气体横掠顺排管束流动特性实验研究

螺旋管式换热器换热系数高且结构紧凑,被用于高温气冷堆蒸汽发生器及中间换热器。这类换热器壳侧为有壁面包围的横掠管束流动,而壁面的存在会对横掠管束流动产生一定影响。本文中采用分裂式热膜测量了不同管距管径比(P/D)和不同雷诺数(Re)下横掠顺排管束流动管间和管后的速度分布。讨论了流动充分发展区域P/D、Re对管间和管后时均速度分布的影响。然后分析了P/D、Re对管间和管后雷诺正应力分布的影响。选取Re=35875的结果,从频谱角度分析了产生不同雷诺正应力分布的原因,并比较了P/D对管间速度频谱的影响。     

液态铅铋合金横掠管束对流换热数值计算

直流螺旋管式蒸汽发生器具有结构紧凑和换热系数高等优点,能够进一步提高液态金属反应堆的紧凑性和经济性。此时蒸发器壳侧为液态金属横掠管束流动,而在可查阅文献中专门针对液态金属横掠顺排管束的换热关系式却很有限。本文采用SST k-ω模型和湍流普朗特数模型数值研究了液态铅铋合金横掠顺排管束的流动和换热特征。首先采用前人的实验结果对数值模型进行了验证,模拟结果与努塞尔数实验值偏差小于8%。研究了普朗特数、雷诺数以及管束结构对液态金属横掠顺排管束换热特征的影响。讨论了不同工况下分子热扩散系数和湍流热扩散系数对于换热的贡献以及传热管周向局部换热特征。最后根据计算结果拟合出了液态铅铋合金横掠顺排管束的努塞尔数公式。     

垂直上升管内液体横掠流动传热特性研究

本文对单相水和单相油横掠流动时的平均换热特性进行了实验研究,对试验的结果进行了分析和讨论,并对实验数据进行关联,得到了垂直上升管内单相水和单相油横掠流动时的换热准则关系式。结果表明,狭窄空间条件下的液体横掠柱体时的流动换热对液相Re数的依赖,较大空间条件下的流动换热相比明显减小,并对单相水和单相油横掠流动时的换热性能进行了比较。     

流体横掠方形微针肋阵列热沉的传热特性

本文以去离子水为冷却工质,对流体横向冲刷方形微针肋阵列热沉的传热特性进行了实验研究.结果表明流体横掠微针肋热沉具有优越的换热特性.实验得出,冷却液的雷诺数对热沉的换热性能影响显著;总热阻随着泵功的增大而降低;对流换热热阻在总热阻中所占比例较小,流体吸热焓变热阻成为影响热沉性能的主导因素.     

跨声速轴流压气机转子叶片的掠形优化研究

本文通过对掠形叶片在跨声速压气机转子上的应用发展回顾,发现当前掠形叶片在叶轮机领域得到重视应用的同时,还存在掠形如何改善压气机性能的争议.为了探索掠形叶片对轴流压气机跨声速转子的性能影响,本文采用数值优化的方法对一个跨声速转子的性能进行了优化研究,结果证明:前掠叶片对压气机性能有较为明显的影响.     

基于田口方法的波纹内翅片管参数优化研究

应用田口方法对波纹内翅片管的波数、振幅和波长三个主要影响传热和流动的因素进行分析,通过数值计算得到各个因素在不同水平下的传热j因子和阻力系数,并根据JF比值得到了其信噪比(SNR).采用正交试验法安排数值模拟方案,通过统计分析得到最优的波纹内翅片管的参数组合.最后,采用两种方法(统计分析法和直观法)对最优参数进行了验证.     

横掠管束周期性充分发展对流换热的混沌分析

本文利用混沌理论分析了横掠管束周期性充分发展对流换热的非稳定性问题,即通过速度U的时间序列的重构相空间计算出关联维数D2,并通过时间序列分析了该非线性动力系统的功率谱特性。分析结果表明,本文所研究的横掠管束周期性充分发展对流换热系统在所给出的控制参数Re=937.7下出现的非稳定性问题属于混沌现象。系统的整体状态可用奇怪吸引子来描述,当延迟时间选择为5,该时间序列的重构相空间的嵌入维数增至5时,该吸引子的分维数趋于定值1.63。     

