粗糙度与气体稀薄性对微尺度流动特性的影响

对氮气和氦气在粗糙微通道以及光滑微通道内流动进行了阻力特性实验研究。实验结果表明,即使在较小的相对粗糙度高度下,由于微通道中的粗糙度分布密集,会极大地增加流动阻力,这是导致文献中微通道流动阻力系数实验值相互偏差的主要原因之一;而对于滑移区的气体流动,气体稀薄性使流动阻力明显减小而导致流量增加。     

微通道换热器流动和传热特性的研究

通过对微通道换热器流动和传热特性的研究,设计了实验方案并建立了相应的实验装置,结合流动、传热特性的相关准则,得出了雷诺数Re-摩擦系数f,雷诺数Re、普郎特数Pr-努谢尔特数Nu间关系的实验模型,并对该模型进行了分析。     

微尺度水平单管内流动沸腾特性实验研究

对非共沸混合工质R134a/R32(75/25)在水平微尺度管道内的流动沸腾换热实验结果进行了分析和讨论,以探究微细通道内流动沸腾换热的主导机制。对影响其换热的多种因素(热流密度、质量流量和质量干度)进行了分析,实验得出,当质量干度较低时,热流密度和质量流量共同控制着微尺度管内的换热方式,当热流密度的影响占主导地位时,管道内的换热以核态沸腾为主;当质量流量的影响占主导地位时,管道内的换热以强制对流为主。     

微细光滑管内气体的流动与传热特性研究

在评述当前微细管内流动和换热特性研究的基础上提出了需考虑流体压缩性对速度剖面的影响。可压缩流动守恒方程组的数值解结果表明：运动流体的压缩性不仅使管内平均流速增加，而且使速度剖面更加饱满，从而使局域阻力系数和换热系数增加。与此同时，尽管管道的长细比很大，亦不可能出现充分发展的速度和温度剖面。这是由于微细管道中由于阻力引起的压力降可以很大，它所引起的流动加速达较大马赫数时，压缩性对阻力系数和传热系数的影响就不能忽略。     

微通道流动沸腾气泡受限特性实验研究

本文利用可视化手段实验研究矩形截面微通道(1 mm×0.5 mm)内发生流动沸腾时气泡的生长及受限现象。实验使用去离子水为工质,气泡受限过程由高速CCD相机观察并记录。研究发现,气泡高度方向通道壁面的存在对气泡在该方向的生长产生强烈的限制作用,气泡生长后期顶端气液界面在并未与限制壁面接触时其曲率便明显减小,壁面对气泡生长的限制作用通过其对气泡界面施加一个壁面限制力而体现.通过对比不同运行工况条件下的气泡受限现象,分析讨论了气泡受限过程中其界面形状变化规律及影响因素。     

微管道气体流动的蒙特卡洛直接模拟

采用蒙特卡洛直接模拟(DSMC)方法,数值模拟了微管道中压力驱动的气体流动,结果表明固壁边界存在速度滑移,稀薄气体效应明显;整个流场温度变化很小,流动马赫数很小,密度、压力流向变化非常大而横向几乎不变;可压缩性导致压力随流向的非线性分布,但这种效应随Knudsen数增大而减弱.     

微通道内气体流动的格子Boltzmann方法研究

采用格子Boltzmann方法模拟了微通道在滑移区内不同Knudsen数下的微气体Poiseuille流,分析了微气体流动的速度分布以及流量与压降的关系,并给出了相对滑移长度和Poiseuille数随Knudsen数的变化特性。研究结果表明,微气体Poiseuille流的速度轮廓呈抛物线分布,但是边界速度大于0,出现速...     

