立式集热板太阳能热气流电站系统研究

设计了一种立式集热板式太阳能热气流电站,分析了该系统的最大输出功率及能量转换率。数学模型考虑了系统尺寸、太阳辐射及环境条件对系统最大输出功率的影响。结果表明系统最大输出功率不仅是烟囱高度的函数,同时与太阳辐射及环境参数有很大关系。受结构限制,在太阳辐射强度为1000 W/m~2、烟囱高度为100m时,本系统能量转换率约为0.2%,在设计上可考虑采用多条集热式烟囱通道并联方式来增加集热面积,以达到提高系统最大输出功率的目的。     

太阳能甲醇重整制氢过程催化剂颗粒床特性及综合性能数值分析

针对太阳能甲醇重整制氢系统的数值研究,以往受限于网格划分和计算资源,多采用假设均匀的多孔介质模型,但难以准确描述微观结构下的多组分热-质传输和化学反应过程。本文结合催化剂颗粒床模型和多孔介质模型各自优势,建立了基于实际催化剂颗粒床孔隙率分布的太阳能甲醇重整制氢系统三维综合数值模型,并将计算结果与传统模型进行对比,发现孔隙率分布对系统性能有着较大的影响,而本文所建的基于实际孔隙率分布的模型更接近于系统真实情况。基于此,本文进一步考察了催化剂颗粒尺寸和运行参数对整个系统流动传热和化学反应综合性能的影响规律。     

太阳能热气流系统内传热与流动的实验模拟

构建了小尺寸太阳能热气流发电的实验模型,测定了系统的温度随时间和空间的分布,测定了烟囱内的速度随时间的变化关系.实验结果表明:集热棚内温度分布和季节对系统传热与流动特性的影响符合理论分析结果,而由于烟囱较薄,散热较高,在烟囱内的温度降低显著.     

立式太阳能热气流电站涡轮机设计

在传统风力机的设计基础上,对适用于立式太阳能热气流电站的涡轮机进行了初步的理论设计,并利用FLUENT软件对所设计涡轮机的物理模型进行数值模拟,利用数值模拟的方法对涡轮机的叶型、安装角、叶根与叶尖之间的扭转角进行了优化,最终得到的涡轮机的能量转化效率比初步设计的模型的能量转化效率高,说明本文采用的数值模拟方法可以用于小型涡轮机的设计中,而且本文最终得到的涡轮机模型也可以利用于立式集热板太阳能热气流系统。     

太阳能热气流发电系统非稳态耦合数值分析

对包含蓄热层的太阳能热气流发电系统的传热与流动特性进行非稳态耦合数值模拟.建立了集热棚、烟囱以及蓄热层内部传热与流动数学模型.分析了不同蓄热介质的太阳辐射响应特性对系统昼夜发电峰谷差的影响,计算结果表明:采用热容较高的土壤作为蓄热介质可以有效降低昼夜平均温度的峰谷差,从而有效调整系统的昼夜发电峰谷差;蓄热层表面温度越高,系统不可逆性越大,能量损失和可用能损失越大;蓄热层导热系数越大,蓄热层表面温度越小,烟囱出口平均温度和平均速度越高,通过烟囱出口的能量损失越大.     

空间太阳能热动力系统的轻量化研究

为了降低系统的质量和阻力面积,运用系统分析的方法,建立了空间站太阳能热动力发电系统的物理和数学模型,提出了发射总重量的系统性能评价准则,并对不同条件下的系统部件质量进行了数值模拟,分析了不同操作参数对系统部件质量的影响规律。研究结果表明,操作参数对系统部件质量有正负两方面的影响,优化这些参数可以明显降低系统的发射总质量。     

卫星热设计参数的灵敏度分析

卫星热设计参数的灵敏度分析为卫星热设计的可靠性验证以及卫星运行可靠性提供了分析方法．利用系统灵敏度理论，对卫星热设计问题进行了分析，导出了卫星热设计系统的灵敏度方程．并以太阳能电池板的热设计为例，对系统的灵敏度方程进行了求解，分析了各参数的灵敏度，为卫星热设计中结构及物性参数的确定提供了依据。     

全国首个太阳能热气流发电厂建成

利用太阳能产生热气流,进而通过热气流发电,既没有任何污染,还可以将原有的沙荒地改造成良田．宁夏是太阳辐射的高能区之一,太阳能资源丰富,全区平均5781MJ／（m^2·y）．在全国31个省会城市太阳能可利用状况综合排序中,银川位列第三．面对全球金融危机蔓延的态势,新能源的研发和利用在宁夏显得尤为重要．作为《全国民用建筑太阳能热水系统评价标准》西北地区唯一的参与单位,银川市瑞明太阳能有限公司在经过多年的科技攻关后,     

