周期射流冲击下导流板流动换热特性数值研究

本文对被动隔热导流板在周期射流冲击环境下的流场特性及热响应特性进行三维数值研究,分析了射流喷管与导流板间距、导流板水平倾角及轴向倾角三个参数的影响规律。研究结果表明射流空气冲击到导流板后90%的气流被向上侧及前后两侧偏导,导流板的水平倾角越大则气流向上侧偏导能力越弱,轴向倾角的存在可实现对气流前后侧导流流量的分配。导流板耐热层温度在进入第四个射流周期后呈现稳定周期波动,射流冲击距离越小、导流板水平倾角越大则其板面温度水平越高。     

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。     

单相泵驱流体回路不同拓扑结构的散热性能分析

基于单相泵驱流体回路,研究了系统在不同拓扑结构下的控温性能。采用集总参数法建立了流量计算及分配模型、流体与设备换热模型、混合点温度计算模型以及热流计算模型,并运用Openmodelica仿真平台,开展了不同拓扑结构对设备温度、系统流量和系统出口工质温度的影响分析,探究了不同载荷占空下设备散热效果、系统峰值损耗和内能变化等的动态特性。结果表明,一方面,并联拓扑体系设备散热及均温效果较好;另一方面,热惯性对系统内能变化影响较大,在系统热惯性一定的条件下,载荷占空比越大工质冷却响应时间越大,系统能量损失越小。     

DNI扰动条件下太阳能甲醇分解反应器的流量调控策略分析

太阳能热化学反应器实际运行性能会受DNI波动影响。本文研究了在DNI扰动下,不同流量控制策略对甲醇转化率、运行温度、太阳能–化学能转化效率等的影响规律,获得了满足催化床温度限制条件、甲醇转化率最高的优化流量调控策略。例如,当DNI从800阶跃降低至400 W·m^-2时,流量随之阶跃变化会使催化床温度升高至598 K,超出运行安全温度限制;而流量在60 s内斜坡降低至目标值时,满足催化床温度限制的同时甲醇转化率最高,为最优运行控制策略。     

摇摆对自然循环系统流量及载热能力影响分析

自然循环载热系统由密度差引起的重位压差驱动,驱动压头小且受冷热源位置和冷热流体温度影响,因此摇摆等海洋工况会对自然循环载热系统的载热能力产生较大影响。在固连坐标系内,采用理论分析和数值计算方法对自然循环载热系统的流量及载热能力进行了研究。理论分析给出了摇摆产生的各项附加力对自然循环载热系统的流量及载热能力的影响机理,并得到了摇摆条件下自然循环系统流量的常微分控制方程。数值计算方法中针对动量方程添加了由于摇摆产生的各种附加作用力项。数值计算得到的系统流量波动结果与理论分析结果吻合得很好,并且数值计算还给出了由于摇摆使系统载热能力下降的幅度。     

小型复叠式空气源热泵采暖系统性能影响因素的实验研究

本文探讨了循环水流量﹑热水温度及环境温度等参数对小型复叠式空气源热泵采暖系统性能的影响。实验结果表明:在一定温度范围内,随着制取热水温度的升高,热泵的制热量逐渐降低,热泵的输入功率逐渐增大,系统COP呈下降趋势;当制取的热水温度相同、环境温度较高时,热泵的制热量、热泵平均COP值较高;在一定流量范围内,循环流量越大,热泵的制热能力越高,当制取热水的温度相同时,大循环流量下高温环路的压缩机排气温度越低,运行越稳定。     

微通道粗糙度对甲烷催化燃烧影响的数值研究

采用详细化学反应机理对甲烷空气预混气体在不同粗糙度下微通道内催化燃烧进行了数值模拟。结果表明:粗糙度的存在使得微通道内甲烷转化率减小,出口温度降低,粗糙表面将阻碍催化反应的进行,而且粗糙度越大这种阻碍作用越大;在同一粗糙度下,随着当量比、混合气入口速度的增加,粗糙度对催化反应的阻碍作用越明显,粗糙度越大,燃烧效率越低。     

连续和重复频率激光对旋转壳体加热效率的数值模拟

 基于有效利用激光能量的目的，采用有限元分析方法分析并比较了重复频率和连续激光对旋转壳体的加热效率。数值计算结果表明：重复频率激光要比连续激光的加热效率高，而且加热效率与重复频率、占空比等有关；在平均功率密度相同的前提下，在频率相同条件下，占空比减小，温度上升加快，即加热效率随占空比的减小而增大；在相同占空比条件下，重复频率越小温度周期变化越明显，振荡峰值越大，当占空比较小时随着辐照时间的增加重复频率对加热效率影响减小。     

