基于(火积)理论的“+”形高导热构形通道实验研究

基于构形理论和■理论,对"+"形高导热通道的方形构造体开展导热实验研究,并对不同优化目标和不同高导热通道布置形式下的构造体导热性能进行比较.结果表明:对于"+"形高导热通道的方形构造体,实验和数值计算所得到的构造体最高温度点均位于"+"形高导热通道两分支之间,实验和数值计算所得到的构造体平均温差和■耗散率的误差均在可接受范围内,这从定性和定量的角度证明了导热构形优化结果的正确性.与"H"形高导热通道的方形构造体相比,构造体内高导热通道采用一级"+"形布置使得其导热■耗散率得到降低.■耗散率最小的一级"+"形高导热通道构造体最优构形与最大温差最小的构造体最优构形相比,前者的导热■耗散率降低了5.98%,但最大温差提高了3.57%.最大温差最小目标有助于提高构造体的热安全性,■耗散率最小目标有助于提高构造体的整体导热性能.在保证热安全性能的前提下,实际微电子器件设计中可采用■耗散率最小的构造体最优构形以提高其整体导热性能.     

稳态“冷源”法对冰的导热系数测量系统研究

本文基于稳态“冷源”法设计了一种实现在常温环境下测量冰的导热系数的实验装置.结果表明,该系统对冰的导热系数测量准确,重复性好,操作简单,成功率高,应用前景广阔.该研究也是大学物理实验教学中“物体导热系数的测定”实验的拓展,对促进实验教学以及冰这一物质的研究具有重要意义.     

全被动聚光式太阳能蒸馏器的性能研究

本文提出了一种全被动聚光式太阳能蒸馏器。它不包含单独的集热器,而是集聚光和集热过程于一体,在嵌入到土壤里的蒸馏器中进行海水淡化.本文通过分析该蒸馏器的几何光学特性,得到了聚光器的最优化结构,并得出结论:在低纬度地方,绝大部分太阳光入射角度下装置的接收率大于95%。另外,本文通过分析蒸馏器内部的传热传质过程,得到了装置产水量在稳态条件下随太阳辐照度变化的曲线。理论计算结果表明,在辐照度为800 W·m~(-2)的稳定光照下,装置单位蒸发而积产水速率为0.2475 g·m~(-2)·s~(-1),产水效率约为45.5%。     

太阳能热声发动机的设计与性能仿真

太阳能聚焦集热器与热声发动机的结合能够成为一种新型的具有广阔应用前景的动力系统,本文建设完成了太阳能驱动热声发动机并对热声发动机性能进行了仿真研究.基于Simulink开发了双轴自动跟踪太阳能集热器的性能仿真程序,并基于自行测量的太阳辐射数据对聚焦式太阳能集热器的热力性能进行了仿真计算.利用太阳能集热器仿真程序的计算结果与热声仿真程序Deltae进行耦合计算,对已经建设完成的太阳能热声发动机的热力性能进行了仿真模拟.仿真结果对于后续实验工作提供了参考依据.     

高储能密度铁电聚合物纳米复合材料研究进展

介电电容器具有超高功率密度、低损耗以及高工作电压等优点,是广泛应用于电子电力系统的关键储能器件.铁电聚合物是发展高储能密度电介质薄膜材料的理想选择,而基于铁电聚合物的纳米复合材料则兼具了聚合物的高击穿场强、柔性、易加工等特点以及陶瓷的高介电性能,是近年来电介质储能材料研究的前沿与热点.本文首先介绍了铁电聚合物材料的制备、铁电性能以及极化特性的调控方法,随后总结了铁电聚合物纳米复合材料中纳米填料、复合结构以及界面三个关键调控策略对复合材料介电与储能性能的影响,并探讨了基于相场方法的纳米复合材料中介电与储能特性的微观机制研究,最后对高储能密度铁电聚合物纳米复合材料现存问题以及未来发展方向进行了总结与展望.     

定转速独立光伏直驱冰蓄冷初步实验研究

本文探究了独立光伏系统在不使用蓄电池和逆变器的情况下,利用光伏板产生直流电驱动定转速压缩机进行蒸气压缩制冷循环制冰蓄冷,将太阳能以冰的形式进行存储的储能方式.本文对定转速独立光伏直驱冰蓄冷系统进行了实验研究,分析实验数据得到压缩机启动和停止对应的最低太阳辐照强度.进一步对拉萨、北京、南京三个地区分别应用定转速独立光伏直驱冰蓄冷装置进行了全年模拟运行,分析了该装置在不同气象类型地区的适用性.     

