为结晶百分数达到80%)所需总时间越短；同时应在结冰初始阶段对其进行及时干预才能有效防止结冰。     

过冷水滴碰撞结冰的实验与模拟研究

以宏观结冰/霜过程中过冷水滴的碰撞结冰现象为背景,实验对比了亲水和超疏水表面上常温水滴碰撞、常温水滴碰撞结冰和过冷水滴碰撞结冰的过程,建立了过冷水滴碰撞结冰过程的数值模型,研究了We数和接触角对碰撞结冰的影响。结果表明:相比于常温水滴的碰撞及其碰撞结冰过程,过冷水滴碰撞结冰过程的稳态铺展系数更大;随着过冷度和We数的增大以及接触角的减小,过冷水滴的碰撞结冰与常温水滴的碰撞在水滴形态和铺展系数上的差异逐渐增大。     

旋转锥体表面积冰实验研究

通过小型冰风洞开展了发动机整流罩缩比模型即旋转锥体表面积冰可视化实验研究,获得了不同温度、锥体转速和液态水含量条件下不同时刻的霜冰、瘤状冰和刺冰三种类型积冰形貌,并且通过分析单个水滴在锥体表面的受力和传热进行了水滴的运动和凝固分析,结果表明温度越低水滴完全凝固所需的时间越短,当温度较高时,由于转速较大,锥体表面的未完全凝固液滴会在离心力作用下脱离锥面并在脱离的过程中凝固从而形成刺状结冰。     

水滴结冰结霜及合成双射流的防霜防冰实验

对水滴结冰结霜过程及合成双射流作用时水滴结冰结霜过程分别进行了实验研究.实验中将半导体制冷片作为实验板将温度从室温降低到-30℃,采用电子显微镜观测无合成双射流和开启合成双射流作用的水滴凝固结冰结霜过程.结果显示:水滴从下部向上逐渐凝固,并且水滴表面凝固速度大于内部凝固速度.由于水凝固为冰,密度减小、体积增大,使得水滴形态改变,顶端突出,变成锥形.由于合成双射流强迫产生对流换热,凝固水滴不会像无激励器作用时在表面生成针叶状的霜,而是在水滴表面均匀形成一层白色的颗粒状霜.随着时间推移,霜的厚度并没有增加,并且水滴的高度降低,凝固水滴的锥形尖端逐渐变得平坦,水滴与冷板平面的接触面积增加.      

过冷水滴凝固特性的计算与实验研究

针对飞机结冰的特殊凝固过程,基于Enthalpy-porosity模型,发展了改进的结冰特性预测模型及数值计算方法,并基于凝固实验开展了所建模型及预测方法的验证。研究表明,相对于传统Enthalpy-porosity方法,所发展的方法可有效表征非平衡凝固过程,因而对冷水滴凝固特性的表征具有较好的改进。基于所建方法,开展了水滴凝固特性的影响因素分析,获得了不同过冷条件下水滴凝固过程的温度分布及相界面变化特征。相关研究可为结冰热力学模型的改进,以及结冰特性的精细化预测提供重要参考。     

功率超声强化溶液冻结机理的研究进展

功率超声波强化溶液结晶是一种新型的结晶技术,由于其具有促进溶液冻结、控制晶体粒径分布和提高冻结产品质量的作用,近年来受到越来越多的关注。从过冷溶液的一次冰晶成核、二次冰晶成核以及树枝状冰晶体的生长速度等方面对超声波强化溶液结晶的机理进行了综述,并对超声结晶机理研究的发展方向提出了建议。     

超疏水MoS2纳米涂层叶片防覆冰特性研究

本研究提出了一种采用水热法合成超疏水MoS2纳米材料制备防覆冰涂层的方法。对涂层进行了制备、对NACA0018翼型两种基材试验模型叶片进行了涂覆、对涂覆MoS2纳米涂层前后的试验模型叶片进行了表面水滴接触试验和结冰风洞防覆冰特性试验研究。研究表明:涂覆MoS_2纳米涂层后,在单位面积结冰质量与最大结冰厚度上,两种基材均有降低。已涂覆MoS_2涂层叶片结冰附着力均小于未涂覆MoS_2涂层叶片结冰附着力。经接触角测量仪分析,发现MoS_2纳米涂层与水的接触角为145.8°;用X射线衍射(XRD)和场发射电子扫描显微镜(SEM)进行晶体结构分析和形貌结构分析,发现MoS2纳米片团簇为超薄超小的片状形貌,具有典型的超疏水纳米结构。因此,涂层可降低叶片表面摩擦性能、具有极大的比表面积优势与良好的防覆冰特性。本文的研究对于叶片防覆冰研究工作具有重要的参考价值。     