数值分析石墨烯HEMTs瞬态传热过程

本文通过数值模拟的方法,研究了稳态和瞬态条件下,石墨烯对AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管(HEMTs)热管理的作用。结果表明,稳态条件下,耗散功率为9 W.mm~(-1),有石墨烯存在的条件下,热点温度降低了约15 K;在微秒时间尺度的周期加热瞬态条件下,随工作时间增长,HEMTs各部位温度由于热累积效应而波动增大,有石墨烯存在时,温度升高的幅度明显更小,并且有在更短时间内达到温度最大值的趋势。因而,石墨烯的存在对改善自热问题具有明显的效果,尤其通过瞬态周期加热模型的分析,对在更加接近真实工作状态情况下,石墨烯增强散热效果的机制有了更加深刻的理解。     

大型先进压水堆堆芯机械补偿控制模式

研究了AP1000堆芯物理计算程序的计算方法,分析了该程序尤其是机械补偿（MSHIM）控制模式计算功能的理论模型、计算方法及应用范围,对比了大型先进压水堆堆芯设计与AP1000的差异,评估了AP1000反应堆MSHIM计算功能在大型先进压水反应堆堆芯MSHIM计算功能的适用性。基于大型先进压水堆堆芯物理建模,针对大型先进压水反应堆首循环及平衡循环的典型燃耗点进行典型的100%-70%-100%和100%-50%-100%负荷跟踪运行模式计算分析,并依据计算结果对大型先进压水堆的MSHIM运行模式进行了分析。针对大型先进压水反应堆首循环及平衡循环,开展机械补偿控制初始启动运行、再启动运行计算分析,研究机械补偿控制模式的堆芯初始启动和再启动运行能力。计算结果表明:采用MSHIM运行模式的大型先进压水堆,不调节硼浓度的情况下,在首循环、平衡循环典型燃耗下具有一定的负荷跟踪能力;启动、再启动运行模式则需要配合调节硼浓度才能完成。     

Baeyer-Villiger oxidation of cyclohexanone to epsilon-caprolactone in airlift sonochemical reactor

Baeyer-Villiger oxidation of cyclohexanone to epsilon-caprolactone was studied in a new type reactor--the airlift loop sonochemical reactor. The reactor plays a synergistic effect of sonochemsity and higher oxygen transfer rate. The influences of ultrasound intensity, reaction temperature, the molar ratio of benzaldehyde to cyclohexanone and oxygen gas flow rate on the conversion and selectivity of cyclohexanone were investigated and discussed. Under ultrasound, the amount of benzaldehyde can be reduced from 75% to 67%. Ultrasound not only intensified the rates of reactions but also increased the yield of product. The optimized operation conditions are listed as follows: the reaction temperature is 30 degrees C, the molar ratio of cyclohexanone to benzaldehyde is 1:2, the oxygen gas flow rate is 1.15 cm s(-1), and ultrasonic irradiations 2h at 40 kHz, 2.25 W cm(-2). Under the optimum operation conditions, the average molar yield of epsilon-caprolactone comes up to 87.7%.     

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采用两相流的流动换热理论,建立二维几何模型,运用FLUENT对稳定入口流速下注入气体的铅铋流动段作了模拟。模拟研究注入气体的体积份额或速度改变对压力和铅铋与注入气体之间换热与影响,得到了不同条件下的温度与压力分布。分析结果发现,体积份额减小,铅铋流体的径向温度分布更加均匀,中心温度更低;随着体积份额的减小,铅铋的总压呈现出一种下降的趋势。注入气体速度不同对铅铋整体的换热影响不大;中心处的动压有较大增加,总压改变甚微。     

Baeyer–Villiger oxidation of cyclohexanone to ε-caprolactone in airlift sonochemical reactor

Baeyer–Villiger oxidation of cyclohexanone to ε-caprolactone was studied in a new type reactor – the airlift loop sonochemical reactor. The reactor plays a synergistic effect of sonochemsity and higher oxygen transfer rate. The influences of ultrasound intensity, reaction temperature, the molar ratio of benzaldehyde to cyclohexanone and oxygen gas flow rate on the conversion and selectivity of cyclohexanone were investigated and discussed. Under ultrasound, the amount of benzaldehyde can be reduced from 75% to 67%. Ultrasound not only intensified the rates of reactions but also increased the yield of product. The optimized operation conditions are listed as follows: the reaction temperature is 30 °C, the molar ratio of cyclohexanone to benzaldehyde is 1:2, the oxygen gas flow rate is 1.15 cm s⁻¹, and ultrasonic irradiations 2 h at 40 kHz, 2.25 W cm⁻². Under the optimum operation conditions, the average molar yield of ε-caprolactone comes up to 87.7%.     

