竖直波纹板表面凝结过程的强化传热研究

根据波纹板壁面与凝结液间的表面张力使液膜减薄的强化凝结传热的机理建立数学模型,计算了波纹板槽道谷底和波峰两侧液膜传热的综合效果与当量竖直平壁相比较的传热结果,提出了一种可兼顾通流截面和强化效应的双尺度波纹形式,对双尺度波纹、普通波纹板和当量平板进行了凝结传热性能比较实验,表明双尺度波纹板凝结侧传热系数可比普通波纹板增强约40％。     

甲烷凝结系数的分子动力学研究

对甲烷的蒸发与凝结过程进行了分子动力学模拟，采用特征时间法统计获得了甲烷在不同温度条件下的凝结系数，并与氩的凝结系数进行了比较。结果表明，甲烷与氩的凝结系数都随温度增加而减小，但温度对甲烷凝结系数的影响小于对氩凝结系数的影响，其差异可以用蒸发与凝结的过渡态理论进行解释。     

纳米铜团簇凝结规律的分子动力学研究

采用分子动力学方法对包含147，309和561个原子数的液态纳米铜团簇凝结过程进行模拟研 究，结果表明降温速率及团簇原子数对凝结得到常温下的固态团簇结构有重要影响：在模拟 时间内，降温速度越慢，团簇原子数越少，凝结得到铜团簇越倾向生成二十面体结构，反之 则倾向生成面心立方结构.同时探讨了该现象的物理机理. 关键词： 铜团簇 凝结 结构 分子动力学     

微通道中水蒸气凝结过程流型变化的分子动力学研究

本文建立了外力作用下流体流动和凝结过程的分子动力学模型.在蒸汽压力为3.7177 MPa时,模拟得到了不同外力条件下水蒸气凝结过程的流型,分别为环状流、射状流、塞状流、泡状流、带有小汽泡的液体流,模拟结果与相关文献中实验流型吻合较好.模拟发现水蒸气在0.3833 MPa压力下凝结时,出现一种新的波动流流型.最后对凝结过程中流型间转换机理进行了讨论.     

近饱和区过热水蒸汽性质的分子动力学模拟研究

本文根据统计热力学理论,应用分子动力学模拟方法,对过热水蒸气的热物性进行了研究.选取实验压力为10MPa,利用TIP4P模型和不同经典方程,模拟计算温度从320℃到800℃时水蒸气的压力.从结果可以看出:近饱和区标准维里方程模拟压力值偏离实验值较远,径向状态方程和段式状态方程模拟结果的误差要小于维里方程的.随温度的增加,三种方程的模拟结果均趋于实验值.另外,本文还对影响模拟结果的一些因素进行了详细的讨论.     

水和酒精Marangoni凝结换热特性研究

本文首先构造了一个在常温水冷却时,纯水蒸汽凝结时表面温度差可以达到11℃的黄铜试件。利用该试件在蒸汽流速为0.3m/s时,进行了不同浓度水-酒精混合蒸汽以及纯水蒸汽的凝结换热特性和凝结状态的实验研究。实验结果表明:由于凝结表面存在温度差,水-酒精混合蒸汽出现珠状凝结,凝结换热系数最大可以达到纯水蒸汽凝结的2.8倍;混合蒸汽凝结换热系数随表面过冷度减小而增加,并在较小过冷度时出现陡增;凝结换热量随表面过冷度增加存在最大值;观察得出了不同表面过冷度下不同酒精浓度时的凝结状态。     

珠状凝结换热的数学物理模型及数值模拟

首次应用随机分形模型建立了珠状凝结液滴的空间和尺度分布,然后利用已有的单个液滴的传热规律,得到了冷凝壁面的换热边界条件,进而求解冷凝壁的温度分布,最后得到了平均的珠状凝结换热系数.应用上述模型对铜表面以水为介质的冷凝壁换热进行了直接数值模拟,并与各种压力条件下的试验数据进行了比较.     

饱和水蒸汽凝结对高炉煤气透平性能影响的研究

1前言高炉煤气透平（简称TRT）是冶金行业中的一项重大节能设备。国外较早研制此产品的国家有前苏联、法国、日本等。1967年，法国、瑞士、比利时合作研制TRT，他们采用向心透平，由于叶片表面积灰严重，无法正常运行。1969年，法国的索弗莱公司采用轴流式透平，用向透平喷水的办法解决了积灰堵塞问题。此后，日本引进索弗莱公司的专利，并加以改进，使TRT在日本各钢厂普遍应用。我国是80年代初开始这方面研制工作的，设计出的湿式TRT已在酒钢、武钢、唐钢等成功地运行。对高炉煤气透平，由于工质为煤气一饱和水蒸汽一雾状水滴一煤灰的…     

