围绕变壁温水平圆柱热源接触熔化的理论分析

研究围绕变壁温热源的接触熔化,建立表面温度随角度变化的水平圆柱热源接触熔化模型.对紧密接触熔化区的液体传热与运动状态进行分析,运用Nusselt液膜理论建立熔化控制方程,并采用理论求解,得到稳定熔化时的熔化速度解析解,所得结果包含了文献关于定壁温热源熔化的分析结果.通过分析不同温度分布下发生接触熔化的熔化速度、液膜厚度和压力分布情况,得到温度分布对熔化影响的规律.     

固着液滴蒸发薄液膜区传质传热特性数值研究

本文基于扩展Young-Laplace方程和动力学理论,以水为工质,建立固着液滴蒸发薄液膜区、宏观弯月面区、固体基底内部及气液、液固、气固界面的耦合传热模型,并探究固体基底厚度和热物性对蒸发薄液膜区传热特性的影响。结果表明,由于液滴蒸发过程中的冷却效应,三相接触线附近的基底温度低于周围固体温度;蒸发速度越快,温度差越大。蒸发薄液膜的长度、最大质量流量和传热量与基底厚度与液滴半径比值h_r有关;当h_r=0.4时,薄液膜区传热对总体传热贡献最大;基底的热导率越小,蒸发液滴具有更长的蒸发薄液膜长度及更强的界面传热,薄液膜区传热对总体传热影响越显著.     

水平微圆管内环状流气液界面不稳定性分析

本文以水平微圆管内气液两相环状流气液界面为研究对象,通过分析重力、表面张力和界面剪切力对环状流液膜厚度的影响,重点考虑Rayleigh不稳定性对气液界面的依存关系,得到了不同管径和气核直径变化时不稳定性的变化规律,并分析拟合了最危险波长和气核直径的关联式,为后续建立高热流密度条件下微通道内强化传热理论模型奠定基础.     

液滴碰撞液膜润湿壁面空气夹带数值分析

采用复合水平集-流体体积法并综合考虑传热及接触热阻的作用, 对液滴碰撞液膜润湿壁面空气夹带现象进行了数值分析. 揭示了夹带空气形成机理, 探索了夹带空气特性参数随碰撞速度和液膜厚度的变化规律, 获得了夹带空气作用下液滴碰撞润湿壁面的传热机理. 研究结果表明: 撞壁前气液两相压力差是引起气液相界面拓扑结构变化以及夹带空气形成的主要原因; 液滴碰撞速度与压缩空气层内压力以及相界面形变高度密切相关; 液滴接触液膜时, 碰撞轴上液滴底部和液膜表面速度相等, 大约是碰撞速度的1/2; 碰撞速度对夹带空气层底部到破碎点的无量纲弧长和最大无量纲夹带空气直径均存在较大的影响; 液滴和液膜的无量纲形变高度与斯托克斯数密切相关; 液膜初始厚度对液滴和液膜的无量纲形变高度和最大无量纲夹带空气直径影响较大; 撞壁初始阶段, 碰撞中心区域夹带空气对壁面热流密度分布存在较大的影响.     

双液滴撞击平面液膜的流动与传热特性

采用耦合的水平集-体积分数法(CLSVOF)对双液滴连续撞击恒定壁温壁面上的热液膜的流动和换热特性进行了数值模拟及分析,得到了双液滴撞击热液膜后形态演变的过程.分析了液滴垂直间距、撞击速度、液膜厚度以及液滴直径对双液滴撞击液膜后的流动与传热特性的影响,结果显示,壁面平均热流密度随液滴撞击速度的增大而增大,液滴垂直间距、液膜厚度和液滴直径对平均热流密度的影响较小,但会对热流密度在撞击区域和交界区的分布产生重要影响.     

圆管外石蜡相变蓄热与释热实验研究

建立一小型圆管外石蜡相变蓄热实验系统,对石蜡的蓄热熔化和释热凝固规律进行实验研究.研究石蜡在圆管外不同位置的蓄热熔化规律,自然对流对石蜡蓄热熔化的影响,得出蓄热熔化时间和熔化厚度的优化值.研究石蜡在圆管外不同位置的释热凝固规律,自然对流对石蜡释热过程的影响.     

液滴撞击液膜的流热耦合界面追踪方法数值模拟

采用界面追踪方法研究蒸馏过程中液滴撞击高温薄液膜的流动和传热特性,将数值结果与解析解和实验进行比较验证模型的正确性,研究气液界面和热流分布的演变过程.同时,分析液滴We数和无量纲液膜厚度对传热的影响.液滴撞击后的热流密度分布显示：液膜可分为撞击区、过渡区和静态区.由于液滴的撞击作用,强制对流是撞击区内主要的传热机制.增大液滴的韦伯数或减小无量纲液膜厚度会加强热量传递.随着液滴韦伯数的增加,冲击引起的扰动增强,在动量和能量共同作用下,平均热流密度明显增大,撞击区冠状水花越明显.无量纲液膜厚度越小,平均热流密度越大,且有更长的时间保持高热流密度换热.     

