微重力条件下不同截面形状管中毛细流动的实验研究

利用落塔设施创造的短时间微重力条件, 研究了不同尺寸的正方形和三角形截面的毛细管中的流体在微重力条件下的流动行为, 并与圆形毛细管中的毛细流动进行了对比, 总结出了毛细管尺寸和截面形状对界面张力主导的毛细流动行为的影响规律. 结果显示, 对于同样形状的毛细管, 其尺寸对于毛细流动的影响规律基本相同; 而对于不同的截面形状, 方形管和三角形管都与截面积小得多的圆形管有一定的类似性. 相关结果对于深入理解不同条件下的界面张力主导的毛细流动特性, 以及在空间微重力条件下通过改变毛细管的形状来实现流速和流量的独 立控制等方面都具有明显的现实意义. 关键词： 微重力 毛细流动 毛细管形状     

热电共蓄式压缩空气储能系统特性研究

本文通过考虑透平机械特性曲线等非设计工况特性,对热电共蓄式压缩空气储能系统进行性能分析,并与同等条件T的绝热压缩空气储能系统进行了性能对比。初次循环的充放电效率为63.9%,且?损最大的部件为电加热器;多次循环性能分析显示随着循环次数的增多,充放电效率不断增大直至最后稳定;通过与绝热压缩空气储能系统进行性能对比发现,电加热器的加入能够有效提高储能系统的功率和能量等级,且电加热温度与充放电效率负相关。     

高温高压湿空气的维里方程

本文针对湿空气透平循环和压缩空气贮能系统中对高温高压湿空气热力学性质参数的需求,依据统计热力学理论,采用分子动力学模拟研究方法,探讨了高温高压湿空气中水分子与氧分子和氮分子的相互作用特性。通过对比研究,确定了合理的计算湿空气性质的分子动力学模型,模拟计算了最高温度达600℃、压力40 MPa、含湿量0．445下湿空气的PVT参数,并拟合得到了一定条件下的高温高压湿空气的维里方程。     

脉冲光纤激光修锐青铜金刚石砂轮等离子体特性研究

采用光栅光谱仪 对脉冲光纤激光修锐青铜金刚石砂轮过程中产生的等离子体空间分辨发射光谱进行了测量. 研究了500–600 nm波段范围内的等离子体空间发射光谱强度随激光平均功率和脉冲重复频率的变化情况. 结果表明: 等离子体辐射光谱强度在其径向膨胀方向上距离砂轮表面约2.4 mm处达到最大值. 在局部热力学平衡假设条件下, 根据等离子体中六条铜原子谱线的相对强度, 利用Boltzmann 图法, 计算得到在不同激光功率和重复频 率条件下的等离子体电子温度沿砂轮径向方向的分布规律. 实验结果表明: 在激光修锐青铜金刚石砂轮过程中, 距离砂轮表面约3 mm处等离子体电子温度出现峰值, 其温度最高可达4380 K, 且等离子体电子温度随着激光参数和 空间位置的改变呈现出不同的演变规律. 关键词： 脉冲光纤激光 等离子体发射光谱 激光修锐 电子温度     

复杂换热条件下离心压气机内部传热特性研究

油雾在离心压气机扩压器壁面上的碳化结焦导致压气机效率急剧下降,离心压气机冷却是减少结焦的有效方法,研究压气机内温度分布及传热特性是压气机冷却结构设计的重要依据。本文基于流-热耦合数值分析方法和实验手段,对强换热条件下离心压气机内温度分布进行了分析和验证,研究了不同工况条件下压气机冷、热端传热特征以及扩压器表面温度分布特性。结果表明,压气机内压缩空气为主要热源,与之接触的壳体具有较高温度,扩压器表面最高温度出现在入口处轮毂侧。流体内近壁面温度梯度较大。扩压盘表面传热系数沿径向显著降低,说明边界层的发展阻碍流固间传热,采取冷却措施将有效降低壳体温度,抑制结焦现象。     

处于力学不稳定条件下的受激有限核的动力学演化与确定论混沌

以208Pb为例,研究了不同热力学稳定条件下有限核体系单体耗散的非线性特征。首先,给出了该原子核在不同温度下的压强密度相图以及相图中的力学不稳定区(Spinodal region),在相图中属于不同稳定性区域的温度和密度值下,抽取了208Pb中各核子的坐标和动量,然后,将其作为量子分子动力学(QMD)模型的初始值,模拟受激有限原子核体系仅在平均场作用下的时空演化,分析不同初始分布所对应的系统在时空演化过程中核子的空间分布、密度涨落等随时间的演化特征,重点对比分析了对应于相图中不同区域的初始208Pb原子核在演化过程中的不同表现特征;通过对定义在事件空间和定义在相空间的准Lyapunov指数的计算,清楚地显示,在力学不稳定的条件下,平均场动力学对于核子空间分布的敏感依赖性,定量地揭示了反应动力学中单体耗散的非线性混沌特征,进一步证实了中能重离子碰撞中多重碎裂的混沌机制。     

空间目标的可见光散射与红外辐射

利用Lowtran7大气传输模型计算0.4～0.8μm可见光波段的太阳辐射、大气自身的热辐射以及天地背景辐射.依据粗糙面光散射理论与双向反射分布函数计算空中目标表面对太阳辐射和云层对阳光反射的散射.利用传热学和背景辐射理论,根据能量守恒定律建立空间目标表面温度的热平衡方程.以气球为例,计算不同表面涂层材料的气球,在不同地理位置、不同高度和不同时间条件下,其温度及辐射功率的变化.分析空间目标红外辐射特性的一般规律和特征.     

