煤在燃烧过程中表面灰层内气体扩散传质特性的研究

煤在燃烧过程中表面灰层内气体扩散传质特性的研究严建华，倪明江，张宏焘，岑可法（浙江大学能源工程系杭州３１００２７）关键词：灰层扩散，煤燃烧，孔隙率一、引言就流化床燃烧锅炉通常燃用的较大粒度的煤而言，其焦碳的燃尽时间占了煤粒燃尽所需时间的绝大部分，粗略...     

对称性及多群中子扩散方程数值解

在多群中子扩散方程解析解的基础上,利用方程及求解域的对称性建立了新的数值求解中子扩散方程的理论模型.该模型显著的优点是适用于各种对称区域(二维、三维区域)尤其是非正方形区域中子扩散方程的求解,它彻底避免了常规节块法应用于非正方形几何时所出现的奇异性问题,且所得的解在求解域内任意点上均满足扩散方程.以二、三维六角形几何为例建立了数学模型,并用基准问题校核了模型的正确性. 关键词： 中子扩散方程 对称群 数值解 解析     

PEMFC气体扩散层内各向异性传递过程数值模拟

质子交换膜燃料电池(PEMFC)气体扩散层(GDL)具有各向异性属性,常规数值模拟对GDL采取均匀模型,忽略了各向异性传递过程对PEMFC性能的影响。本文发展了一个三维非等温单相模型,在GDL平面内和GDL厚度方向采用不同的传递系数,模拟了各向异性传递系数对PEMFC整体和局部性能的影响。在本文计算条件下,GDL各向异性和均匀模型模拟得到的电池极化曲线几乎完全相同,但电池电流密度分布和温度分布等局部特性存在很大差异。该结果进一步证明了不能单独用极化曲线来验证电池数学模型的正确性。     

火灾时LPG储罐内传热传质过程分析

本文建立了火灾情况下LPG储罐内传热传质过程的数学模型,并对装有60％丙烷水平放置的圆柱形储罐在受热时储罐内的压力,储罐内介质的温度以及储罐壁温度的变化过程进行了模拟。计算结果表明在强烈受热时,储罐阀门打开后压力有可能攀升,包围蒸汽区的储罐壁温度最高可达600-700℃左右。计算结果和实验结果进行了对比,结果吻合良好。     

叠层扩散层对质子交换膜电解池性能影响的实验研究

质子交换膜电解水制氢技术的发展受到成本的约束。通过提高电流密度以提高单位质子交换膜电解池的氢产量可以降低单位应用成本,但高电流密度下电解池内部传质过电势的升高会导致制氢效率的下降。本文从降低质子交换膜电解池在高电流密度下的传质过电势入手,设计了有利于传质的“钛毡–钛网”式叠层扩散层结构,并进行对照实验分析了不同扩散层结构对电解池性能的影响规律。实验证明,钛毡叠加30目钛网的叠层扩散层结构可以使高电流密度(5 A/cm²)下的传质过电势降低至0.25 V(与钛毡或30目钛网作为扩散层相比,传质过电势分别降低了0.24 V与0.55 V),本项工作也为后续扩散层结构的优化提供了思路。     

多孔介质传热传质中耦合扩散效应的研究

本文采用加罚函数有限元方法数值模拟在温度梯度和浓度梯度同时存在时双浮升力自然对流及其伴随的传热传质,着重探讨了多孔介质中传热传质的交叉耦合扩散Soret效应和Dufour效应的基本影响规律,展示了流场、温度场和浓度场随热附加扩散准则数和扩散附加热准则数的变化状况。     

氢气在多层球壳中扩散过程的模拟计算

 从Fick第二定律出发,推导了氢气在多层球壳中,扩散过程的浓度分布表达式,即氢气浓度与扩散时间和扩散距离的关系。每层中,在一定的扩散时间内,一定量的氢气的扩散浓度与扩散深度之间近似为抛物线关系,说明渗透物沿着聚合物链段膨胀的方向进行扩散。在同一位置,一定量氢气的浓度,随着时间的延长而增加,说明渗透物使聚合物链段发生膨胀,自由体积增大,扩散路径增多,扩散系数随着浓度的增加而增大。     