光电催化过程中氧气泡成核—生长—脱离特性研究

光电催化过程中的气泡动力学特性是研究气液两相流动行为的重要参数,对光电分解水的效率及反应过程中的传热、传质产生重要影响。本文针对TiO_2光电极表面析出氧气泡的动力学特性展开研究,通过独立设计的实验系统,得到了氧气泡整个演化过程的生长规律符合d∝(?)~s,气泡形成10 ms以内x为0.5～0.85,10 ms之后x≈0.33,捕捉到了气泡成核初期的图像,得到了光学手段能观察到的气泡成核时间和空间尺度,给出了激光功率和恒定偏压对气泡脱离直径的影响规律。     

低温保护剂溶液结晶过程的显微实验研究

本研究利用低温显微实验台记录了异相成核时冰晶的生成和生长情况，利用获得的图像，分析了异相成核情况下冷却速率对冰晶生长速率及冰晶形状的影响，同时本文对存在大量晶胚情况下的冰晶生成和生长也作了详细的分析，指出冰晶的生长空间也是影响冰晶形状的一个不可忽视的因素．     

单滴乳化燃料的微爆模型

本文分析了乳化燃料应用与机理研究的现状．在理论分析与实验研究的基础上，本文提出了一个新的分析单个乳化油滴微爆的理论模型-局部混合分阶段蒸发模型，反映了实际油滴内混合的过程，较好地解释了“冷滴”、“无水边界层”等实验现象，为进一步进行微爆的预报与分析影响微爆的因素打下了基础．     

制冷系统的广义预测控制方法研究

制冷系统的蒸发器过热度的控制对于制冷系统稳定、高效运行具有重要作用。文中通过实验辨识了基于过热度和蒸发温度的制冷系统多输入多输出模型,并采用广义模型预测控制方法,针对制冷系统的变负荷运行工况下进行了实验研究。结果表明,该方法很好的适应了制冷系统变过热度、变蒸发温度的控制要求,相比常规的单输入单输出PID控制,跟踪性能良好、动态控制精度高,可以适应制冷系统负荷大范围变动的控制需求。     

大曲率球面零件光学膜厚分布数值计算

为了对沉积在大曲率球面零件表面的光学膜厚分布进行理论分析计算,首先确定了工艺配置,然后通过数学建模确定出计算函数式,最后通过数值积分分别对蒸发源为点源（n=0）和蒸发源为面源(n=1,2)进行了计算。计算结果与实验结果比较后表明:在本文确定的工艺条件下,n=2时计算结果与实验结果比较吻合。证明采用本文设计的建模方法结合恰当的蒸发源发射特性,通过数值计算,完全可以对大曲率球面零件的膜厚分布进行计算。     

蒸汽爆炸粗混合过程中的蒸发阻力模型

在蒸汽爆炸的粗混合过程中,由于液体的快速蒸发,高温金属液滴的周围会产生一层很薄的蒸汽膜,此时液滴周围的边界层流动与没有液体蒸发时有很大的不同,因此,常温情况下的小球在连续液体中运动时的通用阻力模型在这种情况下是不适用的．本文通过受力分析,考虑了高温小球受力的分布和表面蒸发对小球周围力的影响,从阻力的基本机理上分析了蒸发状态下小球的运动阻力,分别提出了高温颗粒穿过自由表面时与其在液体中运动时的蒸发阻力模型．分析表明,当小球温度高于2500 K,特别是在靠近自由表面的区域,由于小球表面液体蒸发而产生的蒸发阻力作用非常明显．分析指出,小球的入水初速、小球表面的液体蒸发速率以及汽膜厚度都是影响小球运动阻力大小的重要因素．     