三角形微通道流动冷凝的实验研究

实验研究了三角形硅微通道中的流动冷凝.通道中的冷凝流型沿程主要有珠状流、环状流、喷射流和弹状-泡状流等.在同一通道中,喷射流位置随着工质流量的增大而延后;在相同蒸气入口雷诺数下,喷射流位置则随着通道尺度的增大而延后.喷射流频率随着蒸气入口雷诺数和冷凝液韦伯数的增大而增大.较小水力直径的三角形通道中的流动冷凝不稳定性较高.冷凝通道的壁面温度呈沿程下降趋势.在同一通道中,流动冷凝的平均冷凝传热系数和平均努塞尔数,皆随着蒸气入口雷诺数的增大而增大,通道尺度的减小显著强化冷凝传热.     

微米线结构表面的过冷流动沸腾实验研究

以去离子水为工质,配合高速摄像观测,研究了截面为0.5 mmx5mm的微细窄矩形通道内氧化锌微米线结构表面的竖直流动过冷沸腾.流量范围200～400 kg·m-2s-1,过冷度为10 K,热流密度最高为200 kW·m-2.分析了不同工况下过冷沸腾的沸腾曲线、平均换热系数、局部换热系数和流型特征.     

微尺度流动研究中的几个问题

本文综述了当前微尺度流动研究的进展,对由于尺度微小化所带来的有别于宏观尺度流动的一些问题进行了讨论．分析了在微尺度流动问题中必须注意的一些因素,例如,尺度划分与连续介质假设的适用范围,表面效应,稀薄性与压缩性的作用,以及流动通道壁面的影响．最后对今后的研究进行了展望．     

微细光滑圆管内气体流动阻力特性的实验研究

本文采用内径为84．7μm及144．4μm的玻璃圆管作为实验管，对微细管内气体流动的阻力特性进行了实验研究．结果表明，层流状态下，微细圆管内气体流动的摩擦系数大于不可压、充分发展管内流动的数值．其物理机制为：微细圆管内气体流动的可压缩性导致速度抛面偏高抛物线分布，使得壁面处的速度梯度增加，摩擦阻力增大．     

波纹管内流动特性的实验研究

随着超导技术的发展,高温超导电缆在电力输运中逐渐得到重视并进行了广泛的研究.由于波纹管具有良好的柔韧性和收缩性,在高温超导电缆中得到应用.波纹管内的流动压力损失参数是高温超导电缆低温系统重要的设计参数,因而研究波纹管内的流动特性具有重要的意义.对通径为6 mm,8 mm和10 mm的波纹管内液氮和氮气的流动特性进行了实验研究.液氮实验结果表明:液氮在波纹管内的流动具有波动性.在4000～40000的雷诺数范围内,测量了氮气的质量流量和压力损失,计算得到流动摩擦系数.分析表明:压力损失随雷诺数的增大而增大;波纹管的摩擦系数要高于光管,摩擦系数随雷诺数的增大而减小,摩擦系数随t/d的减小而减小.     

微细圆管内气体流动阻力特性的进一步研究

本文采用短管重现长管中流动状态的方法,实验测量了内径为84．7μm的微细管内气体流动的沿程压力分布。结果表明,当管内气体具有较大的马赫数时,其沿程压力偏离直线分布而下降较快;在层流状态下,与大尺度不可压流动相比,微细管内气体流动具有较大的平均范宁摩擦系数Cf;管径的测试误差为沿程压力测量误差的主要来源。     

煤粉加压气流床气化特性实验研究

煤气化技术由于具有高煤炭利用率和低污染排放,近年米得到快速发展.我国煤种灰熔点普遍偏高,约占保有储量的57%,无法满足现有液态排渣气流床气化技术的需要.为扩大该技术对我国高灰熔点煤种的适应性,本文在25kg/h规模的加压气流床气化装置上,对我国高灰熔点煤种进行了气化特性实验研究.研究结果表明:高温有利干气化反应向吸热方向进行,碳转化率升高,但过多氧气存在,使得气化炉内燃烧份额增加,导致合成气中 CO2和H2O的含量升高,CO、H2含量降低,冷煤气效率下降,因此,存在最佳气化温度.本实验条件下,最伟气化温度为1300～1350℃;1350℃连续运行1小时30分,此时气化炉底部和旋风分离器内的灰渣,整体上仍以固态形式存在,只有灰中部分低熔融成分发生熔融,其熔融部分在数μm左右.     

