热水喷泉现象的理论研究

研究了莫尔吸量管中吸入部分热水产生的喷泉现象,应用伯努力方程得到最大喷射高度的表达式,讨论了吸水高度、平衡温度及喷嘴孔径对最大喷射高度的影响.通过多项式拟合求得平衡温度与吸水高度的关系式,解决了平衡温度不易测量的难题.     

莫尔吸量管热水喷泉现象的研究

建立了薄壁大孔口流线型管嘴出流模型,并推导了莫尔吸量管中吸入部分热水后产生喷泉的最大喷射高度表达式.讨论了吸水体积、热水温度和吸量管直径对最大喷射高度的影响,并分析了影响最大喷射高度的因素.实验结果表明:热水温度愈高,吸量管直径愈大,喷泉高度愈大.在影响莫尔吸量管喷泉高度的因素中:流体流动状态对其影响最大,流体在管中与壁面发生碰撞对其的影响程度次之,其次是流体传热对喷射高度的影响,流体本身物性、空气阻力对喷射高度的影响最弱.     

毛细管内液氮的自然对流换热数值计算分析

主要探讨了毛细管管径以及倾角对其内的加热丝与液氮的换热效果的影响。应用FLUENT软件对0、30、60、90倾角下管径为1.2mm和2.0mm的毛细管内的加热丝与液氮的换热情况进行了三维数值模拟,得到了管内液氮的速度、温度以及加热丝的温度分布情况。数值计算结果与实验结果吻合的比较好。计算结果表明倾角为30°和60°的换热效果最好,大管径下的换热情况要比小管径的换热效果好。     

热水喷泉现象及其理论研究

为了探讨热水喷泉现象中各种因素对水柱最大喷射高度的影响,以莫尔管为基本实验装置,采用控制变量法,通过对一系列梯度数据的测量,得到了最大喷射高度随热水温度、吸水高度等参量的变化规律。为了探讨喷射机理,基于喷水过程中的动能定理,建立一个最大喷射高度与相关量关系的理论模型,数值计算了上述实验条件下的最大喷射高度,并与实验数据进行比较,结果表明:实验测量结果与理论模型的计算结果符合得较好。该研究进一步揭示了热水喷泉现象中的复杂运动机制。     

空气斜槽浓相煤粉输送的实验研究

在一个长7 m的空气斜槽内进行浓相输送煤粉的实验研究.实验结果表明,随着空气表观速度增加,煤粉饱和输送量先增加,随后达到稳定,约为0.25kg/s.槽倾角低于5°时,煤粉不流动.倾角在5°～7°内,煤粉的饱和输送量和最大固气质量比随角度变化不明显,但随倾角增大,处于最大固气比下的工作空气速度范围增大.输送槽高度对煤粉的...     

新型变截面热电制冷元件结构优化研究

本文采用COMSOL Multiphysics 6.0软件建立了三维变截面热电制冷器(TEC)模型，采用有限元分析法研究了热冷端截面面积比和支腿高度对TEC性能的影响，并与传统热电制冷元件性能进行了对比。研究结果表明，增加支腿高度和合理改变支腿形状能够显著改善TEC的冷却性能。当热冷端截面面积比为0.4时，支腿高从0.6 mm增加到1.2 mm,冷端温度可降低6.0%。优化后TEC元件的冷端温度比传统元件低8.64 K,制冷性能提高了3.19%。材料的选择和放置顺序也影响变截面分段式TEC的性能。     

超临界水自然循环不稳定性起始点判定研究

准确判定自然循环不稳定性起始点,对于超临界水堆安全稳定具有重要的影响。运用神经网络方法,对超临界水自然循环流动不稳定性起始点的判定进行了相关分析。得到了在不同管径、高度差和入口温度条件下自然循环流动不稳定性起始点的相关特征关系图。计算结果表明:随着高度差的增大,自然循环的峰值流量是增大的;随着管径的增大,自然循环的峰值流量也是增大的;随着入口温度的降低,自然循环的峰值流量是增大的;当入口温度较低时,随着管径的变小,稳定阈值的功率下降比较缓慢;当入口温度较高时,随着管径的变小,稳定阈值的功率下降非常迅速。     

CO2缸内喷射对柴油准HCCI燃烧排放特性的影响

用开发的气体喷射系统,研究了缸内喷射CO2对两段喷油实现的准均质压燃(HCCI)燃烧排放的影响.结果表明:通过调节CO2的喷射始点和喷射量,可以有效控制NOx排放.随着缸内CO2喷射始点的提前,燃烧相位推迟,NOx排放降低.在缸内喷射始点为-150℃A ATDC时,随着CO2循环喷射量的增大,缸内最高平均温度降低,燃烧相位推迟,最大压力升高率和指示热效率变化不大,而出于滞燃期的增大,放热率峰值反而比原机略高;NOx排放减小,HC和CO排放增大,烟度变化比较小.     

