梯度颗粒阳极固体氧化物燃料电池电性能的数值研究

本文通过建立梯度颗粒阳极固体氧化物燃料电池(Solid Oxide Fuel Cell,SOFC)的三维数学模型,系统地研究了梯度颗粒阳极SOFC的电性能,深入分析了梯度颗粒阳极对SOFC电性能的影响机理。研究发现,梯度颗粒阳极设计可以有效降低阳极内的活化极化、浓度极化和欧姆极化。在本文的参数设置下,梯度颗粒阳极设计的SOFC最大输出功率密度可达到0.90 W·cm~(-2),相比于颗粒尺寸为0.5μm、1.0μm和1.5μm的阳极SOFC,增幅分别为2.59%、10.30%和16.26%。因此,梯度颗粒阳极设计的SOFC可以显著提高电池的电性能。     

导热泥强化传热作用的数值模拟

本文对于导热泥在输运沥青等粘稠物质中的强化传热作用进行了数值模拟。计算中采用直角坐标系下的区域扩充法处理不规则的边界,时间项离散采用全隐格式,导热泥表面辐射热流按附加源项法处理。计算表明,采用导热泥强化了传热,完全可以替代蒸汽套管加热方式。     

DSMC方法下给定热流边界条件的实施

本文详细讨论了DSMC方法中流体温度、能量及边界热流的统计方法,发展了一种从边界热流求得与壁面碰撞分子反射速度的方法。该方法被称为逆温度抽样算法(ITS,Inverse Temperature Sampling)方法。在此基础上,本文发展了DSMC方法中壁面处给定热流边界条件的实施方法。计算结果表明: ITS方法能准确抽样反射分子的特征温度,进而求得分子反射速度。基于该方法的给定热流边界条件可以准确求得壁面处温度分布,以及流场内的压力、速度。     

周期性边界条件下多孔介质方腔内自然对流换热数值研究

对充满多孔介质的倾斜方腔,在其上下壁面绝热、右侧壁面维持恒温To及左侧壁面温度基于To随时间按正弦规律变化的情况下,采用Brinkman扩展达西模型和SIMPLER算法对方腔内的自然对流与换热进行了非稳态数值模拟,方腔倾角α的范围为0°～90°,Pr数为1,Ra数为106.计算研究不同的振荡频率和方腔倾角对方腔内对流换热的影响.数值模拟结果表明:振荡频率f为60π,方腔倾角为43°时,方腔内的换热最强.     

格子-BOLTZMANN方法非均分网格的实施

本文提出了格子-Boltzmann方法的一种新的插值算法,使得网格划分与微观粒子运动方向相分离;用该方法模拟了后台阶通道内的突扩流动和二维极坐标下的空腔流.所得结果与传统方法吻合良好,证明了该方法的可行性.     

场协同理论在椭圆型流动中的数值验证

本文用数值模拟的方法，通过四个椭圆型流动传热的例子验证了场协同理论的正确性．结果表明，场协同理论不仅适合于抛物型流动，亦适合于复杂的有回流的椭圆型流动．     

稀薄气体二维外部柱体绕流特性研究

本文采用直接模拟蒙特卡罗方法对稀薄气体二维外部柱体绕流问题进行了数值模拟。结果表明:外部绕流问题,在特定情况下会产生激波,激波的产生,不仅与气体的稀薄程度有关,还与来流马赫数有关。而气流与壁面之间的换热,随来流马赫数增加而增加,随气体稀薄程度增加而减小。     

多管排大管径翅管式换热器传热与阻力特性的试验研究

为考察不同翅片型式对空气侧强化传热的影响,对12排分别带平直、开缝、纵向涡、开缝与纵向涡混合、圆形共5个翅片型式的翅片管换热器元件空气侧的传热及阻力性能进行了试验研究,并在相同质量流木结流量、相同压降及相同泵功率下进行了综合性能评价.在三种比较准则下,圆形翅片的换热综合性能最差,开缝与纵向涡混合翅片的换热综合性能比纵向涡翅片的好,而当Re数较大时开缝翅片的换热综合效果最好.在试验的Re数范围内针对各个试件整理出了传热和阻力的经验关联式,为相关的理论研究和工程应用提供了参考.     

不同翅片单元外颗粒流换热特性的数值研究

由于成本低,运行稳定,重力驱动移动床在高温固体散料余热回收领域应用潜力较大.然而,相关强化传热技术目前仍待完善.本文基于离散单元法,对颗粒流外掠翅片单元的流动换热特性进行了数值研究.研究表明:通过翅片增加换热面,可以显著提高传热量,但不同翅片单元外颗粒流传热特性不同.颗粒流与不同表面的换热,由颗粒更新、颗粒接触、颗粒竞...