硅晶体热传导性能的分子动力学模拟

基于硅色散关系的实验值,给出硅晶体导热系数的经典分子动力学模拟所必需的温度、导热系数的量子化修正曲线。应用平衡态分子动力学算法模拟了硅晶体在 300～700 K温度区间内的导热系数,模拟结果表明,理想硅晶体的导热系数比自然硅高60％～75％,但随着温度的下降,模拟结果的准确性下降。     

太阳能甲醇分解能量转换机理实验研究

本文通过太阳能分解甲醇燃料实验,来研究太阳能与化石燃料互补的能源利用系统的能量转换新机理,揭示减少燃料化学能释放过程(火用)损失和提升太阳热能品位的本质,并得到基于实验的量化依据。实验研究了反应过程能量品位关联机理和效果,并揭示了主要因素影响规律。太阳热能温度的升高,有利于分解反应的进行,但温度过高会负面影响品位提升的效果,260℃左右是较合理的;与太阳能甲醇分解反应装置规模对应的进料量条件是影响能量转换过程的关键因素,也将影响太阳热能品位提升效果。研究成果将为开拓太阳能与化石能源互补的能量系统提供理论支撑和实验数据。     

树脂基碳纤维复合材料各向异性导热系数研究

本文通过实验测试与数值预测结合研究了平纹、斜纹树脂基碳纤维复合材料的各向异性传热性能.实验方面,采用基于电加热膜加热的稳态“三明治”结构进行测试,得到了材料厚度与面内方向导热系数随温度的变化规律.模拟方面,观测复合材料内部微观结构,重构建立了代表性单胞模型,在三维方向分别模拟其一维稳态导热过程来预测材料不同方向的导热系...     

基于太阳能及液体储能的智能岗亭温控系统

设计了基于太阳能及液体储能型的智能岗亭温控系统,充分利用太阳能转化成的电能对散热片和单片机供电,通过单片机对比温度传感器采集到的室内温度与初始设定的温度对系统进行闭环控制,从而对散热片进行控制,进而控制室内温度.同时随着室内温度的变化循环利用醋酸钠水溶液的结晶放热,达到提高室温的目的.此外,温控系统能够通过蓝牙将温度数据传输到手机APP,安保人员可以实时了解整个区域的各个岗亭内的温度变化以及耗电量.     

Experimental Study of Stepped Solar Still Integrated with Reflectors and External Condenser

In this article, an experimental study of a modified stepped solar still with internal and external reflectors and an external condenser is presented. A suction fan is connected with the still to withdraw water vapor. A comparison between the modified stepped solar still and the conventional solar still is conducted. It is found that the productivity of the stepped still with a condenser and with both reflectors and a condenser are about 66% and 165% higher than that of the conventional still, respectively. Finally, the cost of 1 L of distillate for the modified stepped solar still and conventional solar still is estimated.     

相变材料蓄能式低温热水采暖地板热性能模拟

提出了一种采用定形相变材料蓄能的低温热水采暖地板形式。为了研究定形相变材料蓄能式低温热水采暖地板的传热性能,建立了该地板的传热分析模型。分析了相变材料的相变温度对地板表面平均热流密度和蓄能比的影响;比较了相变材料潜热蓄能地板与混凝土显热蓄能地板的热性能差异。结果表明:定形相变材料地板停止加热后仍可以在较长时间内保持稳定的热流密度。同时定形相变材料地板具有较大的蓄能比,使其夜间蓄存的热量可被更多地用于日间供热。     

太阳电池中新腐蚀液实现纳米黑硅表面的一步腐蚀制备

通过引入添加剂,调节腐蚀溶液的pH值,实现了一步法制备黑硅表面. 在取得低表面反射率的同时,减小了黑硅层的腐蚀深度,对于16 min腐蚀的黑硅层,其表面加权平均反射率可达5%(300～1200 nm),但腐蚀深仅约为200 nm. 减小腐蚀深度能够降低黑硅太阳电池的表面复合速率,从而提高太阳电池性能,尤其是开路电压及填充因子. 以新腐蚀液制备的黑硅为衬底,在常规太阳电池产线上制备大面积p-Si黑硅太阳电池,实现了15.63%的转换效率,具有高的开路电压(624.32 mV)和填充因子(77.88%),改进了大面积黑硅太阳电池的性能.     

