双级热管转轮除湿空调系统性能研究

转轮除湿空调系统是将转轮除湿机与常用冷却方式相结合实现空调制冷的新型空调系统。为降低转轮除湿空调系统的再生能耗以及提高系统的冷却能力,本文提出双级热管转轮除湿空调系统,系统利用重力热管的冷凝段实现转轮除湿机的再生,蒸发段实现处理空气的冷却。建立了双级热管除湿转轮空调系统传热传湿模型,模拟分析了系统在不同工况下系统的降温除湿特性。研究表明,处理空气进口温度越高,系统的冷却能力越强但系统的除湿能力降低;处理空气湿度越高,系统的除湿能力越强,但系统的冷却能力降低;再生温度越高,系统除湿能力越强,系统热力性能系数越低,但冷却能力降低。综合降温除湿能力及节能要求,双级热管转轮除湿空调系统的再生温度不宜过高,推荐≤80℃。     

基于平行流扁管吸附式制冷系统性能实验研究

设计了一种新型平行流铝扁管吸附床结构,搭建了吸附式制冷实验台。通过实验研究不同运行参数下的吸附式制冷系统性能差异,比较不同热源和冷源温度、换热流体流量下吸附式制冷系统COP的变化。结果表明,当冷、热源温度为10℃和60℃,换热流体流量为0.26 kg/s时,新型吸附式制冷系统COP达到最大值0.35。当冷源温度在20℃附近时,增大热源温度可有效提高吸附式制冷系统COP,并且换热流体流量越大,增加的幅度越明显;当换热流体流量在0.13~0.26 kg/s范围内时,系统COP随着冷源温度的增大剧烈下降,并且换热流体流量越小,下降趋势越显著;当热源温度在55~60℃范围内时,COP随着换热流体温度的增大明显增大,并且冷源温度越高,COP增大的趋势越明显。     

H_2S在水溶液中溶解度的分子动力学研究

本文采用分子动力学方法模拟了温度363.15 K和413.15 K,压力3 MPa和6 MPa条件下,硫化氢在不同浓度无机盐溶液中的溶解度并对Hofmeister效应中反常现象进行了讨论。研究表明,相同温度和离子浓度下,压力越高硫化氢的溶解度越大;相同压力和离子浓度下,温度越高硫化氢的溶解度越小;相同温度和压力下,离子浓度越高,硫化氢的溶解度越小,与相关实验结果一致。溶解度模拟数据和geochem平台提供的数据相比,最小误差为5.5%,最大误差为17.7%,平均误差为13.1%。同时,还发现Hofmeister效应中的反常现象是由阳离子的尺寸效应引起的。     

人体腿部四层结构的红外热成像有限元分析

为研究人体红外热成像和体内肿瘤热源的关联,本文构建了包括骨层、肌肉层、脂肪层、皮肤层的人体腿部有限元模型。根据体内温度沿径向分布的特点,给出了各区域内动脉血液灌注热生成率随径向坐标变化的情况,解决了有限元建模中动脉血灌注热生成率随温度变化的非线性问题。进而用有限元方法数值计算了不同尺寸和不同深度的体内肿瘤所带来的温度变化。结果表明：在所研究的肿瘤尺寸范围内,肿瘤尺寸越小,体内温度提升越高,体表的峰值温度越高,体表温度分布半峰宽越窄,温度变化越陡峭。对于特定尺寸的肿瘤,肿瘤越深,体内峰值温度越高,体表的峰值温度越低,体表温度分布半峰宽越宽,温度变化越平缓。     

人体腿部四层结构的红外热成像有限元分析（英文）

为研究人体红外热成像和体内肿瘤热源的关联,本文构建了包括骨层、肌肉层、脂肪层、皮肤层的人体腿部有限元模型。根据体内温度沿径向分布的特点,给出了各区域内动脉血液灌注热生成率随径向坐标变化的情况,解决了有限元建模中动脉血灌注热生成率随温度变化的非线性问题。进而用有限元方法数值计算了不同尺寸和不同深度的体内肿瘤所带来的温度变化。结果表明:在所研究的肿瘤尺寸范围内,肿瘤尺寸越小,体内温度提升越高,体表的峰值温度越高,体表温度分布半峰宽越窄,温度变化越陡峭。对于特定尺寸的肿瘤,肿瘤越深,体内峰值温度越高,体表的峰值温度越低,体表温度分布半峰宽越宽,温度变化越平缓。     

