气体分子在石墨表面的吸附与扩散特性

采用分子动力学方法模拟研究气体分子在石墨表面上的吸附和扩散特性,结果表明气体分子在石墨表面上的吸附强度跟石墨中碳原子和气体分子之间的微观作用力密切相关,不同分子在石墨表面上的吸附强度不同。气体分子在石墨表面上的吸附特性符合Langmuir等温吸附模型,压力越高吸附层内分子的密度越高。通过分子的表面扩散系数随着压力的增加而降低的现象以及特定时间内分子运动距离的正常概率分布,发现石墨表面上分子的扩散主要由分子之间的碰撞控制,趋近于体相扩散。分子在石墨表面吸附层内的密度对表面扩散系数的影响非常显著,导致吸附性强的CO_2和H_2S分子扩散系数要明显低于吸附性弱的CH_4和N_2分子.     

螺旋管内高压汽水两相流动沸腾干涸点的研究

在较宽的实验参数范围内(系统压力P=8～15 MPa,质量流速G=800～1800 kg·m~(-2)·s~(-1),壁面热流密度q_w=200～950 kW·m~(-2))对一立式螺旋管内(管内径为10 mm,螺旋直径为300 mm,节距为50 mm)汽水两相流动沸腾干涸特性进行了实验研究。通过研究,获得了干涸发生时螺旋管圈壁温的分布特征以及压力、质量流速和壁面热流密度这三个参数对临界干度的影响规律。同时在实验数据的基础上,提出了一个适用于计算螺旋管内高压高含汽率工况下汽水两相流临界干度的经验关系式。     

高剪切率的Couette流下液氩流体热导率的分子动力学模拟

基于平衡分子动力学(EMD)模拟方法,对Lees-Edwards周期性边界条件作一修正并成功地应用其形成具有高恒定剪切率的Couette流动,最后通过Green-Kubo公式计算得到了剪切流下液氩流体的热导率。计算结果,表明在剪切流下液氩流体的热导率仍然表现为各向同性,同时还发现流动方向的热导率不随流动剪切率的增加而发生变化,并且该值跟静态下液氩的热导率(λ=0.132 Wm~(-1)K~(-1))基本一致。     

混合长度理论的改进及其在变物性传热中的应用

根据边界层理论,对管内变物性湍流强制对流换热控制方程组进行简化;并通过考虑湍流输运中的密度脉动,对传统的混合长度湍流模型进行改进,使之能同时适用于常物性流动和变物性流动.基于该计算模型,对管内超临界压力水湍流对流换热特性进行了数值模拟.计算结果表明,本文的计算模型能正确地反映出超临界工况下的变物性对流换热特征,换热系数...     

单喷嘴横流气雾两相流掺混实验研究

采用PIV设备测量了方腔通道内气体液雾两相交叉横向流的掺混,液滴通过旋流雾化喷嘴产生,获得了沿横流方向不同掺混横截面的液滴分布图和液滴运动流线图.比较了三种喷嘴布置角度(60°,90°,120°)在不同气流速度下的掺混效果.结果表明:在横流作用和壁面约束的影响下,流场中出现不同尺度的漩涡,大涡的卷吸与离心作用导致液滴分布不均匀,影响了雾滴与气相的掺混.随着掺混的发展,大涡的强度和尺寸均减小,对雾滴影响减弱,掺混变好;三种喷嘴布置角度下,60°掺混最好,90°次之,120°最差.     

可膨胀过热水系统多气核演化过程与临界过热度分析

使用分子动力学方法，研究过热水系统均质沸腾核化过程.采用Langevin 动力学方法控制体积可变系统的温度与压力，更好地模拟了沸腾实际物理过程.得到了液相系统体积连续膨胀、分子间距逐渐增大，最终稳定在汽相的现象学规律.当过热温度较高时，亚稳态液相系统可能在局部形成不同大小的近球形区域：气核，这些气核是不稳定的，处于不断演化之中.通过分析分子所受引力与斥力的共同作用，得到了气核形成与消亡以及多个气核融合的机理.比较了模拟结果与经典沸腾理论的差异，提出了气核生长是比气泡生长更为微观过程的认识.通过研究不同过热 关键词： 过热水系统 分子动力学 气核 临界过热度     