水雾红外隐身的冷/热目标效应

人工水雾对抗红外成像制导导弹时,会因为蒸发对流强、辐射热流弱而使水雾形成冷目标;也可能因为辐射热流过强、散热弱而形成热目标。为详细揭示该现象,以Mie理论为基础,通过辐射传递方程和能量守恒方程的耦合计算,建立了水雾红外隐身产生冷目标或热目标效应的数学模型。应用蒙特卡洛法与本文算法作对比,验证了模型的正确性;将水雾视为吸收、发射、各向异性散射介质,考虑水雾自身辐射、多重散射和各种换热过程,比如辐射热流、两相流的热传导、热对流、紊流热扩散以及雾滴蒸发等,反映了水雾热遮蔽所产生的冷/热目标效应。     

同步传热型溶液除湿空调机组的性能研究

空气调节过程中,冷凝除湿方式要求制冷剂的蒸发温度低于空气的露点温度,限制了空调器效率的提高.本文在传统的热泵空调机组的基础上,添加一个溶液除湿循环,利用吸湿性溶液调节空气的含湿量,此时制冷剂的蒸发温度可以较大幅度地提高,吸湿后的溶液用冷凝器的排热再生。文章计算了复合式空调机组在两种工作模式下的性能,研究了内部冷却流体温度、回热器效能和室外空气状态等因素对机组性能的影响。分析结果表明,溶液式复合空调机组具有较大的温、湿度调节范围,且机组效率较冷凝除湿机组显著提高。     

油气旋流分离器的模型试验研究

为研究输油管线清管扫线时,油气旋流分离器的工作状况,建立油气旋流分离器模型,试验了进口气速、气量、环境温度、柴油含量(油气比)、雾化油滴直径对分离效率的影响以及汽油的动蒸发现象.试验表明,进口气体流速和气量越大,进口油雾直径越小,温度越高,分离效果就越差;分离器入口气速越大,温度越高,动蒸发量也随之增加.     

冷却物冷藏间冷风机的空气除霜实验研究

冷却物冷藏间以贮藏果蔬为主,当贮藏品种产于热带地区,贮藏温度高于0℃。由于贮藏温度距水的冰点不远,制冷系统的蒸发温度会低于冰点,在工作过程中蒸发器表面必然结霜。文中对冷间温度高于冰点,蒸发温度低于冰点的冷库制冷系统,进行了空气除霜和"依次除霜法"实验,通过冷风机回风区空气温度、冷风机蒸发管组翅片温度的测量,结合肉眼观察认为,库温为5℃的情况下,依靠制冷压缩机停机阶段,冷风机风扇常开,能够基本除掉上次制冷过程产生的结霜,当制冷系统规律工作8小时,前期制冷过程积累的结冰可以通过"依次除霜法"依次关闭除霜冷风机的供液电磁阀15分钟,在保证库房降温的前提下,能够彻底除掉蒸发器表面的结霜。     

Analysis and identification of a social interaction model

In this paper, we present a model of social interaction systems. By comparing it with existing analytical models, and using simulations, we focus on dynamical behavior and interaction properties of this nonlinear time-varying system. The system's behavior can be predicted if we have sufficient knowledge of system parameters such as the connection matrix. Observation of system behavior can be useful to recover the unknown or insufficiently known levels of interaction strength. Furthermore, if proper sampling can be carried out, the system can be identified. This model is suitable for investigating social phenomena such as the fashion phenomenon.     

Laser ablation of multilayers of ink from a paper substrate for tactile printing

This paper reports the effects of laser ablation upon multiple-layered coloured inks which have been printed on an ordinary white paper. The aim of this work is to examine the feasibility of generating a fully tactile three-coloured image by selectively removing ink layers to reveal underlying layers of a different colour. In this paper laser ablation has been carried out upon four layered ink samples consisting of white/cyan/white/black layers. Ablation was carried out using a Q-switched Nd : YAG laser. The results show that it is possible to selectively remove the inks to expose both the top white and the cyan layers, although charring occurs with deeper ablation. An evaporation/decomposition mechanism is proposed to describe process of ink ablation.