几何参数对喷射器性能的影响分析

运用计算流体动力学软件Fluent对喷射器进行数值模拟,研究了工作喷嘴喉部直径、等截面混合室直径和长度等几何参数对喷射器性能的影响,并对数值模拟结果进行了分析。研究表明:在一定的工况下,工作喷嘴及等截面混合室对喷射器性能有极大的影响,存在最佳的喉部和混合室直径使得喷射系数最大;随着混合室长度的增加,喷射器的喷射系数将逐渐降低。     

管径与倾角对蒸汽-空气冷凝特性影响实验研究

对于轻水反应堆核电站,在发生反应堆失水事故情况下,大量的高温高压蒸汽喷放进入安全壳后,含空气的蒸汽冷凝是安全壳内重要的物理现象之一。先前的研究提出了若干实验关联式,它们包含了压力,浓度,壁面过冷度等热力参数对冷凝传热系数的影响。但是,目前仍缺少管径、倾角等几何参数对冷凝传热系数的影响研究。因此,本研究在压力0.15～1.6 MPa,过冷度30～120℃范围下开展了不同管径、倾角条件下含不凝性气体蒸汽冷凝传热的特性实验。对三种不同管径(19 mm、15 mm、12mm)五种不同倾角(0°、30°、45°、60°、90°)的传热管进行了传热特性分析。结果表明,随着管径的减小和倾角的降低,冷凝传热系数随之增加。基于本研究和国内外相关实验的2276个实验数据点,提出了一个包含管径和倾角的实验关联式,它在95%置信度下的误差在±15%以内。     

弱锚泊对液晶微波相位调制的影响

液晶对微波的调制取决于外加电压作用下液晶分子的取向, 而基板的锚泊对液晶取向有重要影响, 必然导致微波调制的变化. 本文研究了无手性掺杂的弱锚泊90°扭曲向列相液晶的微波调制特性. 基于液晶弹性理论和变分原理得到了液晶盒系统的平衡态方程和边界条件, 采用差分迭代方法数值模拟了不同锚定强度大小和不同预倾角下单位长度相移随电压的变化. 结果表明: 1)预倾角对微波相移的影响与施加电压有关. 当液晶盒施加电压为0.5–1.6 V之间时, 随预倾角增大, 单位长度微波相移及其与强锚泊0°预倾角90°扭曲液晶相移差均增大, 且相移差达到最大时的电压值也随倾角增大而减小; 1.6–3.0 V之间, 单位长度微波相移及相移差随预倾角增大而减小; 1.6 V附近及3.0 V之后, 相移基本没有变化. 2)表面锚定强度大小对微波相移的影响非常大. 随锚定强度减小, 单位长度微波相移及相移差均会增大, 微波相移的可调范围也增大, 且增加越来越明显. 此研究为液晶微波调制器件的设计提供了理论依据.     

微重力下变内角毛细驱动流研究

本文研究了在满足Concus-Finn条件时,微重力环境下内角沿容器轴线变化时的毛细驱动流问题,建立了变内角的毛细流动控制方程,获得了变内角流动的近似解析解,并与FLOW-3D软件的数值模拟结果进行了对比验证. 计算结果表明,随着时间的增大,近似解析解与数值解的相对误差越来越小,在6 s以后,相对误差不超过5%. 论文研究了不同结构参数对内角毛细流动的影响规律,得出液体前缘位置和液面高度均随内角、接触角、内角斜率和内角幂指数的增大而减小的结论. 在不同时刻,液体的液面高度随着时间的增大而增大,但在初始时刻存在一个常高度,该高度不随时间的变化而变化. 在空间流体管理时,可以根据本文的工作进行容器设计和选择适合的溶液. 关键词： 变内角 毛细驱动流 近似解析解 前缘位置     

单壁碳纳米管晶格热导率的理论计算

基于线性波尔兹曼输运方程和碳纳米管的色散关系,本文研究了声子散射的Umklapp和Normal过程同时存在时单壁碳纳米管的晶格热导率,以及温度、管长和管径对它的影响.结果表明:N过程的影响在高温不能忽略;对(10,0)管而言,在低温下其导热率随温度升高迅速增大,在90 K附近达到最大值,然后逐渐开始下降;热导率与管长L的关系是κ∝ L1/2;在相同管长和温度下,热导率随管径的减小而增大.     