半椭圆管水平降膜液膜厚度图像数字化处理研究

在不同喷淋量Q、管间距S、布液高度H下对半椭圆管水平降膜液膜厚度变化进行研究,同时与圆管、椭圆管的液膜厚度进行了对比,运用图像数字化处理得到降膜过程的气液界面线以及半椭圆管液膜厚度随管壁周向角变化情况。结果表明:对于相同截面周长的圆管、椭圆管和半椭圆管,在相同工况下,半椭圆管的平均液膜厚度最小;随着喷淋量的增加,液膜厚度先增加后变小;随着布液高度的增加,液膜厚度逐渐变薄;随着管间距增加,液膜厚度逐渐变薄;截面周长为79.8 mm、长短轴比为2.1的半椭圆管在喷淋量Q为0.14 L/min、布液高度H为15 mm、管间距S小于20 mm,液膜厚度稳定,有利于充分换热。     

矩形毛细微槽横截面上气液分界面形状理论分析

对背面有热流输入的矩形毛细微槽群横截面上的气液分界面形状进行了理论分析,在一定条件下对Wayner蒸发模型进行简化,根据等壁温条件推出蒸发薄液膜区域热流密度近似为定值,通过流体动力学理论推导出了微槽横截面薄液膜区域液膜厚度变化的关系式,并与Wayner蒸发模型的计算结果进行了比较。进一步提出了全新的交界线区域长度的判定方法,根据蒸发薄液膜区域总换热量计算得到蒸发薄液膜区域的长度,交界处接触角,以及固有弯月面区域的曲率半径,从而最终得出了微槽横截面整个气液分界面的形状曲线,理论分析表明:槽宽、热流密度、过热度等因素对蒸发薄液膜区域长度、接触角以及固有弯月面曲率半径等参数有较大的影响。     

矩形毛细微槽中三角形区域接触线特性的研究

利用CCD和宽视场体视显微镜相结合的技术,拍摄了矩形毛细微槽内液体工质在三角形区域的润湿图像,并进行了图像处理,研究结果表明:随着热流密度的增加,三角形区域内的三相接触线向微槽底角收缩,导致三相接触线的长度减小,液膜厚度减小;随着微槽深度的增加,三角形区域的接触线长度减小;随着微槽宽度和倾斜角度的增加,三角形区域内的接触线长度增加,液膜厚度增加.     

氮化硼、碳化硅、锗纳米管的熔化与拉伸力学特性

该论文采用Tersoff势的分子动力学方法分析了单壁(5,5)氮化硼、碳化硅、锗纳米管的熔化与轴向拉伸力学特性,讨论了三种纳米管熔化与轴向拉伸力学性能的差异.研究表明:氮化硼管熔化后呈现为网状,碳化硅管为疏松的不规则的团状,锗管呈现为紧密排布的近似球状;相同温度下,碳化硅及氮化硼纳米管的熔点、比热容以及熔化热却均远高于锗管,但系统能量却远低于锗管;三种纳米管中,氮化硼管的抗变形抗能力最大,锗管的抗变形与抗载荷能力最小,而氮化硼、碳化硅管的抗载荷能力相当.     

Size and morphological effect of Au–Fe3O4 heterostructures on magnetic resonance imaging

In this paper, we analyse the melting of a spherically symmetric nanoparticle, using a continuum model which is valid down to a few nanometres. Melting point depression is accounted for by a generalised Gibbs–Thomson relation. The system of governing equations involves heat equations in the liquid and solid, a Stefan condition to determine the position of the melt boundary and the Gibbs-Thomson equation. This system is simplified systematically to a pair of first-order ordinary differential equations. Comparison with the solution of the full system shows excellent agreement. The reduced system highlights the effects that dominate the melting process and specifically that rapid melting is expected in the final stages, as the radius tends to zero. The results agree qualitatively with limited available experimental data.     

Melting mechanisms at the limit of superheating

The atomic-scale details during melting of a surface-free Lennard-Jones crystal were monitored using molecular dynamics simulations. Melting occurs when the superheated crystal spontaneously generates a sufficiently large number of spatially correlated destabilized particles that simultaneously satisfy the Lindemann and Born instability criteria. The accumulation and coalescence of these internal local lattice instabilities constitute the primary mechanism for homogeneous melt nucleation inside the crystal, in lieu of surface nucleation for equilibrium melting. The vibrational and elastic lattice instability criteria as well as the homogeneous nucleation theory all coincide in determining the superheating limit.     

