气力提升系统气液两相流数值模拟分析

污水处理、油田采油、液态金属冷却反应堆和磁流体动力转换器等领域采用气力提升系统有其显著优势.由于不同液体介质与气体介质密度对气力提升系统性能影响较大,因此本文基于Fluent仿真软件,采用欧拉模型、k-ω剪切应力输运湍流模型数值模拟了氮气-水、氮气-煤油、氮气-水银及空气-水、氩气-水、氮气-水下气力提升系统内气液两相流动行为,分析了系统稳定时提升立管内气相体积分数、提升液体流量、提升效率、提升管出口处液体径向速度的变化规律.研究结果表明:1)氮气-水、氮气-煤油、氮气-水银系统中,提升管内液体介质密度越大,提升管内气相体积分数越小、提升液体流量越大、提升效率越高;2)空气-水、氩气-水、氮气-水系统中,提升管内气体介质密度越大,提升管内气相体积分数越小、提升液体流量越大、提升效率峰值越小;3)提升管出口处提升液体径向速度随气体充入量的不断增加而整体波动升高,最终管轴中心附近液体速度较大,管壁附近液体速度较小.本文研究成果为污水处理、气举采油、液态重金属冷却核反应堆和磁流体动力转换器等应用领域的气力提升技术的优化提供科学的理论基础.     

近场热光伏和热辐射电池系统中熵的应用

近场辐射换热能够极大地提高热光伏和热辐射电池系统的输出电功率,因此研究近场热光伏和热辐射电池系统的转换效率具有重要意义。本文通过计算近场效应影响下的辐射热流和熵流,给出了近场热光伏和热辐射电池系统的最大理论转换效率,并与实际转换效率对比。结果发现在近场热光伏和热辐射电池系统中,纳米线、纳米孔两种微结构和双曲线材料相比平板和电介质,不仅有更强的辐射热流,而且有更高的理论效率。但是在实际过程中,由于近场热光伏和热辐射电池系统中光谱辐射热流的峰值频率小于电池能带间隙所对应的频率,所以其实际效率低于最大理论效率。本工作为近场热光伏和热辐射电池系统的转换效率提供了一个理论极限。     

太阳能热气流发电系统非稳态耦合数值分析

对包含蓄热层的太阳能热气流发电系统的传热与流动特性进行非稳态耦合数值模拟.建立了集热棚、烟囱以及蓄热层内部传热与流动数学模型.分析了不同蓄热介质的太阳辐射响应特性对系统昼夜发电峰谷差的影响,计算结果表明:采用热容较高的土壤作为蓄热介质可以有效降低昼夜平均温度的峰谷差,从而有效调整系统的昼夜发电峰谷差;蓄热层表面温度越高,系统不可逆性越大,能量损失和可用能损失越大;蓄热层导热系数越大,蓄热层表面温度越小,烟囱出口平均温度和平均速度越高,通过烟囱出口的能量损失越大.     

微热光电系统原型的设计制造和测试

本文首次描述了一种新颖的微热光电(微TPV)系统原型的设计、加工过程和测试结果。该系统由一个SiC发射极、一个简单的9层绝缘过滤器和一个GaSb光电池环路组成。当H2流率为3.4439 g/h,H2/O2比为1.8时,微TPV 系统能在一个容积为0.091 cm3的微型燃烧室内产生0.562 W的电力输出。相应的开路电压和短路电流分别为1.14 V和0.65 A。该项工作使得我们在不久的将来用微TPV系统代替电池作为微机械装置的动力源成为可能。     

热辐射驱动烧蚀平面金靶的数值定标定律

利用一维辐射流体力学编码数值研究了辐射烧蚀波在平面金靶中的传播情况,并在常温边界条件下得到了辐射流、烧蚀压、质量烧蚀率和特征等离子体密度的定标定律。     

半导体温差发电过程的模型分析与数值仿真

本文提出一种新型的半导体温差发电模型,在温差发电过程的数值模拟中考虑了热电单元之间封闭腔体内空气传热的影响.同时进一步运用有限元的数值计算方法对不同电臂对数和不同型号温差发电模型的温度场、电压场进行了数值仿真计算,并对仿真结果进行分析.结果表明:采用127对热电单元模型计算的能量转换效率随冷热端温差增大而迅速提高,与采用1对热电单元模型计算的能量转换效率之差从冷热端温差为20℃的0.39%提高到冷热端温差为220℃时的5.16%,能量转换效率比1对热电单元平均高出3.02%.冷端温度恒定在30℃时,温差发电芯片的输出电压、功率以及能量转换效率均随着电偶臂的横截面积的增大而提高,且电偶臂冷热两端的温差越大提高幅度也越大,而温差发电芯片内阻则与电偶臂横截面积成反比关系,当温差为220℃时对应的输出功率最高达28.9 W.     

小型低温余热发电系统性能分析

采用R123作为循环工质,建立了小型低温余热回收系统的理论模型和试验系统,分析了膨胀机转速对容积效率、热电效率、系统不可逆损失的影响.研究结果表明,在试验转速范围内,涡旋膨胀机容积效率随着转速的增加而增加,计算值高于试验值;系统热电效率的计算值随着转速的增加而降低,试验值先增加后减小,并低于理论值;系统不可逆损失随着转...     