多级内冷型膜式溶液除湿的热质传递强化研究

为强化膜式溶液除湿器的性能,本文基于膜的渗透特性,建立了多级内冷型膜式溶液除湿器的传热传质模型。经模型验证后,采用遗传算法对不同设计工况下的膜式除湿器结构进行了优化,并通过引入传热传质分布不均因子,分析了各运行控制参数与空气状态参数对膜式除湿器的传热传质性能影响。结果表明,除湿器处理的空气流量越大,所需的最优层数越多,最优级数越小。在最优结构下增大溶液流量与降低冷却水温度虽可提高总效能,但也加剧了传热传质驱动力的分布不均。在处理低湿度空气时,该系统总效能可达0.64。该研究揭示了传热传质效能与驱动力分布不均之间的内在关系,有助于膜式溶液除湿器的性能强化。     

余热深度利用除湿降温系统中溶液工质研究

基于一种吸收式制冷与溶液除湿有机耦合的除湿降温空调系统,选择LiBr-H₂O、LiCl-H₂O、LiCl-CaCl₂-H₂O等溶液作为工质对,对吸收式制冷系统进行实验研究,测试系统性能与影响因素。实验结果表明,在热水温度80℃,输出17℃冷冻水的条件下,LiCl-CaCl₂混合溶液作为工质对的制冷量为10.72 kW,COP为0.59,比LiBr溶液和LiCl溶液低6%左右,其单位立方米成本仅为LiBr的36%,在性能相差不大的前提下具有成本优势,因此有替代LiBr的可能。同时,系统运行存在最佳制冷效果的溶液循环量;热水温度越高,制冷量越大;冷却水温度越低,流量越大;系统制冷量越大,能效越高。     

气体凝聚团簇源中团簇形成的DSMC研究

利用直接模拟蒙特卡洛方法(DSMC),模拟了气体凝聚团簇源在不同的腔长,不同的腔壁温度和不同惰性气体的含量的条件下,Cu团簇的尺寸分布.模拟结果表明:腔的长度越长,产生大团簇的比例越大;腔壁的温度越低,产生的大团簇的比例越大;惰性气体的含量比例越高,产生的大团簇的比例越小;相同的惰性气体含量下,He/Ar比值越高,产生大团簇的比例越大.     

铝基MOF合成及其在除湿换热器中的应用

提出一种铝基MOF的新型合成方式,用金属铝代替铝盐作为MOF铝离子来源,制备可直接涂覆于金属基表面的MOF浆料。经XRD表征浆料的主要成分为MIL-96(Al)和MIL-100(Al),该材料在20°C下吸附量可达到0.38 g/g。利用喷涂法制备MOF–金属基样片,样片动态吸附测试表明各相对湿度下吸附过程均与LDF模型良好拟合且相对湿度越高吸附速率越快;经50个吸附–脱附循环样片的吸水性能无衰减。制备MOF除湿换热器(MCHE)并分析了入口风速和热水温度的影响,在多个工况下MCHE均表现出优于硅胶除湿换热器2³倍的除湿能力。     

eN方法用于高超声速圆锥边界层转捩预测的可靠性

eN方法基于扰动在边界层中线性演化过程中的幅值增长程度来预测转捩。以来流Mach数为6、不同壁面温度条件下不同钝度圆锥为研究对象,结合直接数值模拟和抛物化稳定性方程,从eN方法是否能够准确描述扰动在上述边界层中线性增长的角度,分析了该方法预测转捩的可靠性。研究结果表明,在小钝度或高壁面温度情况下,扰动在向下游的演化过程中从第1模态转变为第2模态,基于线性稳定性理论的eN方法变得不再可靠。壁面温度相同,头部钝度越大,eN方法越可靠;同等钝度下,壁面温度越低,eN方法越可靠。由于存在模态转换时,线性稳定性理论总是低估扰动的增长,因而对于给定的转捩判据N_T（可由某一工况实验标定给出）,若钝度减小或壁面温度增加到一定程度,eN方法给出的转捩位置比实际情况更靠后。重新标定转捩判据时,钝度越小,壁面温度越高,N_T的修正程度就越大。      

