浮升力和流动加速对超临界CO2管内流动传热影响

基于单相流体的概念,超临界流体的异常传热行为已经被研究很多年了,但是关于其流动传热机理仍没有统一的认识.本文通过理论分析和实验研究了超临界二氧化碳在竖直管内向上流动过程中,浮升力和流动加速效应对其流动结构和传热过程的影响.结果表明,没有确凿的实验证据表明超临界流体的异常传热行为是浮升力和流动加速直接导致的,存在的估计浮升力和流动加速效应准则均是在常物性流体的基础上,做了大量假设得出的,不同的研究者采用浮升力和流动加速准则分析超临界流体的传热恶化得出的结论不一致.最后,基于拟沸腾理论分析超临界流体的传热恶化过程,提出超临界沸腾数区分了超临界流体正常传热与恶化传热的转换边界,为超临界流体流动传热研究提供新思路,超临界沸腾数对建立用于不同技术的超临界流体动力循环的最佳运行条件具有重要意义.     

超临界压力CO2在水平圆管内流动传热数值分析

采用SST k-w低雷诺数湍流模型对加热条件下超临界压力CO2在内径di=22.14 mm,加热长度Lh=2440 mm水平圆管内三维稳态流动与传热特性进行了数值计算.通过超临界CO2在水平圆管内的流动传热实验数据验证了数值模型的可靠性和准确性.首先,研究了超临界压力CO2在水平圆管内的流动传热特点,基于超临界CO2在类临界温度Tpc处发生类液-类气“相变”的假设,揭示了水平圆管顶母线和底母线区域不同的流动传热行为.然后,分析了热流密度qw和质量流速G对水平圆管内超临界压力CO2流动换热的影响,通过获取流体域内的物性分布、速度分布和湍流分布等详细信息,重点解释了不同热流密度qw和质量流速G下顶母线内壁温度Tw,i分布产生差异的传热机理,分析结果确定了类气膜厚度d、类气膜性质、轴向速度u和湍动能k是影响顶母线壁温分布差异的主要因素.研究结果可以为超临界压力CO2换热装置的优化设计和安全运行提供理论指导.     

气泡流纳米流体的太阳能蒸腾特性研究

太阳能驱动水蒸发是光热利用的重要途径,光-热蒸汽转化可通过纳米流体吸收太阳能生成蒸汽。本文提出光散射气泡耦合光吸收纳米颗粒强化光能转换的新思路,在太阳能纳米流体蒸发体系中引入气泡群,这些动态气泡作为光能散射与传递中心,延长了入射光路径并倍增了光通量;同时提供了极大的气液界面完成气泡吸湿,以及破水而出的炸裂扰动加速蒸汽扩散,从而实现高效太阳能蒸发传质,蒸汽生成速率可达0.88 kg·m^-2·h^-1,为纯水蒸发速率的3.1倍。     

光纤探针测量及多尺度熵鉴别超临界类沸腾传热模式

亚临界沸腾包括界面蒸发和气泡动力学诱导的传热,但超临界传热是否存在类界面蒸发和类气泡传热以及两者间的转换缺少直接的实验证据.本文进行了超临界CO₂液池传热的实验研究,压力和液池温度分别为8—10 MPa和15℃.作为加热元件和感温元件,22 mm长和70μm直径的镍铬丝水平放置在液池中,光纤探针垂直放置,其顶端高于镍铬丝200μm.发现随热流密度或壁面过热度的持续增大,依次发生自然对流、类界面蒸发、类蒸发-沸腾转换、类沸腾4种传热模式.本文重点关注类界面蒸发和类沸腾传热以及两者间的转换.在类界面蒸发模式下,传热系数随壁面过热度增大略有下降,光纤输出小幅/高频信号,不存在主频,多尺度熵大,表征随机信号波动.在类蒸发-沸腾转换模式下,光纤输出大幅/低频周期信号,存在明显主频,多尺度熵小,代表有序的周期性脉动传热.在以类气泡为特征的类沸腾模式下,光纤信号波动幅度介于类蒸发和转换模式之间,主频不明显,多尺度熵也介于类蒸发和转换模式之间.研究获得了超临界类沸腾直接的实验证据,加深了对超临界传热机理的理解,为后续理论研究和工程应用提供了基础.     