MCFC与透平集成发电系统性能分析

本文通过熔融碳酸盐燃料电池与透平集成发电系统的流程模拟和参数分析,研究了平均电流密度、水蒸气与天然气之比、天然气入口流率、阴极气体循环比等参数,对系统输出功率、效率、电压等性能的影响。     

基于PASCO系统的低温热辐射影响因素的研究

利用美国PASCO公司传感器热辐射实验系统对加热的立方腔体的表面特性、温度、距离、相对位置等主要影响因素对低温热辐射实验的影响进行了对比研究,并将实验结果以数据云图和3D立体图的形式直观的显示出来。     

独立双池受激布里渊散射系统中能量转换效率的研究

利用瞬态包含泵浦抽空的SBS理论模型对独立双池受激布里渊散射系统进行数值模拟，给出了能量转换效率随泵浦功率密度的变化规律。实验验证，理论值与实验结果相吻合。     

一维光子晶体在热光伏技术中的应用

将光子晶体的禁带特性应用于热光伏技术的光谱选择控制.针对锑化镓(GaSb)热光伏电池,采用硅(Si)和二氧化硅(SiO2)优化设计了一维光子晶体滤光器.研究了这种滤光器的光谱特性,分析了滤光器的介质层厚度偏差、周期以及热辐射能量入射角度对滤光器光谱特性的影响,研究了高温辐射体不同温度时这种滤光器的光谱效率.     

太阳能塔式热发电聚光场的光学性能分析

提出了一种动态模拟太阳能塔式热发电聚光场焦斑及焦面上能流密度分布的方法,采用光线追迹法对聚光过程进行建模,推导了焦斑计算公式,并编制了基于MATLAB的应用程序,实现了对焦斑及焦面上能流密度分布的实时模拟,给出了焦斑分布及焦面上任意点能流密度随时间的变化曲线.     

Numerical Investigation into the Gas Production from Hydrate Deposit under Various Thermal Stimulation Modes in a Multi-Well System in Qilian Mountain

The primary objective of this study was to investigate the energy recovery performance of the permafrost hydrate deposit in the Qilian Mountain at site DK-2 using depressurization combined with thermal injection by the approach of numerical simulation. A novel multi-well system with five horizontal wells was applied for large-scale hydrate mining. The external heat is provided by means of water injection, wellbore heating, or the combinations of them through the central horizontal well, while the fluids are extracted outside from the other four production wells under constant depressurization conditions. The injected water can carry the heat into the hydrate deposit with a faster rate by thermal convection regime, while it also raises the local pressure obviously, which results in a strong prohibition effect on hydrate decomposition in the region close to the central well. The water production rate is always controllable when using the multi-well system. No gas seepage is observed in the reservoir due to the resistance of the undissociated hydrate. Compared with hot water injection, the electric heating combined with normal temperature water flooding basically shows the same promotion effect on gas recovery. Although the hydrate regeneration is more severe in the case of pure electric heating, the external heat can be more efficiently assimilated by gas hydrate, and the efficiency of gas production is best compared with the cases involving water injection. Thus, pure wellbore heating without water injection would be more suitable for hydrate development in deposits characterized by low-permeability conditions.     

圆柱开槽波导FEM放大器数值研究

以圆柱开槽波导、螺旋摇摆器为模型,考虑了电子初始速度零散、引导磁场等效应对放大器饱和特性的影响,导出了自洽的注波互作用三维非线性方程组.并在此基础上编制了相应的计算软件,通过数值分析的方法研究了圆柱开槽波导自由电子激光放大器的饱和效率、频带宽度等高频特性.     

一种热分析仪器的专用气氛智能控制模块设计

介绍一种热分析仪器专用气氛智能控制模块,此模块可以在减少气路部件的情况下,采用STM32F107VC32位芯片为核心控制MCU,通过合理设计信号采集及控制驱动电路,配合控制及数据处理软件,使原来的气氛气路切换控制以及流量控制由手动完全实现微机智能控制,控制精度、响应速度以及稳定性都大为提高。     

基于反应时间的中间视觉道路照明功率密度分析及显色性能研究

给出了一种在人眼中间视觉条件下道路照明光源安全节能性能分析的研究方法.通过构建基于中间视觉行车行为反应时间模拟测试系统,建立了人眼中间视觉条件下的光视光效模型,获得了中间视觉下的光视光效曲线.并通过该模型,给出了基于照明功率密度LPD的光源节能性评价方法.从色度学理论出发,选用Luv均匀颜色空间,基于显色指数的光源显色性评价分析计算方法,探讨了不同主波长光源的相对光谱功率分布变化对光源颜色的影响,建立了光源主波长与显色指数的函数关系表达式,可计算获得人眼敏感度与光源颜色各个波长点的关系.对上述方法进行了反应时间模拟测试实验和道路照明图像清晰度计算实验验证,数据分析与计算结果表明,在中间视觉条件下,以540～ 550 nm为主波长的白绿色照明光源的功率密度和显色性最佳.     

基于电机辅助的纯电动汽车模式切换控制策略

为了提高纯电动汽车动力系统的工作效率,提出了一种基于电机辅助的纯电动汽车模式切换控制策略。首先,在传统纯电动汽车结构基础上配置一个小功率电机,得到一种双电机型纯电动汽车;其次,在双电机型纯电动汽车各驱动和各再生制动模式下,对其动力系统进行动力学分析和能量平衡分析,得出了系统在各模式下的工作效率模型;然后,以使动力系统工作效率最大为原则,制定了模式切换控制策略,确定了车辆的目标运行模式和两电机的目标转矩;最后,在Advisor仿真平台CYC_NEDC循环工况下,对该模式切换控制策略进行仿真,结果表明,与传统纯电动汽车相比,该控制策略使动力系统的工作效率提高了约6%。     

电场对单层有机电致发光二极管复合发光的影响

以电流连续性方程为基础，用易测量的注入电流密度来确定载流子浓度的边界值，得出载流子浓度和电流密度的解析表达式。计算并讨论了电子密度和电子电流密度在器件中的分布，电场对它们的影响以及电场与势垒对复合效率的影响。该模型较好地解释了有关实验现象。