大尺寸电阻加热式碳化硅晶体生长热场设计与优化

大尺寸低缺陷碳化硅(SiC)单晶体是功率器件和射频(RF)器件的重要基础材料,物理气相传输(physical vapor transport, PVT)法是目前生长大尺寸SiC单晶体的主要方法。获得大尺寸高品质晶体的核心是通过调节组分、温度、压力实现气相组分在晶体生长界面均匀定向结晶,同时尽可能减小晶体的热应力。本文对电阻加热式8英寸(1英寸=2.54 cm)碳化硅大尺寸晶体生长系统展开热场设计研究。首先建立描述碳化硅原料受热分解热质输运及其多孔结构演变、系统热输运的物理和数学模型,进而使用数值模拟方法研究加热器位置、加热器功率和辐射孔径对温度分布的影响及其规律,并优化热场结构。数值模拟结果显示,通过优化散热孔形状、保温棉的结构等设计参数,电阻加热式大尺寸晶体生长系统在晶锭厚度变化、多孔介质原料消耗的情况下均能达到较低的晶体横向温度梯度和较高的纵向温度梯度。     

Experimental and numerical analysis of cylindrical turbulators in a double pipe heat exchanger under turbulent flow conditions

In the present work, the use of cylindrical turbulators in a double pipe heat exchanger has been investigated. Cylindrical fin type of turbulators has been placed circumferentially separated by 90° on the outer side of an inner pipe at a regular pitch. Experimental studies were undertaken for different air flow rates in a turbulent regime whose Reynolds number range between 2500 and 10000. Heat transfer characteristics like Nu and friction factor have been experimentally determined. Parametric studies were conducted by changing the pitch and also the orientation of the turbulators. Nu and friction factor were found to increase as the pitch is reduced. A model with alternatively changed orientation outperformed others by exhibiting highest Nu and reduced friction factor.     

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.     

含气率对PTS时压力容器内流动与传热的影响

本文对反应堆压力容器紧急安注时的流动与传热特性在1/10的模型上进行了流动可视化、局部传热系数以及混合函数的试验研究。针对三个热冲击敏感区域的部分测点,比较了环腔流速为0.5m/s、安注流速为1～30 m/s时不同含气率对下降环腔内流动与传热特性的影响,得出并分析了不同测点传热系数、混合函数的变化规律。研究结果表明:随着含气率增大,安注流体与环腔流体的混合增强;下降环腔内的含气率对小安注流速时的流动与传热影响显著,而对大安注流速时影响较小。     

离心力场作用下多孔介质中强制对流换热的研究

对离心流化床中空气通过多孔物料层的强制对流换热进行了理论和实验研究。获得了气流和物料间强制对流换热的准则关联式。研究结果表明,在气流速度和温度梯度方向一致的条件下,强制对流换热比通常的边界层强制对流换热有所强化,其换热的准则关联式具有 Nu=CRePr的线性形式。从而验证了改变气流方向和热流密度矢量之间夹角可以强化换热的这一强化传热新原理。     

四气门发动机可变涡流稀薄燃烧特性研究

本文研究了可变涡流对四气门发动机稀薄燃烧特性的影响情况。在稀薄燃烧情况下,发动机负荷大小对CO和HC排放的影响不大,对NOx排放的影响主要表现在对13～17空燃比范围内NOx排放的影响,负荷越大,NOx排放越大;对空燃比小于13或大于17以后的NOx排放影响较小。阀片位置对发动机排放特性的影响较小,对发动机的燃油经济性存在一定影响,这是因为不同阀片位置的进气涡流比不同所致,同时也表明较强的涡流运动对燃油经济性更有利。涡流运动在不同转速条件下对发动机燃油经济性的影响情况不同,它更有利于改善低速条件下的燃油经济性。     

行波型热声发动机的分布参数法热力分析

在现有热声网络模型的基础上 ,对行波型热声发动机采用分布参数法进行了详细地分析 ,得到了较为完整的分布参数法网络模型 ,并给出了该模型的定性关系式 ,所得结果与采用集总参数法的结果有很大差异。分析表明 ,分布参数法更适合于一般的系统情况 ,集总参数法仅仅在一定条件下才适用。文中对一个实际系统应用分布参数法进行了分析 ,得到一些结论 ,对于我们设计行波型热声发动机有非常重要的理论指导意义     

Momentum transport and torque scaling in Taylor-Couette flow from an analogy with turbulent convection

We generalize an analogy between rotating and stratified shear flows. This analogy is summarized in Table 1. We use this analogy in the unstable case (centrifugally unstable flow vs. convection) to compute the torque in Taylor-Couette configuration, as a function of the Reynolds number. At low Reynolds numbers, when most of the dissipation comes from the mean flow, we predict that the non-dimensional torque G = T/ν² L, where L is the cylinder length, scales with Reynolds number R and gap width η, G = 1.46η^3/2(1 - η)^-7/4 R ^3/2. At larger Reynolds number, velocity fluctuations become non-negligible in the dissipation. In these regimes, there is no exact power law dependence the torque versus Reynolds. Instead, we obtain logarithmic corrections to the classical ultra-hard (exponent 2) regimes: G = 0.50 . These predictions are found to be in excellent agreement with avail-able experimental data. Predictions for scaling of velocity fluctuations are also provided. Received 7 June 2001 and Received in final form 7 December 2001     

一类潜热型功能液固两相流体的定压比热研究

应用两相流与热物理理论，严格推导出一类潜热型功能液固两相流体的定压比热计算公式．