激光等离子体去除微纳颗粒的热力学研究

微杂质污染一直是影响精密器件制造质量和使用寿命的关键因素之一.对于微纳米杂质颗粒用传统的清洗方式(超声清洗等)难以去除,而激光等离子体冲击波具有高压特性,可以实现纳米量级杂质颗粒的去除,具有很大的应用潜力.本文主要研究了激光等离子体去除微纳米颗粒过程中的热力学效应:实验研究了激光等离子体在不同脉冲数下对Si基底上Al颗粒去除后的颗粒形貌变化,发现大颗粒会发生破碎而转变成小颗粒,一些颗粒达到熔点后发生相变形成光滑球体,这源于等离子体的热力学效应共同作用的结果.为了研究微粒物态转化过程,基于冲击波传播理论研究,得到冲击波压强与温度特性的演化规律;同时,利用有限元模拟方式研究激光等离子冲击波压强和温度对微粒作用规律,得到了颗粒内随时间变化的应力分布和温度分布,并在此基础上得到等离子体对颗粒的热力学作用机制.     

圆管内液态铅铋合金强制对流换热特性研究

圆管内液态铅铋合金的强制对流换热特性研究对加速器驱动的次临界核能系统的发展具有重要意义。运用大涡模拟方法,对恒热流密度条件下三维圆管内液态铅铋合金强制对流换热特性进行了数值计算,对比发现模拟结果和实验数据及关联式吻合良好。对比了不同入口速度条件下流场的速度和温度分布、传热Nu数、无量纲时均温度、无量纲均方根温度和湍流涡分布等,进一步分析了不同雷诺数对圆管内液态铅铋合金强制对流换热特性的影响规律。在恒热流密度条件下,随着Re数的增加,液态铅铋合金的Nu数逐渐增大,圆管不同截面的温差逐渐减小,湍流涡分布增多,提高Re数能够增强液态铅铋合金的传热性能。     

发射光谱法研究纳秒激光烧蚀硅等离子体特性

利用调Q Nd3+∶YAG激光器三倍频355 nm激光脉冲烧蚀空气环境的硅样品,观测不同脉冲激光能量下产生的等离子体在380～420 nm范围内的时间-空间分辨等离子体发射光谱,观测到在等离子体羽膨胀初期存在N+发射光谱。在局域热力学平衡近似条件下,根据时间-空间分辨等离子体发射光谱计算得到等离子羽体电子温度和电子密度随时间延时存在二次指数衰减变化,等离子体羽体电子温度和电子密度的空间分布近似呈Lorentz分布,发现在确定激光脉冲能量下电子密度空间分布最大值偏离光谱强度最大空间位置并对产生原因进行分析,探讨了等离子体羽参数与激光脉冲能量的关系。     

高传热能力热管的理论分析及实验研究

本文从汽相通道Ｖ型槽道内液态工质的分布规律入手,对不同Ｖ型槽结构内液态工质的分布进行了分析,得到了汽相通道的温度分布规律以及Ｖ型槽结构与热管最大工作能力的基本关系,对热管在微重力条件下的工作特性进行了模拟计算,从理论上印证了实验中观察到的基本现象,并结合实验研究提出了优化热管内Ｖ型槽道结构的基本方案。     

北京环线岛式车站两种排烟模式对烟气流动规律的影响

本文针对北京地铁环线的一个典型岛式车站内发生火灾时两种排烟模式下烟气的流动规律进行了数值模拟研究.通过CFD方法模拟了地铁火灾时的气流场和温度分布以及烟气浓度分布,由此分析比较了当地铁站台中部发生火灾,两种排烟模式下烟气的温度分布和扩散特性.模拟结果表明,车站风机与相邻区间风机同时排烟的模式对于火灾烟气扩散的控制效果要好一些.     

热电发电机驱动热电制冷机联合系统最优性能

用非平衡热力学与有限时间热力学相结合的方法,考虑装置内部的Seebeck效应、Peltier效应、焦耳热效应、傅立叶效应及装置与热源间传热损失,建立了牛顿传热规律下热电发电机驱动热电制冷机联合系统的有限时间热力学模型,得到装置制冷率和制冷系数的解析式.在装置热电单元总数和换热器总换热面积一定的条件下,优化热电单元和换热面积的分配,获得装置的最大制冷率和制冷系数,并着重分析了热电发电机高温热源温度和热电制冷机制冷空间温度对装置最优性能的影响.结果表明,优化可以有效地提高装置制冷率和制冷系数,增大装置极限制冷温差,拓宽装置工作范围.     