汽阳极多管AMTEC性能分析方法及参数优化分析

为建立汽阳极多管碱金属热电转换装置(AMTEC)性能分析方法,以PX-3A型装置为分析对象,建立了汽阳极多管AMTEC热、电和压力耦合模型,开发了装置稳态性能分析程序。程序通过提取RadCAD软件的角系数计算结果优化热模型角系数计算方法,计算结果与文献中PX-3A实验值吻合验证了模型的合理性和程序的正确性。利用程序对PX-3A型装置进行参数优化分析,结果表明:冷凝端温度最佳取值范围为550～650 K;负载电阻较大时,BASE管越多输出功率和转换效率越高;为减小压损,圆周型遮热罩高度应尽量低,且遮热罩半径取10～11 mm最佳。     

油气两相流体纵掠水平螺旋扁管管束摩擦压降的实验研究

以汽油-压缩空气为介质,对气液两相流体纵掠螺距为200mm的螺旋扁管管束的摩擦压降进行了实验研究。讨论并分析了质量含气率、混合物质量流速对摩擦压降的影响。提出了两种预测两相摩擦压降的方法:全液相摩擦乘子、L-M关系式。     

应用格子Boltzmann方法研究颗粒横掠管束的沉积过程

烟气中灰尘颗粒在换热器管束表面的沉积对换热器性能有较大影响,研究颗粒在管束上的沉积规律有较大的应用价值。本文应用格子Boltzmann与格子气自动机的耦合模型模拟了颗粒随流场的运动,并采用该模型模拟了颗粒在单排管束表面的沉积现象,得到了直径为5μm和10μm的颗粒在管子上的沉积形貌。接着模拟了直径为10μm的颗粒在顺排和叉排管束表面的沉积形貌,结果显示前排管束只在背风面发生沉积,而后排管束在迎风面和背风面同时发生沉积,且顺排管束上的颗粒沉积较多。因此,叉排布置有利于减小积灰。本文的研究可以展示颗粒沉积的规律,并为含尘烟气换热器的设计提供指导。     

纵向翅片扁管换热器的结构优化

通过建立数值优化模型,对纵向翅片扁管换热器进行结构优化,得到了翅片长度、翅片间距及翅片高度对换热器热阻及空气侧对流换热系数的影响,同时还研究了不同热源温度、不同风速时换热器的优化结构,为工程应用提供了参考。     

基于(火积)耗散率最小的复杂肋片对流换热构形优化

基于构形理论, 以基于(火积)耗散率定义的当量热阻最小为优化目标对复杂肋片进行构形优化, 得到同时考虑肋片导热和对流换热(火积)耗散性能的肋片最优构形, 并比较不同形状和不同优化目标下的肋片最优构形. 结果表明: 存在最佳单元级直肋、中部空腔以及肋片末梢高度和长度比使得复杂肋片当量热阻取得三重最小值. 当量热阻最小的复杂肋片最优构形与T-Y形肋片最优构形相比, 复杂肋片结构使得肋片整体传热性能大大提高. 当肋片传热为二维传热且根部较宽时, 肋片根部温度越不均匀, 当量热阻最小和最大热阻最小的复杂肋片最优构形差别越大. 在保证热安全性的前提下, 工程上对肋片进行优化设计时可选择当量热阻最小的肋片构形设计方案以降低其平均传热温差、提高整体传热性能. 本文从传热优化角度为复杂肋片的优化设计提供了参考.     

Optimization of fin geometry in heat convection with entransy theory

The entransy theory developed in recent years is used to optimize the aspect ratio of a plate fin in heat convection.Based on a two-dimensional model,the theoretical analysis shows that the minimum thermal resistance defined with the concept of entransy dissipation corresponds to the maximum heat transfer rate when the temperature of the heating surface is fixed.On the other hand,when the heat flux of the heating surface is fixed,the minimum thermal resistance corresponds to the minimum average temperature of the heating surface.The entropy optimization is also given for the heat transfer processes.It is observed that the minimum entropy generation,the minimum entropy generation number,and the minimum revised entropy generation number do not always correspond to the best heat transfer performance.In addition,the influence factors on the optimized aspect ratio of the plate fin are also discussed.The optimized ratio decreases with the enhancement of heat convection,while it increases with fin thermal conductivity increasing.     