天然气超声速除湿器旋流分离数值研究

壁面型线决定了超声速除湿器的内部流场特征,进而对组分凝结特性和分离效率等产生重要影响。本文借助数值方法研究了内扩张型超声速除湿器流场径向分布特性以及组分凝结特性。计算结果表明除湿器内气流的周向速度、压力、温度在不同截面呈现出不同的径向分布特征。加速流道内壁面侧的气流温度低于外壁面侧,使组分凝结首先发生于流道内侧,为达到气液分离效果必须增加分离段长度。因此需要对除湿器加速段流道进行优化设计,以改善除湿器工作性能。     

短纽带作用下气液两相旋流液膜的形成及发展

目前对短纽带引发的气液旋流中液膜的分布规律认识不清楚,限制了短纽带在换热器中的应用。本文采用欧拉双流体模型研究了短螺旋纽带引发的管内气液旋流场中液膜的形成及发展规律。研究发现:气液两相雾状流来流,在纽带下游的直管段中,存在两个对称的螺旋涡,截面上的液膜厚度存在两个对称的波峰。纽带下游一定位置处,截面上液膜厚度的周向峰值会达到最大,随后液膜厚度的峰值逐渐降低。周向平均液膜厚度沿轴向先增厚后减薄。截面上流体的低压中心与螺旋涡的中心不重合,受液膜分布的影响显著。     

汽(气)液两相流流型在线识别的研究进展

综述了根据参数波动过程实现气液两相流流型在线识别的最新 研究成果,内容包括两相流参数波动的产生机理,小波分析的应用, 两相流参数波动过程的特征提取和特征分析,流型在线识别的特点及 各种实现方法等。重点介绍了两相流参数波动过程的统计和非线性特 征分析及其与流型之间的关系。深入讨论了流型神经网络识别方法及 其存在的问题。从波动参数的选择、数理解释、流型识别方法等不同 方面对研究进展进行了讨论。     

气体分子在二维石墨烯纳米孔中的选择性渗透特性（英文）

二维石墨烯纳米孔中气体分子的选择性渗透对多孔石墨烯分离膜非常重要。本文采用分子动力学方法研究了气体分子在氮氢修饰石墨烯纳米孔中的渗透特性,从分子的大小和结构、纳米孔的构型以及分子与石墨烯之间的作用强度等角度阐明了分子出现选择性渗透的原因。结果表明,不同分子的渗透率不同,即H_2O H_2S CO_2 N_2 CH_4。渗透率跟分子的质量和直径以及分子在石墨烯表面上的吸附密度有关;根据气体分子动理学理论,渗透率跟分子质量成反比关系;而分子在石墨烯表面上的高吸附密度对渗透起促进作用。对于H_2O和CH4分子,分子直径起主导作用;H_2O分子直径最小,其渗透率最大;同理,CH_4分子的渗透率最小。对于H_2S和CO_2分子,H_2S分子的直径较大,但其与石墨烯之间的作用强度较大(吸附密度较高),导致渗透率较高;对于CO_2和N_2分子,CO_2分子的直径较小,并且与石墨烯之间的作用强度较大,渗透率较高。同时发现,分子在纳米孔中的渗透使得其在石墨烯表面的密度分布极不均匀。纳米孔左右两侧的功能化氮原子使CH_4分子容易从孔两侧区域穿过,而其它分子由于直径较小在纳米孔中心区域穿过的概率最大。分子与石墨烯之间的作用越强,导致分子在石墨烯表面区域内停留的时间越长,最终使其在渗透纳米孔的过程中所经历的时间越长。本文所采用的氮氢修饰石墨烯纳米孔中,分子渗透速率达到~10~(-3)mol·s~(-1)·m~(-2)·Pa~(-1),并且其它分子相对于CH_4分子的选择性也很高,说明基于该类型纳米孔的多孔石墨烯分离膜在天然气处理等工业气体分离领域具有很好的应用前景。