探空湿度测量太阳辐射误差修正流体动力学研究

针对太阳辐射加热导致的误差显著限制了相对湿度测量的准确度,提出一种新颖的相对湿度误差修正方法—–基于流体动力学的数值分析法.在流体-固体耦合传热数值模拟分析中考虑探空湿度传感器的外部热环境情况,施加对流-太阳辐射耦合热边界条件,建立了地面到32 km高空不同气压和温度条件下探空湿度传感器的温度误差分析模型.结合Goff-Gratch饱和水汽压逼近公式,进而提出了相应的相对湿度误差流体动力学数值分析模型,并且着重研究了太阳辐射方向、传感器尺寸、反射率和衬底材料热导率等物理参数对相对湿度误差的影响.分析数值仿真结果表明:随着海拨的升高,其与太阳辐射加热引起的相对湿度误差之间存在非线性的单调递增关系;太阳辐射方向对于湿度测量精度的影响显著,当太阳辐射方向垂直于传感器正面时误差最大、传感器顶部时次之、侧面时误差最小;虽然通过减小探空湿度传感器的尺寸、降低衬底材料的热导率以及提高反射率均可以一定程度地降低太阳辐射加热引起的相对湿度误差,但是在低气压高空条件下,太阳辐射加热误差对于湿度准确性的影响仍然十分明显,需加以修正.与实验结果对比表明,基于流体动力学模拟仿真的相对湿度误差数值分析法为辐射误差修正提供了一种新的途径.     

闭式循环太阳能空调系统热稳定性分析

闭式循环太阳能空调系统减少了蓄热水箱以及与之相关的热水循环泵,直接在太阳能集热器与制冷机组之间形成热水循环环路,系统得到简化的同时,降低了水泵功耗,具有明显的经济性和节能性。然而,由于系统水容量较低,闭式循环太阳能空调系统在运行过程中呈现出明显的波动性。通过研究主要过程参数的变化率,对系统运行的热稳定性进行了分析,并对系统的应用方式进行了探讨。     

线-铝箔电极电晕放电激励器的推力理论与实验研究

空气电晕放电离子风激励器无需旋转部件, 仅通过消耗电能就能直接产生驱动力, 它是一种新型的动力技术, 备受国内外航空航天界的广泛关注. 目前对空气电晕放电离子风激励器的推力产生机理虽有各种解释, 但是现有理论均不能统一各种条件下的实验结果, 仍需要开展进一步的分析与研究. 本文以线-铝箔电极电晕放电激励器为研究对象, 通过实验研究发现作用在线电极与铝箔电极上的静电力不对称, 而且改变铝箔电极纵向高度和气压均能影响激励器的推力大小; 通过理论分析, 考虑电晕层与空间电荷的影响, 建立了线-铝箔电极电晕放电激励器的推力计算模型, 其计算值与实测值比较一致. 基于上述实验现象与理论建模分析, 本文认为线-铝箔电极电晕放电激励器的推力主要来源于线电极电晕产生的空间电荷对电极系统产生了不对称静电力作用, 使激励器出现净静电力作用.     

Anisotropic character of atoms in a two-dimensional Frenkel–Kontorova model

The dynamics of a certain density of interacting atoms arranged on a two-dimensional square lattice, which is made to slide over a two-dimensional periodic substrate potential with also the quare lattice symmetry, in the presence of dissipation, by an externally applied driving force, is studied. By rotating the misfit angle θ, the dynamical behaviour displays two different tribological regimes: one is smooth, the other becomes intermittent. We comment both on the nature of the atomic dynamics in the locked-to-sliding transition, and on the dynamical states displayed during the atom motion at different values of the driving force. In tribological applications, we also investigate how the main model parameters such as the stiffness strength and the magnitude of the adhesive force affect the static friction of the system. In particular, our simulation indicates that the superlubricity will appear.     

Friction phenomena in a two-dimensional Frenkel-Kontorova model

By using the molecular dynamic simulation method with a fourth-order Runge--Kutta algorithm, a two-dimensional dc- and ac-driven Frenkel--Kontorova (FK) model with a square symmetry substrate potential for a square lattice layer has been investigated in this paper. For this system, the effects of many different parameters on the average velocity and the static friction force have been studied. It is found that not only the amplitude and frequency of ac-driven force, but also the direction of the external driving force and the misfit angle between two layers have some strong influences on the static friction force. It can be concluded that the superlubricity phenomenon appears easily with a larger ac amplitude and lower ac frequency for some special direction of the external force and misfit angle.     