连续流动式聚合酶链式反应生物芯片/微装置中脱氧核糖核酸样品的驱动控制技术进展

介绍国内外连续流动式聚合酶链式反应生物芯片／微装置中脱氧核糖核酸样品的驱碧控制技术进展，主要包括恒流泵（注射泵驱动和蠕动泵驱动）、旋转泵驱动、磁流体动力驱动以及自然对流驱动等。并对这几种驱动方式的优缺点作简要的讨论（引用文献43篇）。     

Improved efficiency droop characteristics in an InGaN/GaN light-emitting diode with a novel designed last barrier structure

<正>In this study,the characteristics of nitride-based light-emitting diodes with different last barrier structures are analysed numerically.The energy band diagrams,electrostatic field near the last quantum barrier,carrier concentration in the quantum well,internal quantum efficiency,and light output power are systematically investigated.The simulation results show that the efficiency droop is markedly improved and the output power is greatly enhanced when the conventional GaN last barrier is replaced by an AlGaN barrier with Al composition graded linearly from 0 to 15% in the growth direction.These improvements are attributed to enhanced efficiencies of electron confinement and hole injection caused by the lower polarization effect at the last-barrier/electron blocking layer interface when the graded Al composition last barrier is used.     

薄层剪切二元颗粒分离过程动力学特性分析

颗粒分离的物理机制目前没有统一解释.本文采用三维离散元模型,模拟了剪切槽内两种尺度的球形二元颗粒在高度方向上位置互相颠倒的现象.关注大颗粒跃升过程中的运动学和动力学行为特征,观测到大颗粒跃升过程分三个阶段:弛豫阶段、起跳阶段和平衡阶段.定量分析了摩擦系数对颗粒受力等具体影响.结果显示弛豫时间随着摩擦系数的增大而减少,颗粒最终的平衡高度随着摩擦系数的增大而增大.定义了浮升因子,发现浮升因子在大颗粒起跳点处陡降,形成大颗粒跃升的"窗口时间".揭示大颗粒的起跳是受力脉动高频特性和浮升因子陡降两个因素共同作用的结果,即颗粒的上升运动由受力和周围空间决定.     

连续流动式聚合酶链式反应芯片的设计进展

介绍了PCR的概念以及微型PCR芯片的优点，着重介绍连续流动式PCR(continuous-flow PCR)芯片／微装置的一般原理、串行流动及其设计进展。     

间冷过程对三级回热压缩S-CO2循环系统的影响

三级回热压缩循环效率高、结构简单,是一种比再压缩循环更具潜力的超临界二氧化碳循环.间冷过程是一种常用的提高布雷顿循环效率的方法,当应用该方法时,可进一步提高循环效率.本文研究了三级回热压缩循环与间冷过程耦合时的特性,计算发现,当间冷压力偏离最优值时,循环效率会有明显下降,甚至低于同参数无间冷循环的效率.而在最优间冷压力...     

复杂结构微流体芯片中的瞬态流型研究

在低质量流速和高热流密度下,对复杂结构微流体芯片中的流动沸腾进行了瞬态流型研究,发现了毫秒级微时间尺度的周期性流型和微通道中的分层流.在单个微通道区域,液膜沿流动方向逐渐增厚且蒸干总是首先发生在其上游区域,而在不同微通道区域间,下游微通道首先蒸干.分析表明,液相弗劳德数(Froude number)较低是微通道中分层流存在的原因.高沸腾数(Boiling number)引起汽液界面较大的剪切应力从而使液体不断向微通道出口处聚集,引起液膜厚度沿流动方向逐渐增厚.