多层石墨烯的表面起伏的分子动力学模拟

运用经典分子动力学方法,研究了呈现不同堆积方式的多层石墨烯在不同温度下的表面起伏,并且和单层、双层石墨烯做对比,计算发现:室温下,多层石墨烯中存在着横向特征尺寸约为100 A的起伏,该尺寸会随着温度的升高而增大;同时,起伏的高度也随着温度的升高而增大,这些石墨烯的层内起伏高度关联函数都遵从幂指数标度行为G_h(q)αq~(-α),对于同一种石墨烯,温度越高幂指数越小;而在同一温度下,不同堆积方式的石墨烯的幂指数也不同,所有这些特征都来源于温度以及层间耦合作用引起的非谐效应。     

以修正WLF方程研究压力作用下丁腈橡胶的阻尼性能

时温等效原理表明固定频率下温度越高,模量越低,而相同温度下频率越低,模量越低,即升高温度与降低频率具有同等效应。根据这一规律,可将聚合物的力学性能随温度的变化转化为这些性能随频率的变化,从而可通过不同温度下的力学性能测试数据,换算成宽频率范围内的材料力学性能表现。为了研究压力作用下橡胶阻尼性能的基本变化规律,通过自由体积理论推导出加压后的修正WLF方程,采用动态热机械分析实验,测试得到丁腈橡胶在不同温度下的损耗因子tanδ对频率ω的曲线,根据计算得到不同压力下的测试温度至室温的平移因子,便可做出加压后的丁腈橡胶的损耗因子-频率谱的主拟合曲线,其曲线的频率跨度达10个数量级以上。结果表明,丁腈橡胶的tanδ测试段在高于参考温度以后出现,而随着压力的增加,玻璃化温度相应升高,峰值往高频移动达1.5个数量级。此结果为研究压力作用下橡胶材料阻尼性能的定量变化提供了理论依据。     

初始温度和冷却速率对金属团簇凝固行为的影响

用分子动力学结合嵌入原子势研究了含有531个原子的Co₅₃₁, Cu₅₃₁和Ni₅₃₁团簇从不同初始温度以不同冷却速率凝固到200 K时的凝固行为. 结果表明初始温度和冷却速率对团簇的凝固点有很大影响. 初始温度越高, 冷却速率越小, 团簇的凝固点越高. 凝固条件的改变会对三种团簇的凝固结构产生不同的影响. Cu₅₃₁和Ni₅₃₁团簇尽管在不同条件下的凝固点不同, 但凝固结构都是二十面体. 而Co 关键词： 金属团簇 凝固 分子动力学模拟     

串列加热式增湿除湿海水淡化系统的实验研究

对一种串列式多级加热增湿除湿型太阳能海水淡化装置进行了稳态实验测试,介绍了三级装置的结构和工作过程。选用多孔球作为填充材料来提升蒸发器的传质过程。通过改变不同喷淋温度、进水流量和空气流率等控制参数,研究了不同运行参数下的系统性能。实验结果表明,在实验给定参数范围内,随着进水流量和喷淋温度的增加产水量增加。当运行温度90℃、进水流量为2 t/h,产水量达到182.47 kg/h。在运行温度达到85℃时,性能系数能达到最大值2.65。单位装置体积的产水量达到22kg/(m~3h)。单级加热的性能系数最高达2.27。通过实验发现,串列式多级加热型增除湿海水淡化技术仍有很大的提升空间。     

孔径平均效应对采用相位补偿技术的空间相干光通信系统误码率的影响

基于大气湍流影响下的空间相干光通信系统模型和孔径平均效应的平面波模型,通过数值模拟研究了弱光强波动条件下孔径平均效应以及大气湍流内外尺度对相干光通信系统误码率和接收孔径直径最优值的影响。研究结果表明:孔径平均效应能够有效减小相干光通信系统的误码率,改善系统性能;原始信噪比越高,传输距离越短,波长越长,相位补偿模式的J值越大,接收孔径直径越接近最优值,孔径平均效应对误码率的改善效果越明显;孔径平均效应会影响接收孔径直径的最优值,相位补偿模式的J值越大,影响越明显;系统误码率和接收孔径直径最优值会随着大气湍流内尺度的增大而相应增大,随着大气湍流外尺度的减小而相应减小。研究结果将为空间相干光通信系统设计提供必要的理论依据。     