Application of Two-Dimensional Frenkel-Kontorova Model to Nanotribology

The dry friction force between two contacting surface layers is studied. The upper layer is arranged on a two-dimensional square lattice and driven by an external driving force. The lower layer is approximated by a two-dimensional periodic substrate potential. This model, usually called two-dimensional Frenkel-Kontorova model, is applied to study the friction forces in this paper. The behaviors of different substrate potential strongly affect the static frictionforce. It is found that the system has strong anisotropic character. The possibility to obtain superlubricity is suggested.     

基于FLUENT的动态高压微射流内部孔道流场的数值模拟

 以动态高压微射流振荡反应腔内部孔道流场为研究对象,建立了反应腔内部孔道的几何模型和网格模型,选择SIMPLEC算法和RNG k-ε模型,运用FLUENT软件对流场进行数值模拟,以揭示流场内各位置上的静压和速度分布。计算结果表明：高速射流撞击增加了流场内的撞击作用力,流速的急剧增加使速度梯度迅速加大,剪切应力极大增强,保证了微射流均质机极佳的作用效果;由于反应腔内部孔道流场的静压与速度变化相反,静压的急剧变化使空穴效应及压力释放效应极大增强,空穴作用力得以强化,对微射流均质机反应腔内的材料产生“腐蚀”作用。设计反应腔内部孔道时,在保证撞击区速度的前提下,应适当减小进料速度和分流管进口拐角角度,并选用较短的出料管。     

一种适用锥头体的嵌入式大气数据传感系统改进校准算法

嵌入式大气数据传感系统的空气动力学模型基于钝头体推导,该模型是否适用于锥头体尚未得到证实。对一典型锥头体进行了空气动力学模型适用性验证,验证结果表明该空气动力学模型用于锥头体时动静压相对误差超过了2.5%。对此,提出了一种适用于锥头体的改进校准算法,并且进行了仿真验证。仿真结果表明动静压相对误差小于0.5%,改进的校准算法有效消除了模型误差。     

入口高度和热流对太阳能热烟囱系统内流动换热的影响

对从太阳能热烟囱系统抽象出的流动和换热模型进行了数值模拟.数值结果表明,随着底部加热热流密度的增加,系统内的空气流量增加;当集热棚高度变化时,流经系统的空气流量和系统出力存在最大值;在本文计算采用的几何和物理条件下,入口高度约为20 m时系统的空气流量取得最大值;系统内部的压力差随着集热棚高度的增加而减小.     

压缩真空中梯形三能级原子的辐射压力

研究了压缩真空中梯形三能级原子在单色行波场中的辐射压力。从系统的哈密顿量出发,利用玻因-马尔可夫近似,推导出了原子的光学布洛赫方程。此时用数值方法求得布洛赫方程的稳态解,然后用图示法考察了原子的辐射压力随双光子失谐、拉比频率、自发发射率等参量的依赖关系。结果表明：单光子跃迁和双光子跃迁可导致辐射压力出现各自的多普勒位移共振峰;辐射压力表现出较宽的失谐范围且强烈依赖于压缩参量以及压缩真空和相干光之间的相位关系。当相位满足匹配条件时,辐射压力减小。     

Nano-friction phenomenon of Frenkel—Kontorova model under Gaussian colored noise

The nano-friction phenomenon in a one-dimensional Frenkel-Kontorova (FK) model under Gaussian colored noise is investigated by using the molecular dynamic simulation method. The role of colored noise is analyzed through the inclusion of a stochastic force via a Langevin molecular dynamics method. Via the stochastic Runge-Kutta algorithm, the relationship between different parameter values of the Gaussian colored noise (the noise intensity and the correlation time) and the nano-friction phenomena such as hysteresis, the maximum static friction force is separately studied here. Similar results are obtained from the two geometrically opposed ideal cases: incommensurate and commensurate interfaces. It was found that the noise strongly influences the hysteresis and maximum static friction force and with an appropriate external driving force, the introduction of noise can accelerate the motion of the system, making the atoms escape from the substrate potential well more easily. Interestingly, suitable correlation time and noise intensity give rise to super-lubricity. It is noteworthy that the difference between the two circumstances lies in the fact that the effect of the noise is much stronger on triggering the motion of the FK model for the commensurate interface than that for the incommensurate interface.