斜翅型冷凝强化换热管传热性能的实验研究

对一种斜翅型外翅片带内螺纹的冷凝强化换热管进行传热性能的实验研究。管外冷凝换热的制冷剂为R134a,管内对流换热的介质为水。分别在定热流密度与定水流速的条件下进行一系列工况的实验,得到相应的实验数据。在定热流密度条件下,利用Wilson图解法得到管内的换热系数数据及相应的计算关联式。在定水流速的条件下,利用分离方法得到管外冷凝换热系数数据及相应的计算关联式。将强化管换热系数数据与光管换热系数的理论计算值进行了比较,结果表明:冷凝强化换热管管内对流换热的强化倍率为2.4,管外凝结换热系数随壁面过冷度的增加而增大,管外凝结换热的强化倍率为:1.78～3.92。     

纳米流体对流换热的实验研究

建立了测量纳米流体对流换热系数的实验系统,测量了不同粒子体积份额的水-Cu纳米流体在层流与湍流状态下的管内对流换热系数,实验结果表明,在液体中添加纳米粒子增大了液体的管内对流换热系数,粒子的体积份额是影响纳米流体对流换热系数的因素之一。综合考虑影响纳米流体对流换热的多种因素,提出了计算纳米流体对流换热系数的关联式。     

风冷热泵冷热水机组动态过程仿真

本文给出了风冷热泵冷热水机组动态过程模型。系统的高、低压段被分成制冷剂侧、管壁、以及水或空气侧三个控制容积。针对每个控制容积建立了质量和能量平衡的微分方程。由于压缩机、热力膨胀阀阀体、以及四通换向阀具有较小的热惯性,因而采用稳态模型描述压缩过程、膨胀过程、以及内泄露过程。膨胀阀感温包中的制冷剂温度对于蒸发器出口温度的延迟用一阶惯性环节来描述。通过“预测-校正”和“自适应步长”方法实现系统仿真。仿真结果与测试数据吻合良好。     

Peculiarities of melting and crystallization of n-decane in a porous glass

Melting and crystallization of n-decane embedded into porous glass with the mean pore size of about 6.4 nm were studied using acoustic and DSC methods. Smearing of the phase transitions, decrease of melting and freezing temperatures, pronounced hysteresis between melting and crystallization were revealed by both methods. In DSC measurements for the pore filling factors 70% and higher double peaks were observed upon cooling while only single peaks were present upon heating. Also a high reduction of the corresponding phase transition heats was revealed. Melting and freezing intervals determined by acoustic and DSC methods strongly differed from each other. A model which qualitatively explains the observed anomalies is proposed. It supposes the formation of liquid layers on the surface of the pores.     

激光照射金颗粒在散射效应下的相变传热

采用二维双温度模型结合散射作用所引起颗粒表面光强不均匀分布的结果,对单脉冲激光垂直照射金颗粒的相变传热进行研究,通过将界面能量平衡方程,成核动力学的界面追踪法相耦合来确定固液界面的位置并研究激光参数对烧结过程的影响.结果表明：当激光垂直照射金颗粒时,熔化现象主要发生在颗粒的两极且底部熔化开始时间早,熔化体积也比较小.激光的脉宽越短熔化开始时间越早,熔化体积越大.提高激光的能量密度,颗粒的熔化体积也随之增加.     

Heat Transfer Characteristics for Condensation of R134a in a Vertical Smooth Tube

In this study, condensation of pure refrigerant R134a vapor inside a smooth vertical tube was experimentally investigated. The test section was made of a copper tube with inside diameter of 7.52 mm and length of 1 m. Experimental tests were conducted for mass fluxes in the range of 20–175 kg/m²s with saturation pressure ranging between 5.8 and 7 bar. The effects of mass flux, saturation pressure, and temperature difference between the refrigerant and tube inner wall (ΔT) on the heat transfer performance were analyzed through experimental data. Obtained results showed that average condensation heat transfer coefficient decreases with increasing saturation pressure or temperature difference (ΔT). In addition, for the same temperature difference (ΔT), heat can be removed from the refrigerant at a higher rate at relatively low pressure values. Under the same operating conditions, it was shown that average condensation heat transfer coefficient increases as mass flux increases. Finally, the most widely used heat transfer coefficient correlations for condensation inside smooth tubes were analyzed through the experimental data. The best fit was obtained with Akers et al.'s (1959) correlation with an absolute mean deviation of 22.6%.