单壁碳纳米管在石墨基底上运动的分子动力学模拟

采用分子动力学模拟方法研究单壁碳纳米管在石墨基底上的运动.首先碳纳米管在基底弛豫至平衡状态，然后对其施加一固定外力，撤去外力后，碳纳米管在基底上逐渐减速至停止.为了研究管径、手性角对运动方式的影响，本文选择了C(10,10)，C(10,9)，C(10,8)，C(10,5)，C(10,0)，C(8,8)六种单壁碳纳米管进行模拟.结果表明，碳纳米管在石墨基底上的运动方式由手性角决定，与管径无关.手性角等于30°时，碳纳米管与石墨基底之间为公度结构，碳纳米管的运动出现周期性的滑动和翻滚现象；手性角大于28.3°小于30°时，碳纳米管一边向前滑动一边滚动；手性角小于26.3°时，碳纳米管在基底上滑动.碳纳米管的手性角决定了它与石墨基底接触界面的微观构型，从而决定了碳纳米管的运动方式. 关键词： 分子动力学模拟 碳纳米管 动能 结构公度性     

α-Fe裂纹的分子动力学研究

通过分子动力学方法，模拟了α-Fe裂纹的单轴拉伸实验中的形变过程.研究了不同晶体取向裂纹的形变特点和断裂机理，观察到各种形变现象，如位错形核和发射，位错运动，堆垛层错或孪晶的形成，纳米空洞的形成与连接等.计算结果表明，裂纹扩展是塑性过程和弹性过程相结合的过程，其中塑性过程表现为由裂尖发射的位错导致的原子切变行为，而弹性过程的发生则是由无位错区中的原子断键所导致.同时还研究了α-Fe裂纹的形变特点和断裂机理与温度场和应力场的依赖关系.     

氩蒸气均匀核化与非均匀核化的分子动力学模拟

本文运用分子动力学模拟方法对氩蒸气的均匀核化和非均匀核化进行了研究.模拟氩蒸气的初始温度为30℃,冷却终温为-220℃.对均匀核化成核现象的团簇分析表明,蒸气凝结分为显热和潜热释放两个过程.提出了一个新的力函数模型,实现了非均匀核化过程的模拟.通过比较冷却速率为0.0002 m/s的均匀核化过程和非均匀核化过程,发现均匀核化的凝结核心是随机的,而非均匀核化的凝结核心以外界引入的核化点为核心.     

冷表面上水滴冻结过程的研究

本文对冷表面上的水滴冻结过程进行了研究.用显微成像系统对该过程进行了现象观察,采用热电偶对水滴中心温度进行了测量.实验发现,水滴温度随冷表面温度下降而下降,稍低于0℃时没有显著相变.水滴温度继续降低到约-5℃时发生明显相变,同时,水滴中心温度迅速回升并维持在稍低于三相点温度,冻结锋面到达热电偶所在的水滴中心位置后又逐渐下降,直到非常接近冷表面温度.建立了该过程的数学模型并进行了数值模拟,结果与实验基本符合.     

外力场对冷凝过程影响的分子动力学模拟研究

固壁表面发生的冷凝过程在工程应用中广泛存在,本文采用非平衡分子动力学模拟方法对高温蒸气在低温壁面上发生的冷凝过程进行了模拟研究.着重对该过程中的密度和局部温度等热力学参数分布进行了研究.同时,考察了两种气固温差条件下,壁面内、外法线方向上,不同强度的外力场对冷凝过程的影响,得到了结论:外力场是壁面内法线方向时促进冷凝进行,反之则阻碍冷凝进行,力场强度越大则影响效果越显著;当外力场一定时,气固温差越小,则外力场的相对影响程度越大.     

制冷剂替代物相平衡性质的分子动力学模拟

本文利用分子动力学模拟算法研究制冷剂替代物的气液相平衡性质。通过将制冷剂替代物作为极性的2CLJ流体处理,建立了针对它们的 2CLJD 势能模型。利用 NPT+Test Particle 算法对五种制冷剂替代物 (HFC-152a,HFC-143a,HFC-134a,HCFC-142b和HFC-227ea)的气液相平衡性质进行了计算,同时验证了计算结果的热力学一致性。模拟结果与 NIST 的 REFPROP 数据库的最大相对偏差在2％以内。     

均质凝结中蒸汽的极限过冷度

本文应用统计热力学巨正则系综的密度涨落理论；提出了确定均质凝结中蒸汽极限过冷度的方法，得出了蒸汽凝结机制较沸腾机制复杂得多的结论，并推测出动力学影响是蒸汽凝结不可忽略的重要因素。     

液体表面张力的动态测量过程研究

本文介绍用测力传感器和计算机数据采集系统测量纯水表面张力的实验方法,测定了纯水的表面张力和表面张力与温度的初步关系曲线,研究了拉脱法测量的动态过程.     

水升华器工作过程的数值模拟与分析

为进一步了解水升华器的工作过程,本文以多孔板为研究对象,建立了微孔内介质工作过程的物理数学模型。采用变时间步长的焓方法对冰的融化和水的凝固过程进行了数值求解;给出了冰层击穿的力学判据;提出了用于求解液-固-汽界面移动问题的两步法。得到了标准工况下工作过程中微孔内介质温度和流量、界面位置和散热热流密度等参数随时间变化的模拟结果.结果表明,在多孔板内存在稳定的周期工作模式。