微型管内流动特性的实验研究

以四氯化碳作为工质,流经内径分别为0.168 mm、0.399 mm、0.799 mm不锈钢管及内径分别为0.242 mm、0.315 mm、0.520 mm石英玻璃管,测量压降与流量的关系,从而获得摩擦因子f与雷诺数Re的关系。实验结果表明, 当雷诺数Re小于1600-1800时,除内径为0.168 mm的不锈钢管外,别的内径的微管内的摩擦因子与经典层流理论值几乎一致,而内径为0.168 mm的不锈钢管由于更大的相对粗糙度(8%-10%左右),其f值比经典理论值高约5%-10% 左右。当雷诺数Re越过1800时,f的值明显偏离经典层流理论值。     

气体在微细多孔介质中的流动阻力研究

本文对空气、氢气和氦气流过微细多孔介质内部的流动阻力特性进行了实验研究,分析不同气体在不同颗粒直径条件下摩擦因子与等效雷诺数的关系.结果表明:对于空气、氢气和氦气,当颗粒直径为225μm和125μm时,由于可压缩性的影响,摩擦因子略大于经验公式结果.对于空气,当颗粒直径为90μm和40μm时,实验得到的摩擦因子小于经验公式结果.对于氢气和氦气,当颗粒直径为125μm时,经过可压缩性修正的摩擦因子实验值略小于经验公式结果;颗粒直径为90μm和40μm时,摩擦因子小于经验公式结果.因此,对于空气、氢气和氦气,当颗粒平均直径小于90μm时,微细多孔介质中的流动特性存在稀薄气体效应.     

百叶窗浓缩器气固两相流动的试验研究

本文在以往试验基础上对百叶窗浓缩器进行了更加深入的试验研究，分析了百叶窗结构、气流等因素对浓缩器性能，即浓淡风比、阻力系数、浓缩率三个参数的影响，从而得到了优化的百叶窗结构。     

四角切圆燃烧锅炉炉膛内流体流动的实验研究

本文采用一维ＬＤＡ技术通过旋转方法对四角切圆燃烧煤粉锅炉炉膛内的冷态空气动力场进行了实验研究,得出了该流动定量化的流动特征：中心较明显的向下流动;下部燃烧器区外旋气流沿壁面向下流动;在屏式过热器下面仍然存在较强的旋转流动。本文所提供的数据可用于数值计算结果的检验。     

DMFC阳极流动阻力特性实验研究

本文借助可视化手段,针对平行流场和蛇形流场,实验研究不同放电电流密度、甲醇浓度、进料温度和入口流量对液相进料直接甲醇燃料电池阳极流场流动阻力特性的影响.结果表明:放电电流密度增加,流场压降随之增加,小电流放电,蛇型流场较平行流场压降增加慢,当超过某一值时,蛇型流场的压降增加较平行流场快;随甲醇浓度的提高,进出口压降均略有减小,且两种流场压降变化趋势一致;随进料温度升高,平行流场压降逐渐增大,蛇彤流场压降变化较小;随着甲醇溶液流量增大,平行流场和蛇行流场压降均逐渐增人,平行流场增加缓慢,蛇形流场压降增加速度远大于平行流场.     

生物膜滴滤床内温度分布特性实验研究

对生物膜滴滤塔填料床内温度分布特性进行了实验研究,获得了循环液流量、气体流量以及进口甲苯浓度对填料床内温度分布的影响规律。实验结果表明:填料床内温度沿循环液流动方向逐渐升高,表明生物降解代谢反应属于放热反应;在逆流操作系统中,填料床下部碳源丰富,填料床下部的温升明显大于上部的温升;随着循环液流量的增大,填料床内沿流动方向上的温升越小;液体流量较大时,填料床内温升随着气体流量的增大而减小;滴滤塔进口甲苯浓度越大, 填料床内温升越大。