微观偏析对凝固传热传质数值模拟的影响

总结比较了多种微观偏析模型,并针对反向凝固工艺实验研究的传热传质现象进行了数值模拟。讨论分析了溶 质的重新分布对宏观凝固传输过程数值模拟的影响,并与实验数据进行了比较,认为微尺度固液相界面上的溶质再分配对 新生相生长的影响不可忽略。     

一类Marangoni对流边界层方程的近似解析解

利用Adomain解析拆分和Padé逼近方法对由Marangoni对流诱发的层流边界层问题进行了研究, 提供了一种求解边界层方程的解析分析方法. 得到了问题的近似解析解并对相应的流动及传热特性进行了探讨. 本文所提出的思想方法可以用于解决其他科学和工程技术问题. 关键词： Marangoni对流 非线性 Adomain拆分法 近似解析解     

低温太阳热能与化学链燃烧相结合控制CO2分离动力系统

本文探索并提出控制CO2分离的低温太阳热能与清洁合成燃料甲醇-三氧化二铁化学链燃烧相结合的新颖能源动力系统。基于图象(?)分析方法,明确地指出甲醇化学链燃烧能量释放过程燃烧堋损失减小和低温太阳热能品位提升的机理。从能源有效利用和环境相容出发,研究和揭示化学链燃烧与太阳能有机整合共同减小CO2分离能耗的特性规律。相比不分离常规联合循环,新系统(?)效率提高约6．2个百分点;与分离CO2的联合循环相比,新系统媚效率提高约14．2个百分点。同时,低温太阳热能热转功效率可达到22．5％。     

双热源空调-热水器一体机冬季制热的实验研究

冬季室外温度低时,空气源热泵系统的蒸发器会结霜,使系统COP降低。所设计的空调-热水器一体机可以制冷、制热、一年四季提供生活用热水。冬季室外温度低时,用太阳能加热后的水作为热泵的低温热源,可以提高热泵的效率。分别用空气源蒸发器和水源蒸发器独立工作使系统给房间制热,实验结果发现水源蒸发器工作时系统的COP平均值为3.56,空气源蒸发器工作时的COP平均值为2.51。     

低温太阳热与甲醇化学链整合能量释放机理实验初探

本文在低温太阳热能与CH3OH-Fe2O3化学链燃烧相结合控制CO2分离动力系统的基础上,进一步探讨了低温太阳热能品位提升的内在规律,分别揭示出辐照强度与CH3OH-Fe2O3反应特性、低温太阳热能品位提升的关联关系.本文采用溶胶凝胶法制作了Fe2O3反应颗粒,在热重反应器中进行了模拟太阳热能与甲醇化学链实验的初步研究,通过电镜,分析了反应前后金属氧化物的表面形貌特征.研究成果将为低温太阳热能与化学链燃烧整合能量释放新机理的研究提供理论依据和基础实验数据.     

基于甲醇化学链燃烧的新型燃气轮机间冷循环

本文提出一种新颖的甲醇化学链燃烧动力循环系统.该系统利用空气压缩的间冷热提供甲醇和Fe2O3反应热,将间冷的低温热转换为高品位化学能;同时得到预冷的空气吸收燃烧产物Fe2O3的显热,降低了还原反应的温度.与常规化学链循环相比,该循环利用间冷的热量代替高温Fe2O3的显热提供还原反应的反应热,系统内能量品位匹配更加合理.根据图像(火用)分析方法,阐明了甲醇化学链燃烧过程(火用)损失减少和间冷热品位提升的机理.本文对新循环进行了分析,并以常规化学链循环为参照,研究了其性能.新循环的效率较高,同时可以实现CO2无能耗的分离.     

制冰方式的研究

文中提出一种新型的浸润式动态制冰方式,并利用数值模拟的方法对新型制冰方式和传统滑落式制冰方式进行了对比研究。结果表明,在制冰时间相等的条件下,新型制冰方式的制冰量提高了约19%。在制冰量相等的条件下,制冰周期平均缩短了10分钟,蓄冰周期平均缩短了约2.3小时。此外,新型制冰机组采用的脱冰方式可以减小冷凝器的换热面积。     

数字状张拉整体结构的构型设计与力学性能模拟

针对大型张拉整体结构的设计问题,选取四棱柱状张拉整体结构和截角正八面体状张拉整体结构作为基本胞元,采用节点连接节点的方式建立球柱组合式数字状张拉整体结构,并使用基于结构刚度矩阵的大变形非线性数值求解方法对其进行力学性能分析.在两类胞元满足各自的自平衡条件和稳定性条件的前提下,组合得到的数字状张拉整体结构亦处于自平衡稳定状态,搭建了实物模型进行验证.以数字8状张拉整体结构为例,模拟研究了结构承受自重等分布载荷和单轴拉压等端部载荷时的静力学响应,以及结构无阻尼振动时的固有频率和模态等动力学性能.结果表明,结构在自重作用下的变形行为受初始预应力、压杆密度和拉索刚度的影响较大,对其进行合理配置方可确保结构具有足够刚度抵抗自重;结构在单轴拉压作用下呈现非线性的载荷-位移曲线,拉伸刚度随变形量的增大而增大,压缩刚度随变形量的增大而减小;结构的固有频率随初始预应力的增大而增大,而模态振型基本不变.研究结果丰富了大型张拉整体结构的外形种类,有望推动此类结构在土木建筑、结构材料等领域的应用.      

界面羟基对碳纳米管摩擦行为和能量耗散的影响

本文采用分子动力学模拟研究了羟基对碳纳米管摩擦和能量耗散方式的影响.研究结果表明:由于界面间氢键的形成,碳纳米管所受的平均摩擦力明显增大;随着羟基比例的改变,界面间氢键的数量与摩擦力的变化趋势一致;碳纳米管的手性角对摩擦力有一定的影响,扶手椅型碳纳米管所受的摩擦力比其他类型的碳纳米管的大;直径对摩擦力的影响较大,直径越大界面间的摩擦力越大,其原因是大直径的碳纳米管底部变平导致界面接触面积增大;界面接枝羟基后,体系的声子态密度中出现羟基的振动峰;随羟基比例的增加,羟基的振动在能量耗散中起到更为重要的作用,当碳纳米管和硅基底的羟基比例为10%/20%时,体系能量耗散的主要途径由碳纳米管和硅基底的振动转变为羟基的振动.     

仿生表面湿空气冷凝析水实验

实验研究了仿生表面与其它四种对比表面上湿空气冷凝析水过程演变.实验中,采用显微CCD动态观察了各表面上冷凝析水过程宏微观演变,分析探讨了各现象物理机制,定量测量了各不同表面的凝集水量,发现仿生表面集水量多于其它四种对比表面.