环保节水型冷却塔的研究

综合湿式冷却塔有热交换效率高且造价低而空气冷却器无水蒸发等特点,提出了环保节水型冷却塔.对该新型塔进行了理论分析,对塔内换热、气动力性能等进行了数值计算,对塔内空气换热器和填料层间的冷却负荷以及与风机性能等进行了耦合匹配,结合北方气候条件的计算分析表明新型塔确有良好的节水和环保效果.     

计算流管声场的三维有限元数值模型

发展了一种三维有限元数值模型和计算方法来对矩形流管声场进行整体的计算.与以往的二维方法相比,此种数值方法不仅全面反映了矩形流管内声波的传播情况,而且提高了网格精度,从而大大扩展了对铺设有声衬的流管的计算领域.结果表明,该数值模型是有效和准确的,与其它方法和文献的计算结果吻合得非常好.同时,在大大增加计算量的同时,也对程序代码进行了优化工作,提高了计算效率.     

太阳能甲醇分解吸收-反应器研制与实验研究

利用中温太阳能为甲醇分解的吸热反应供热,可以将中温太阳能转化为合成气燃料的化学能,同时提高燃料热值和太阳能的可用性,还可以实现太阳能与化石燃料的互补.本研究提出了太阳能热化学系统的一体化设计原则,建立了综合考虑太阳能集热、反应动力学和反应器结构参数的太阳能甲醇分解反应器的理论分析模型,并首次研制了5 kW热功率的抛物槽式太阳能甲醇分解一体化实验装置.太阳能甲醇分解的实验结果表明太阳能集热器可以为甲醇分解提供200～300 ℃的反应温度,在辐照300～800 W/m2,甲醇进料量为0.5～4l/h条件下,甲醇转化率可以达到50%～95%,投射到吸收-反应器上的太阳能转换为燃料化学能的效率可以达到30%～60%,具有良好的甲醇分解和太阳能转换性能.研制的实验装置体现了一体化设计特征,同时理论分析结果与实验结果也具有很好的一致性.本文研究成果将为开拓太阳能与化石能源互补的能量系统提供理论支撑和实验数据.     

纤维素热解过程中活性纤维素的生成研究

热重分析发现活性纤维素的生成始于530 K左右,对应于失重图上的肩部及SDTA曲线中强烈的放热峰.在辐射加热闪速热裂解试验台上获取了一种可溶于水、高温下易分解、室温下呈固态且稳定存在的黄色中间产物.扫描电镜图片证明在热裂解初期纤维素经历了一个熔化和相互粘结的状态,产物的红外谱图证实了大量的羰基和羧基官能团的生成.高效液相色谱分析证明其主要成分是一系列聚合度不同的低聚糖,推断该低聚糖即为活性纤维素.     

三环无源谐振腔在光纤激光器中的选频特性

利用琼斯矩阵对一种三环嵌套的无源谐振腔的选频特性进行了分析,并根据无源谐振腔选频的原理,设计了一种基于三环嵌套无源谐振腔的掺铒光纤激光器.实验结果表明:三环嵌套的无源谐振腔具有良好的选频特性,当泵浦功率为159 mW时,得到了稳定的单纵模激光信号输出;输出功率的最大波动为0.04 dB,输出中心波长最大漂移为0.016...     

叶片式混输泵内气液两相流的数值计算

气液两相流的数值模拟是多相混输技术研究中的一个难点.本文假定混输泵叶轮内为泡状流动,基于雷诺时均N-S方程和气液两相双流体模型,采用SIMPLEC算法,对叶片式混输泵叶轮内部两相三维紊流流场进行了数值计算,分析了水气混合工况下的流场分布特点.对含气率GVF=15%工况下的扬程特性进行了预测并与试验结果进行对比.数值计算结果表明,混输泵叶轮流道采用较小的径向尺寸差能较好地避免离心力所引起的气液分离,防止气堵现象的发生;叶轮进口部分存在的低压旋涡区容易使气体积聚,因此有必要进一步改进叶轮进口区的水力设计.     

新型三通分配器中环状流相分离预测

实验三通型分配器主管侧壁均匀分布8个直径为3.5 mm小孔,主管中的气液混合物不是直接进入侧支管,而是通过安装在主管外壁上的环室进入侧支管.在水平管空气一水实验台上进行了实验,发现与传统三通型分配器分配特性不同,液相会优先进入侧支管,从而侧支管干度小于主管.建立了相分离预测模型,认为对于环状流,液相主要来自于穿过小孔上方的液膜,而气相根据小孔两侧阻力进行分配.模型预测值与实验结果吻合得很好,最大误差为7.24%.     

竖壁传热对方腔内Benard对流的影响

本文采用具有QUICK差分格式的SIMPLE算法对边界竖壁传热的方腔内空气Benard对流进行了数值计算,根据计算结果探讨了竖壁传热对Benard对流的影响.计算表明,在所考虑的几何和物理条件下,所有竖壁绝热时,腔内流体形成平行与短轴的多个涡卷;竖壁存在传热时,腔内流体形成平行于长轴的两个涡卷,并且平行于长轴竖壁的传热热流方向相反时,涡卷的旋转方向也相反;垂直于长轴蛏壁的传热对近壁附近的流动有一定影响.     

梯度表面能材料上液滴运动特性实验

对水平和30°倾角放置梯度表面能材料表面上液滴运动特性进行了可视化实验,分析了液滴在梯度表面上运动速度的变化规律,以及液滴大小和表面倾角对运动速度变化的影响.实验结果表明:在梯度表面能材料上,液滴能获得较大的宏观运动速度,并可以沿30°倾角放置的梯度表面材料上自下而上的运动;大液滴较小液滴的峰值运动速度大,运动距离更远;液滴在运动过程中出现蠕动的现象.     

数值模拟不等距叶片对贯流风机的影响

贯流风机的通过频率(BPF)是其重要的噪声频率.降低BPF噪声可以降低基频处的声压级,其中一种方法是采用不等距叶片.本文采用3种叶片距分布形式,采用realizable k-ε两方程和大涡模拟(LES)湍流模型模拟了风机的内流场,计算线性欧拉方程(LEE)中声源项得到声源位置及强度,采用基于Lighthill声类比的FW-H积分方程获得了叶轮和蜗舌处偶极子型的离散噪声频谱.比较了不同叶片距对风机性能,噪声特别是BPF噪声的影响.计算结果表明在对性能影响较小的情况下,不等距叶轮可降低BPF噪声和总A声级噪声.