窄通道过冷沸腾汽化核心密度及汽泡脱离频率的影响因素

本文以水为工质,研究了工况参数对竖直矩形窄缝流道内上升过冷流动沸腾的汽化核心密度和汽泡脱离频率的影响。研究发现,流道间隙越小则汽化核心密度越大,汽化核心密度和最小成核半径存在定量关系;热流密度增大、过冷度降低或压力升高都使汽泡脱离频率增大,热流密度增大时,压力对汽泡脱离频率的影响增大。     

DMFC阳极CO_2气泡生长及脱离特性研究

通过对竖直放置直接甲醇燃料电池水平流道内扩散层壁面上CO_2气泡的受力分析,建立描述气泡生长动力学方程,获得CO_2气泡生长速率和气泡脱离直径的计算方法。计算结果表明:CO_2气泡生长和脱离主要受浮力、曳力、剪切升力和表面张力的控制;气泡生长速率随电流密度和接触环直径的增大而增大;甲醇溶液流速增加,气泡脱离直径变小,且流速对气泡脱离直径的影响随接触环直径减小而变大;电池放电电流密度的变化对气泡脱离直径几乎没有影响;温度和甲醇浓度增加,均使气泡脱离直径略有减小;扩散层表面润湿性越好,气泡的脱离直径越小。     

综合模块化航空电子设备液冷散热研究进展

航空电子设备的发展趋势为综合模块化,热功耗更大,面临着百瓦级的模块的散热难题,而液冷技术是解决这一难题的首要选择。总结了国内外相关标准规范;研究了设备组成,包括机架和模块的基本结构、流道形式、加工工艺、冷却液的选择等;讨论了设计计算方法,包括冷板的设计性计算、流阻匹配性计算、应用计算流体力学方法的优化设计。提出了进一步的研究方向：建立一套关于综合模块化航空电子设备的标准规范体系;形成热-流-结构-电磁等的多场耦合优化方法;开展压力测试、应力测试、热测试、电磁屏蔽测试和腐蚀测试等测试研究。     

基于截面重构的液流电池内部多组分输运强化

有机液流电池以其低廉的价格和优异的电化学性能受到广泛关注。本文以醌-铁有机液流电池体系为研究对象,建立了多孔电极内部多组分输运模型,并搭建实验台验证了其可靠性。基于传统的蛇形流道,本文研究了流道截面形状对多孔电极内部多组分输运过程和电池性能的影响机理。结果表明,与传统矩形截面流道相比,在相同操作条件下半圆形的截面流道消耗更低的充电电压并且具有更高的放电电压。相较传统矩形截面流道,具有半圆形截面流道的电极均匀性因子最多提高了7.4%。且在电极四分之三切面处,半圆形截面流道电极的反应物浓度比传统电极高10.8%,大幅增强了活性离子的输运。半圆形的流道截面的提出,有利于基于有机液流电池大规模储能技术的发展。     

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。     

基于汽泡附壁接触直径的窄流道汽泡脱离预测模型

汽泡脱离是沸腾系统中非常重要的现象,对沸腾流动和传热都有重要的影响。汽泡脱离过程是非常复杂的,受到系统工况参数以及物性参数的综合影响;但汽泡在生长过程中的受力状况是决定汽泡发生脱离的根本因素。对于窄流道内的汽泡,由于受到流道壁面的限制,汽泡与加热壁面间将存在较大的接触面。本文基于汽泡生长过程中的附壁接触直径,详细分析作用在汽泡上的各个受力,并建立各个受力的计算关系式,从而得到汽泡脱离的预测模型。模型采用本研究小组在竖直窄流道内得到的实验数据进行了验证,预测结果与实验研究吻合很好。     

格子玻尔兹曼方法模拟弯流道中粒子的惯性迁移行为

本文发展了一个能够模拟微流场环境下粒子惯性迁移行为的三维耦合模型.该模型采用基于动理论的格子玻尔兹曼方法(LBM)描述流体流动,采用牛顿动力学模型描述粒子的平动和转动,采用基于LBM反弹格式的运动边界法实现流体与粒子模型的耦合.模拟了重力作用下粒子的沉降过程和Couette流条件下粒子的转动过程,通过将模拟结果与文献中的基准解进行对比定量验证了模型的可靠性.模拟了不同大小的球形粒子在环形流道中的迁移,成功复现了经典的流道截面二次流形成过程,分析了粒径大小对粒子在流道中平衡位置的影响机理.结果表明,粒子在弯流道中的平衡位置与粒径大小密切相关,小半径粒子的平衡位置靠近流道外侧而大半径粒子则靠近流道内侧.通过实验对模拟结果进行了定性验证.本模型为深入研究微流场环境下粒子的运动特性以及开发微流控粒子分选器件提供了参考依据.     

利用格子Boltzmann方法模拟单个气泡在复杂流道内的运动特性

利用格子Boltzmann方法模拟了单个气泡在具有三个半圆形喉部的复杂流道内的上升过程.通过分析气泡运动过程中的形态、运动轨迹及运动速度的变化,研究复杂流道对气泡运动特性的影响.研究结果表明,在上升过程中,由于壁面的影响,气泡的形状发生严重的变形,运动轨迹也发生相应的偏转.通过实验结果的对比,验证了模拟结果的正确性.结果表明格子Boltzmann方法可以用于模拟具有复杂边界的两相流问题.     

平板流道交变流动速度环状效应分析

为了分析管内交变流动速度环状效应的特性, 通过数值模拟对平板流道内可压缩交变流动的速度环状效应进行研究. 根据速度环状效应的产生机理, 分析得出在黏性流体管内交变流动中必然存在速度环状效应, 并且在流道截面中心速度为零相位下最容易观察到速度环状效应. 为了定量描述速度环状效应, 根据流道中心速度为零相位下的速度分布曲线的斜率情况, 提出定量评价指标速度环状效应系数, 并针对平行平板流道内层流交变流动,利用该评价指标定量分析了无量纲参数(包括瓦伦西数Va和最大雷诺数Re_max)速度环状效应的影响.      

背压对缩放型流道涡轮动叶激波结构的影响

本文采用数值模拟的方法对具有缩放型流道动叶的涡轮级中的激波结构进行了数值研究.在近设计工况下,随叶高的不同,缩放型流道动叶尾缘的相对马赫数分布不同,尾缘燕尾型激波的强弱及其在相邻叶片吸力面的反射波也不同.由于叶片吸力面60%轴向弦长处为一内凹壁面,在该处将会产生一束较强的微弱压缩波,在叶片顶部,该微弱压缩波在通过燕尾波后不远处即发展为一较强的斜激波.随背压增加,动叶尾缘燕尾形激波及其在相邻叶片吸力面上反射波的强度会发生变化,一般来说会减弱,但叶顶由于微弱压缩波所形成的激波会得到强化.