氢气在多层球壳中扩散过程的模拟计算

从Fick第二定律出发,推导了氢气在多层球壳中,扩散过程的浓度分布表达式,即氢气浓度与扩散时间和扩散距离的关系。每层中,在一定的扩散时间内,一定量的氢气的扩散浓度与扩散深度之间近似为抛物线关系,说明渗透物沿着聚合物链段膨胀的方向进行扩散。在同一位置,一定量氢气的浓度,随着时间的延长而增加,说明渗透物使聚合物链段发生膨胀,自由体积增大,扩散路径增多,扩散系数随着浓度的增加而增大。     

燃料电池阴极扩散层扩散特性研究

本文采用粗粒化分子动力学方法研究了燃料电池阴极扩散层的扩散特性。采用全原子方法的计算结果校验了粗粒化方法的准确性,并提出了一种定量校正方案。分析了碳纳米管气体扩散层中气体和水的扩散特性,其中气体和水的扩散存在各向异性,气体和水两者在碳纳米管中轴向的扩散系数均较低,且气体和水的轴向扩散系数也随着该分子比例的降低而进一步降低;对带缺陷气体扩散层的研究表明气体扩散层中缺陷的形态对其扩散性能有显著的影响。     

PEMFC插指型流道阴极中气体扩散特性的数值分析

本文对PEMFC插指型流道阴极扩散层建立了二维单相的多组分物理数学模型,对PEMFC插指型流道的阴极扩散层中气体的扩散特性及反应行为进行了数值研究,采用有限容积法对模型控制方程进行求解,比较了插指型和平直型流道两类电池的性能曲线,以及两种流道中氧气的组分摩尔浓度和局部电流密度的分布,分析了插指型流道结构参数对电池性能的影响。     

精细分层注水约束的油藏数值模拟

考虑分层注水的井筒约束方程作为内边界条件,基于黑油模型建立精细分层注水约束的油藏数值模型,形成带有加边七对角稀疏系数矩阵的封闭线性系统,采用分块矩阵乘法与预处理共轭梯度法相结合的方法进行求解.通过实例计算五点井网分层注水与笼统注水的开发效果,评价不同分段和配注模式对开发效果的影响.     

分形复合油藏非牛顿幂律流体不稳定渗流的数学模型

对不稳定渗流的数学模型进行了推导并建立了分形复合油藏不稳定渗流模型.在无限大地层、有界定压、有界封闭三种外边界条件下分别求出了它们在Laplace空间的解析解.对于两区的特殊情况,分析了井底压力动态特征和参数影响,制作了典型曲线.非牛顿幂律流体的幂律指数,分形参数均对典型曲线产生较大的影响,呈现出与牛顿流体和均质油藏明显不同的特征.这对于非均质油藏非牛顿流体的不稳定试井分析和研究非线性渗流特征都是十分重要的.     

考虑相重新分布的双重介质分形油藏不稳定渗流压力动态特征

基于分形油藏渗流力学,针对存在井筒储集、表皮效应和井筒相重新分布影响下的不稳定渗流问题,建立双重介质分形油藏有效井径数学模型,并采用Douglas-Jones预估校正法求得无限大地层定产量生产条件下的非线性数值解.由数值解可知,该系统完整的压降曲线由四个流动区组成.最后分析各个分形参数、相重新分布参数和双重介质参数变化时压力的变化规律,做出典型压力曲线图版,为研究复杂渗流系统中相重新分布影响下的不稳定渗流规律提供参考.     

储层岩石时间域激发极化效应的数学模拟

以储层岩石的串联毛管模型为基础,建立描述含水储层岩石时间域激发极化效应的数学模型.数值模拟储层岩石孔隙中离子的浓差极化效应和双电层形变效应.孔隙中浓差极化控制着激发极化随时间的变化,双电层形变不控制激发极化随时间的变化.浓差极化效应对激发极化极化率的贡献较小,双电层形变效应对激发极化极化率的贡献较大.激发极化充放电过程的快慢,主要取决于固液界面阳离子的吸附能力和岩石的孔隙结构.     