太阳电池用本征微晶硅材料的制备及其结构研究

采用VHF-PECVD技术制备了系列不同硅烷浓度和反应气压的微晶硅薄膜.运用拉曼散射光谱和 x射线衍射对制备的材料进行了结构分析.在实验研究的范围内，制备材料的晶化程度随硅烷 浓度的增加而降低.XRD的测试结果表明：制备的微晶硅材料均体现了(220)方向择优.应用在 电池的有源层中，制备出了效率达7.1%的单结微晶硅太阳电池，电池的结构是glass/ZnO/p( μc-Si:H)/i(μc-Si:H)/n(a-Si:H/Al)，没有ZnO背反射电极，有源层的厚度仅为1.2μm. 关键词： 本征微晶硅薄膜 拉曼光谱 x射线衍射     

高效黑硅电池组件反光板角度的模拟研究

传统的光伏组件为了实现发电功率最大化,安装时具有一定倾角,但在使用过程中仍有一部分光会被组件表面反射到空中造成浪费.本文设计了一种带反光板结构的高效黑硅太阳能电池组件,多角度吸光的黑硅组件配合反光板结构可以充分利用反射光线.对反光板和黑硅组件夹角进行了模拟计算,结果表明,当光伏组件安装倾角为34时,反光板安装角度为16.5最佳,同等光照条件下使得电池的发电功率增加了约39%.     

Advantages of InGaN/GaN multiple quantum well solar cells with stepped-thickness quantum wells

InGaN/GaN multiple quantum well (MQW) solar cells with stepped-thickness quantum wells (SQW) are designed and grown by metal-organic chemical vapor deposition. The stepped-thickness quantum wells structure, in which the well thickness becomes smaller and smaller along the growth direction, reveals better crystalline quality and better spectral overlap with the solar spectrum. Consequently, the short-circuit current density (Jsc) and conversion efficiency of the solar cell are enhanced by 27.12% and 56.41% compared with the conventional structure under illumination of AM1.5G (100 mW/cm2). In addition, approaches to further promote the performance of InGaN/GaN multiple quantum well solar cells are discussed and presented.     

基于径向基神经网络的太阳能电池缺陷检测

为了检测太阳能电池的缺陷,建立了太阳能电池板的电致发光(EL)图像与其缺陷类型间的神经网络预测模型,可以对太阳能电池板不同类型缺陷进行自适应检测。首先,采用主成分分量分析(PCA)算法对电致发光(EL)图像训练样本集降维;然后,将降维后得到的数据输入神经网络预测模型进行学习,对模型的参数进行优化选取;最后,将训练好的网络对测试样本集进行仿真。仿真结果表明:在采用相同的训练样本集和测试样本集条件下,与反向传播神经网络(BPNN)相比,径向基神经网络(RBFNN)具有全局最优特性,结构简单,最高识别率达96.25%,计算时间较短,能满足在线检测的要求。     

轻质建筑中定形相变内隔墙板冬季应用效果研究

现代轻质建筑热容较小,窗墙比较大,冬季在利用透射太阳辐射采暖的同时易造成室内温度波动过大。本文提出将定形相变蓄能板安装在建筑内隔墙表面,以增加建筑热容,减小室温波动。采用经实验验证程序,模拟分析了相变板热物性、表面换热系数和用量对冬季室内温度波动的影响,给出了北京地区相变内隔墙房间的设计原则。     

Optimization of the CIGS based thin film solar cells: Numerical simulation and analysis

Chalcopyrite Cu(In,Ga)Se (CIGS) is a very promising material for thin film photovoltaics and offers a number of interesting advantages compared to the bulk silicon devices. CIGS absorbers today have a typical thickness of about 1–2 μm. However, on the way toward mass production, it will be necessary to reduce the thickness even further. This paper indicates a numerical study to optimization of CIGS based thin film solar cells. An optimum value of the thickness of this structure has been calculated and it is shown that by optimizing the thickness of the cell efficiency has been increases and cost of production can be reduces. Numerical optimizations have been done by adjusting parameters such as the combination of band gap and mismatch as well as the specific structure of the cell. It is shown that by optimization of the considered structure, open circuit voltage increases and an improvement of conversion efficiency has been observed in comparison to the conventional CIGS system. Capacitance–voltage characteristics and depletion region width versus applied voltage for optimized cell and typical cell has been calculated which simulation results predict that by reducing cell layers in the optimized cell structure, there is no drastically changes in depletion layer profile versus applied voltage. From the simulation results it was found that by optimization of the considered structure, optimized value of CIGS and transparent conductive oxide thickness are 0.3 μm and 20 nm and also an improvement of conversion efficiency has been observed in comparison to the conventional CIGS which cell efficiency increases from 17.65 % to 20.34%, respectively.     

定形相变墙板改善轻质墙体夏季隔热性能研究

本文提出了将定形相变蓄能墙板安装在轻质保温墙体内侧,取代传统重质材料,改善围护结构夏季隔热性能的方法.以北京地区为例,比较了定形相变蓄能墙板与重质混凝土在改善轻质围护结构隔热性能方面的差异,并从相变温度和相变墙板厚度两个方面对定形相变蓄能墙板的使用效果进行了优化.研究表明定形相变蓄能墙板能有效改善轻质保温墙体的隔热性能,而对建筑自身承重增加很小.