Parameter optimization of microcantilevers optically excited by a semiconductor laser with optical feedback

A novel approach of optically exciting and detecting the vibration of a microcantilever by a sinusoidally driven semiconductor laser subject to optical feedback is proposed. A theoretical model for the approach is established, and the working parameters are optimized. In our experiments, an Al-coated microcantilever is designed with the optimized working parameters, and the microcantilever is optically excited by a sinusoidally driven semiconductor laser. We have demonstrated that there exist periodic dips of the optical power of the semiconductor laser, which is caused by the resonant vibration of the microcantilever. The optical power of the semiconductor laser is also analyzed theoretically by using the Lang–Kobayashi (L–K) equations. The experimental result is consistent with the result of theoretical analysis.     

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介绍了一种强磁场高温超导螺线管磁体电磁性能的优化方法。通过编写Matlab数据处理程序优化了一个中心磁感应强度为8T、内径为20cm的磁体。利用有限元分析法分析已优化磁体的磁场分布,得到磁体在垂直方向的最大磁感应强度值与Matlab数据处理程序计算的结果基本吻合。     

高效率行波管电子枪设计及其优化

利用综合迭代法初步确定了用于高效率行波管的电子枪几何尺寸参数,考虑电子枪设计对导流系数、注腰半径、层流性等参数提出的要求,通过建立评价电子注性能优劣的目标函数以量化设计结果;应用EGUN软件和步长加速直接求优的方法对目标函数进行了优化,优化结果满足了设计要求。该电子枪已经用于制管实验,电子注静态通过率99.7%,动态通过率98.0%,电子效率达到34%,实验结果进一步验证了该电子枪设计的合理性。     

水体重金属LIBS多元素测量参数优化方法研究

激光诱导击穿光谱(LIBS)方法的优势之一就是可多元素同时检测。为获得水体重金属LIBS多元素测量时的综合最佳信号输出,本文利用BP神经网络拟合Pb,Cu和Ni三种元素特征谱线信背比(S/B)与延时门宽之间的数值关系,同时采用DM设计实验数据作为校验样本,保证BP神经网络模型的泛化能力。基于上述数值模型利用遗传算法优化延时门宽两个测量参数,定义了适应度函数,得到延时门宽为(15.5和21.5 μs)时,取最小值0.102 4,此时三种元素综合信背比最大,对比实验进一步验证了优化效果。神经网络结合遗传算法的优化方法提高了水体重金属LIBS多元素测量时的综合信背比,研究方法也为更多参数更多响应的实验系统优化提供了参考。     

Bulk diamond formation from graphite in the presence of C-O-H fluid under high pressure

Abstract

C-O-H fluids have been successfully applied as catalysts for bulk diamond formation under high pressure. New insight into C-O-H fluids extends the understanding of the origin of natural diamond, which is presently of interest in materials and geological sciences. This review presents current literature data concerning the synthesis and characterization of bulk diamond formation assisted by C-O-H fluids at high pressure and high temperature. Based on a general survey of this subject, the pressure-temperature regime for diamonds formed in these fluids was established and the mechanism of conversion from graphite to diamond is discussed. Finally, a few questions are put forward that may be useful for the continued development of this research area.     

基于量子粒子群算法的混沌系统参数辨识

针对混沌系统参数辨识问题, 在基本群智能算法粒子群优化算法的基础上, 提出量子粒子群算法, 测试函数证明了算法具有良好的全局优化能力. 进而将其应用于混沌系统参数辨识问题, 将参数辨识问题转化为多维函数空间上的优化问题. 通过对平衡板热对流典型混沌系统Lorenz系统进行研究, 并与基本算法和遗传算法比较. 仿真实验证明, 算法的有效性, 对混沌理论的发展有着非常重要的意义. 关键词： 量子粒子群算法 混沌系统 系统辨识     

高功率离子束在漂移管中的中性化传输

 介绍了“闪光二号”加速器产生的高功率离子束在漂移管中的传输实验。对比了采用中性化措施前后的传输情况，分析了中性化措施对离子束束斑半径、束流均匀性的影响。根据实测的二极管电压模拟得到了传输一定距离后的束流波形，与实测结果符合较好。采取适当的中性化措施后，高功率离子束可以有效传输80 cm以上，束流发散得到抑制，束流均匀性得到改善。