R32蒸气压缩/喷射制冷循环性能研究北大核心

研究了R32的蒸气压缩/喷射制冷循环的热力学性能。讨论了COP值和吸入压差的变化趋势对制冷循环的性能影响。结果表明:在给定的蒸发温度和冷凝温度范围内,R32蒸气压缩/喷射制冷循环的COP值比普通制冷循环提高5. 22%–13. 77%。在给定条件下存在一个最佳的吸入口压差,可以使系统得到最大的COP值和单位容积制冷量。     

纳米通道内液体流动的分子动力学研究

本文采用分子动力学方法模拟液体在定截面及变截面纳米通道内的三维Poiseuille流动,研究液体浸润性及通道截面变化对纳米通道内液体流动的影响.研究结果表明:液体对壁面不湿润时,壁面处有速度滑移存在,并且随接触角的增大而增大,液体对壁面湿润则不存在速度滑移;同时,摩擦阻力系数随接触角的减小而增大.通道截面形状的变化对流场的影响随着远离变截面位置而迅速减弱,对流体通道平直处的流体速度相对值分布影响不大,对摩擦阻力系数影响较大.     

考虑界面接触热阻的一维复合结构的热整流机理

建立了考虑变截面、变热导率及界面接触热阻效应的组合热整流结构的温度场及热整流系数的理论模型和有限元解.数值算例证明了本文模型及算法的可靠性,进而通过参数影响研究确定了若干几何及材料参数对结构热整流系数的影响规律,揭示界面接触热阻对热整流效果的影响机理.研究结果表明长度比、截面半径变化率、热导率、边界条件温差和界面接触热阻等因素必须通过优化设计才能得到最大的热整流系数,同时界面接触热阻的引入也为调控热整流系数提供了一条新的途径.     

小管径三排管开缝翅片传热特性的实验与数值研究

本文对应用于二氧化碳跨临界空调制冷循环的三排管小管径开缝翅片管换热器空气侧的传热及阻力性能进行了实验与数值研究,数值模拟结果与实验值的最大偏差仅为10%.此外,通过四种途径研究了倾角对换热的影响,发现倾角有利于换热强化但换热量的增加不及压降的增加.     

冷却倾斜板熔体处理过程边界层分布及流动传热的理论研究

针对倾斜板熔体处理晶粒细化与半固态成形原理,研究了倾斜板熔体处理过程边界层分布,建立了熔体传热和冷却速率的计算模型.计算结果表明,随着斜板倾角和熔体初始流动速度的增大,熔体在倾斜板上从层流向紊流的转变时间减少;温度边界层厚度随着熔体初始流动速度的增加而减小,斜板倾角对温度边界层厚度的影响较小;温度边界层厚度和速度边界层厚度都随熔体流动距离的增加而增大,在层流区,温度边界层厚度远大于速度边界层厚度,而在紊流区,温度边界层厚度与速度边界层厚度重合;倾斜板上熔体冷却速率与熔体厚度成反比,初始流速小于1m/s时,熔体的冷却速率沿着倾斜板长度方向逐渐增大,初始流速为1m/s时,熔体的冷却速率沿倾斜板长度方向基本不变,当初始流速大于1m/s时,熔体冷却速率沿倾斜板长度方向逐渐减小;倾斜板上熔体冷却速率在100—1000 K/s之间,属于亚快速凝固范畴.     

热水喷泉的理论与实验研究

通过实验研究莫尔吸量管吸入部分热水的热水喷泉现象,并自行设计实验装置避免人手扳动时抖动莫尔吸量管,从而形成连续水柱.根据范德瓦耳斯方程结合伯努利方程对喷泉喷射高度进行了理论推导和数值计算,通过多项式拟合方法来解决喷泉传热温度不易测量的问题,再探究多种实验参数对喷射高度的影响.根据实验结果:喷射高度与温度成正比;吸水量约为莫尔吸量管的30%~45%,喷嘴的直径越小,热水喷泉的喷射高度越高.     

超临界水在倾斜上升管内的非均匀传热特性数值模拟

对超临界压力水在管径为Φ32mm×3mm、长度为8000mm、倾角为20°的倾斜光管内的流动与传热特性进行数值模拟研究,重点考察超临界水在大比热区内的奇异物性变化对倾斜管内的传热特性的影响.通过与实验数据的对比,验证计算模型的正确性;计算压力P=26,34 MPa时,不同质量流速和热负荷下倾斜光管内壁温随超临界水焓值增大而变化的规律,以及倾斜光管内壁周向温度及热负荷分布的不均匀性;分析大比热区管内上下母线处内壁温度差随工质焓值变化的特性及机理,讨论大比热区水的物性变化对倾斜光管内传热不均匀性的影响;引入截面横向动能与截面相对横向动能两个变量对二次流的强度进行描述,重点考察超临界水在大比热区内的二次流的流动特点及其对倾斜管内传热特性影响的机理.并利用截面中垂线上的密度梯度定量分析二次流变化的规律,讨论超临界压力下大比热区内倾斜光管内壁温分布异常的机理.