隧道双火源火灾燃烧特性的实验研究

为研究火源间距对隧道内双火源燃烧特性的影响,本文开展小尺寸模型隧道火灾实验,研究不同间距下,空气卷吸与辐射热反馈的竞争关系对火源质量损失规律和顶棚温度变化规律的影响;分析远火源区顶棚温度的分布规律,并采用数值模拟方法进行验证。结果表明:火源间距在10～15 cm之间增大时,空气卷吸作用占主导地位,卷吸受限导致火源质量损失速率下降,顶棚最高温度也因此有所下降;当火源间距大于15 cm时,空气卷吸充足,辐射热反馈发挥主要作用。远火源区顶棚温度分布规律不受间距变化影响,始终满足指数衰减,且与数值模拟结果吻合良好;相较初期发展阶段,不同间距对充分发展阶段的远火源区顶棚温度纵向衰减快慢影响较大。     

扁平管外蛇形翅片空间的流动换热性能数值模拟

扁平管外纤焊蛇形翅片是直接空冷凝汽器翅片管的一种常见形式,研究扁平管外蛇行翅片空间的空气流速和温度分布规律,对指导直接空冷凝汽器的设计和运行具有重要意义.针对不同空冷凝汽器管束夹角、不同空气温度以及不同空气入口流速,分别对空气侧流场和温度场进行了数值模拟,得到了空冷器外流场和温度场,以及对流换热Nu和摩擦系数f随Re和空冷器夹角的变化规律.数值模拟结果表明,不同的空冷器管束夹角显著影响其流动和换热特性,夹角越大,凝汽器空冷效果越好.     

铝热力学特性的晶格动力学研究

在准谐近似下,利用准谐德拜模型通过亥母霍兹自由能构造出了铝在低于熔点温度范围内的物态方程和热力学特性。研究表明,在广泛的温度和压强范围内,铝的体积弹性模量和对应体积与有效的实验值一致,且其静态物态方程以及不同温度和压强下的热容量、熵、热膨胀系数等热力学特性也与有效的实验结果符合的很好。     

微通道甲醇重整制氢过程的模拟分析

针对甲醇蒸汽的微通道重整催化反应过程,建立化学热力学-物理-数学模型,利用数值模拟分析,分别从Pd/ZnO催化剂下的单速率模型和Zn_Cr/CeO_2/ZrO_2催化剂下的双速率模型考察操作条件对甲醇水蒸气重整制氢输运规律的影响,发现微通道反应器以其高面体比促进了甲醇转化率和氢气产率的提高,且有助于反应器内温度分布均匀;对不同的操作条件下甲醇的转化效果进行分析比较,可为实际操作参数的选取提供参考。     

阴极微凸起形状对热不稳定性的影响

为了研究阴极微凸起形状对其热不稳定性的影响,采用数值模拟方法研究了不同外加电场条件下,圆柱、圆台和圆锥形等不同形状微凸起的热不稳定性发展过程。结果显示:对于不同形状的微凸起,当微凸起顶部温度达到阴极材料的熔点时,微凸起内部温度分布差异显著,随着微凸起形状由圆柱-圆台-圆锥形变化,微凸起内部温度接近材料熔点的部位越来越少;外加电场相同时,微凸起形状越接近圆锥形,爆炸电子发射延迟时间越长;在阴极表面电场强度高于11 GV/m时,爆炸电子发射延迟时间随着微凸起顶底半径比值的减小或阴极表面电场强度的下降近似成指数规律增长。     

阴极微凸起形状对热不稳定性的影响

为了研究阴极微凸起形状对其热不稳定性的影响,采用数值模拟方法研究了不同外加电场条件下,圆柱、圆台和圆锥形等不同形状微凸起的热不稳定性发展过程。结果显示:对于不同形状的微凸起,当微凸起顶部温度达到阴极材料的熔点时,微凸起内部温度分布差异显著,随着微凸起形状由圆柱-圆台-圆锥形变化,微凸起内部温度接近材料熔点的部位越来越少;外加电场相同时,微凸起形状越接近圆锥形,爆炸电子发射延迟时间越长;在阴极表面电场强度高于11 GV/m时,爆炸电子发射延迟时间随着微凸起顶底半径比值的减小或阴极表面电场强度的下降近似成指数规律增长。     

冷冻及吸附组合式压缩空气干燥系统研究

针对变温吸附压缩空气干燥系统再生过程能耗高、耗气量大等问题,将吸附干燥与冷冻干燥相结合,提出了一种组合式压缩空气干燥系统.建立了系统热力学计算模型,依据计算结果得知:不同压缩空气流量下,组合式干燥系统的吸附剂用量小于变温吸附系统,且所处理的压缩空气流量越大,组合式系统优势越明显,再生气温度对系统功率影响是很小的,表明组...