基于平均二次电子发射系数的航天器表面起电特征分析

为了进一步贴近航天器表面起电环境以得到更加可信的分析结果,针对航天器在恶劣充电环境下的表面起电问题,考虑空间等离子体双麦克斯韦分布情况,建立了基于平均二次电子发射系数的航天器表面起电阈值方程,可在入射电子能量连续分布情况下定量分析航天器表面起电特征,其中双麦分布可更好地描述磁层亚爆期间的恶劣充电环境。经过理论分析,归纳出双麦分布下的两种典型等离子体状态。通过仿真计算,得到了在两种典型等离子体状态下航天器表面电位随等离子体浓度和温度变化的特征。结果表明:电子温度越高,表面负带电电位越高,充电越严重,与此同时,双麦分布下等离子体两种电子组分的浓度比值对带电结果有重要影响。     

用傅里叶分析法研究艾里光束远场传播特性

为了从理论上深入分析新型无衍射光束艾里光束在有限能量条件下的远场传播特性,首先,从决定光波在自由空间传播的一维旁轴波动方程入手,采用傅里叶分析法,结合艾里函数的特殊性质,并利用经过指数衰减的有限能量初始条件,完整给出了有限能量条件下用于精确描述一维艾里光束在自由空间传播特性的波动方程解析解.然后,利用所得到解析解分别对一维和二维艾里光束在自由空间的传播特性进行了研究,重点分析了不同参量条件对艾里光束进行无衍射传播和横向自加速的影响.研究表明:当任意横向尺度为100μm,衰减系数为0.03、0.05、0.07、0.1、0.2时,二维艾里光束无衍射传播距离分别为1 014、624、455、338、193mm;当横向尺度保持不变时,衰减系数越小,艾里光束保持无衍射传播的距离越大;当衰减系数保持不变时,横向尺度越小,艾里光束横向自加速越大.所采用的研究方法也可用于研究艾里光束在介质中的传播特性.     

基于散射比值的粒子特性提取

前向小角度的散射辐射分布与散射介质的粒子大小和光学厚度有关。基于一种新型变视场光度计,测量不同天气条件下的前向小角度散射比值、大气光学厚度τ和气溶胶粒子的Angstrom指数α,并与DISORT方法模拟结果进行对比分析。研究结果表明:散射比值随光学厚度的增大而增大;但当光学厚度τ1时,散射比值取决于粒子有效尺度,粒子尺度越大,散射比值越小。卷云冰晶尺度较大时(De10μm),其散射比值小于气溶胶粒子和水云,这为区别薄卷云与气溶胶提供了一种新方法。给出一种提取卷云光学厚度的简单方法,证明了卷云的消光系数在短波段与波长无关。以上研究为地基探测大气特性提供了一定参考价值。     

大气折射对双波长空间激光授时偏差的影响

针对双波长空间激光授时系统受大气折射率分布的影响而产生授时偏差的问题,利用实测气象数据建立了大气折射率分布对授时偏差的影响模型。以该模型为基础分别仿真研究了在地面终端捕获模式和星上终端捕获模式下双向链路不对称时延差和收发终端位置偏差随不同地区、不同月份和不同天顶角的变化规律。结果表明:大气压强越低,大气温度越高,不对称时延差和收发终端位置偏差越小;星上终端捕获模式下的授时偏差达到百皮秒量级;地面终端捕获模式下的授时偏差达到纳秒量级,通过进一步双向精密对准可将其减少到十皮秒量级。在卫星过顶时间内,不对称时延差和收发终端位置偏差随天顶角的变化而变化,并且存在地面终端地理位置的差异,需实时校正并消除不对称时延差和收发终端位置偏差。     

温度和质量浓度对硫酸气溶胶光学特性的影响

根据新版大气分子光谱资料集(HITRAN2008)中硫酸气溶胶的复折射指数资料,利用经典的Mie理论编写程序,计算不同温度和质量浓度下硫酸气溶胶粒子在10 μm和0.87 μm 2个波段的散射效率和散射相函数.结果表明,在10 μm波段,在相同的H_2SO_4/H_2O质量浓度下,温度越高,硫酸气溶胶的后向散射强度越强,即冷却作用越强;在相同的温度下,硫酸粒子的质量浓度越小,其后向散射越弱,冷却作用越弱.在0.87 μm波段,硫酸粒子质量浓度一定时,温度变化对硫酸粒子散射强度的影响不大;若温度一定,在散射角大于173°的后向方向,硫酸质量浓度越大,散射强度越小,其冷却效应越弱.