基于Kriging代理模型的铅铋反应堆智能优化方法北大核心CSCD

铅铋反应堆广泛应用的需求要求研究人员在现有堆芯方案的基础上开展大量优化设计工作。针对铅铋反应堆多物理、多变量、多约束耦合影响的多维非线性约束优化设计问题,基于Kriging代理模型、正交拉丁超立方抽样和SEUMRE空间搜索技术构建铅铋反应堆智能优化方法,耦合物理蒙卡计算/热工分析程序,开发包含抽样、耦合程序前后处理、反应堆优化分析功能的优化平台,并以铅铋反应堆SPALLER-4,URANUS为原型分别开展最小燃料装载量的方案寻优与参数优化验证。验证结果表明,该智能优化方法用于铅铋反应堆设计方案寻优和堆芯参数优化可行、有效,相比传统蒙卡程序计算寻优,在保证预测精度前提下极大地降低了计算成本,与URANUS初始模型比较,燃料装载量、堆芯总质量、活性区体积、堆芯总体积分别优化10.8%,11.5%,18.1%,17.1%,为基于代理模型的智能优化方法应用于铅铋反应堆的优化设计提供参考。     

圆管层流脉冲流动对流换热数值分析

对等热流和等壁温边界条件下圆管内层流脉冲流动对流换热问题进行了数值模拟。在等热流边界条件下的数值计算结果与理论解吻合很好。计算结果表明:在等热流和等壁温边界下脉冲流动可引起速度、温度以及努塞尔数随时间波动,振幅越大,脉冲频率越小,波动越大。但它们的时均值均等于在相同雷诺数下稳态流动的值,脉冲流动不能强化换热。     

多级离心泵内叶轮出口压力脉动研究

为研究瞬态工况下离心泵叶轮出口处的压力脉动情况,为离心泵泄漏流道流动提供边界条件,建立了包含叶轮和导叶流道的离心泵模型,基于CFD方法计算得到了其在不同工况下的性能参数,利用测试数据对结果进行了验证。分析了瞬态工况下叶轮出口处压力的变化趋势,比较了不同工况对叶轮出口压力脉动的影响,发现叶轮出口压力随叶轮旋转呈周期性变化,压力脉动频率与转速及叶轮数量有关;偏工况时叶轮出口压力脉动趋势与额定工况基本一致,但脉动频率及脉动幅值有较大区别;随离心泵转速增加,叶轮出口处压力脉动的最大值和最小值均呈减小趋势,但幅值随转速增加而增加,且增幅明显。     

太阳能甲烷重整热化学互补发电系统性能研究

本研究搭建了太阳能热化学实验平台,依托室内太阳模拟平台,进行了2 kW太阳能甲烷重整反应器的实验研究,探究了反应温度、反应物流量等关键参数对系统性能(甲烷转化率、产物选择性)的影响,并基于燃气-蒸汽联合循环发电系统模型,模拟计算了太阳能热化学互补发电系统性能。结果表明,当反应器腔体的平均温度为880℃、甲烷流量为5.5 L·min^-1、水碳比为3:1时,甲烷的转化率为55.8%,太阳能净发电效率可达26.0%。     

出口高度对非能动安全壳冷却系统影响

对某大型核反应堆非能动安全壳冷却系统(PCS)中安全壳外部的热环境进行了研究。建立了安全壳外部狭长空间的自然对流换热计算模型,基于Navier-Stokes(N-S)方程进行了求解,同时研究了安全壳出口高度对非能动安全壳冷却系统冷却性能的影响规律。结果表明:在标准大气压下、进口空气温度308.15K时,基准型安全壳按面积加权的出口平均温度为330.33K,引射的冷却空气质量流量为275.85kg/s,冷却空气带走的热量为6160kW;随着安全壳出口高度的增加,安全壳出口质量流量、换热量不断增加,但变化曲线斜率不断降低,最后趋于平缓,同时,衡量冷却空气有效冷却能力的温度效率线性降低,流动损失线性增大,兼顾换热量与流动损失存在一个最优解。     

Study on degradation of dimethoate solution in ultrasonic airlift loop reactor

In this work, the degradation of dimethoate solution in ultrasonic airlift loop reactor (UALR) assisted with advanced oxidation processes was studied. The effects of O₃ flow rate, ultrasonic intensity, pH value and reaction temperature on the degradation rate were investigated. UALR imposed a synergistic effect combining sonochemical merit with high O₃ transfer rate. Under the optimal operation conditions: ultrasonic irradiation time was 4 h, O₃ flow rate was 0.41 m³ h⁻¹, ultrasonic intensity was 4.64 W cm⁻², pH value was 10.0, reaction temperature was 25 °C, and initial concentration of dimethoate was 20 mg L⁻¹, degradation rate of dimethoate increased to 90.8%. The experimental results indicated that the method of UALR degradation of organic pollutants in the presence of gas could reduce reaction time and improve degradation rate. UALR was an advisable choice for treating organic waste waters and this device could be easily scale up. Thus this process has wide application prospect in industry.     

高温空气燃烧炉内湍流混合特性的数值研究

应用自行研发的三维流动、燃烧、传热和污染物NO_x湍流生成的数值模拟程序,对高温空气燃烧实验模型炉进行了湍流扩散燃烧混合特性的数值模拟.数值预报了燃烧室内气体燃料和空气的混合物分数及其湍流脉动的三维分布.数值研究结果表明:在一定的几何条件和气体动力学条件下,高温空气燃烧的湍流混合在更广泛的区域内以较小梯度的进行;混合物分数的脉动主要分布在燃烧区,这表明高温空气燃烧的火焰厚度更大,具有燃烧释热更趋均匀的特性.数值模拟结果与相关的实验结果有相同的规律.