Transient Photon Transport in Turbid Media with an Irregularly Shaped Foreign Object

A finite-volume method for the modeling of transient photon propagation in turbid media with an irregularly shaped foreign object is presented. The procedure can account for non-rectangular foreign object. Body-fitted coordinates are used to discretize the spatial domain. Absorbing, anisotropic scattering non-homogenous medium can be modeled. The procedure is validated using existing numerical results for a homogenous medium. The procedure produces physically possible trends for different optical properties of the foreign object.     

Modeling study of residence time and water age in Dahuofang Reservoir in China

Understanding the dynamics of water renewal in a reservoir is essential when the transport and fate of dissolved substances are evaluated.A three-dimensional hydrodynamic model was implemented to compute average residence time and water age in Dahuofang Reservoir in China.The model was verified for a one-year time period in 2006.A simulation reproduced intra-annual variation of mixing represented by the fall/winter mixing and the spring/summer stratification.The simulated variation of vertical thermal struc...     

飞秒激光辐照下硅薄膜的非傅里叶能量输运研究

 在双曲双步输运模型基础上建立数值模型,针对超短脉冲激光作用下硅薄膜的微观能量输运过程展开理论研究。针对电子、晶格超快温升响应过程的数值模拟结果表明,电子作为主要能量载子在几皮秒内主导了能量输运过程。电声子之间的能量耦合系数主要依赖于电子温度,而不是晶格温度。能量耦合过程由于非平衡电子的弹道式输运而呈现非局域性。热波的传播速度与电子能量传播速度有相同量级,而大于硅材料中的声子平均速度。模型预测与相关实验结果吻合。     

Loss measurements in graded-index compound-glass fibers

The optical fiber scattering loss coefficient is measured directly in a scattering sphere or deduced indirectly from total loss measurements. The results show agreement for graded-index silica-based fibers, but they seem conflicting for graded-index compound-glass fibers. This is explained from the diffusion-controlled refractive index profile and the ensuing mode-dependent scattering and absorption loss due to the different optical properties of core and cladding glass. Using this model the two-lengths total loss measurement method is discussed. A detailed experiment is described that convincingly illustrates the mode of operation of the scattering sphere as used in daily practice. The wavelength-independent term in the total loss, different for fibers drawn from the same glass, is explained as being scattering partly due to 1-mode mixing of modes with the same β by imperfections that affect high-1-modes predominantly. The total loss of the glasses to be investigated can be measured using low NA excited silicone-clad fibers and safely can be decomposed into scattering and absorption contributions.     

Indications of c-axis Charge Transport in Hole Doped Triangular Antiferromagnets

The c-axis charge transport of the hole doped triangular antiferromagnet is investigated within the tJ model by considering the incoherent interlayer hopping.It is shown that the c-axis charge transport of the hole doped triangular antiferromagnet is essentially determined by the scattering from the in-plane fluctuation.The c-axis conductivity spectrum shows a lov-energy peak and the unusual high-energy broad band,while the c-axis resistivity is characterized by a crossover from the high temperature metallic-like behavior to the Iow temperature insulating-like behavior,which is qualitatively consistent with those of the hole doped square lattice antiferromagnet.     

Polymer Transport in Random Flow

The dynamics of polymers in a random smooth flow is investigated in the framework of the Hookean dumbbell model. The analytical expression of the time-dependent probability density function of polymer elongation is derived explicitly for a Gaussian, rapidly changing flow. When polymers are in the coiled state the pdf reaches a stationary state characterized by power-law tails both for small and large arguments compared to the equilibrium length. The characteristic relaxation time is computed as a function of the Weissenberg number. In the stretched state the pdf is unstationary and exhibits multiscaling. umerical simulations for the two-dimensional Navier–Stokes flow confirm the relevance of theoretical results obtained for the -correlated model.