基于机器学习方法的三维气流组织温度场重构

从局部离散流场数据点重构全局流场信息对数据中心机房的节能节碳具备重要的研究意义。基于局部散点对数据中心进行气流组织温度场快速重构,可有效降低数据中心总能耗。主要通过发展一种基于多特征输入的三维U形神经网络架构(U-net),利用布设在数据中心机房的温度传感器数据值进行气流组织温度场重构。并研究了在不同学习率与数据集大小的设置下,该机器学习模型的训练预测能力。对比结果表明:不同学习率对于模型训练的结果有较大影响,应通过预实验选取最佳学习率。在同等条件下,应优先选取较大的数据集进行训练,便于提取高维物理特征。

独立探头3ω法表征甲烷水合物热导率和热扩散率

甲烷水合物热物性参数的测量一般是基于时域信号测量,测量方法没有考虑探测器与试样之间的接触热阻。基于频域信号测量原理,研发的3ω独立探头大大拓展了该方法的应用范围。建立了低温高压甲烷水合物合成测量系统。利用独立探头3ω法实时测量甲烷水合物热导率、热扩散率、探头和甲烷水合物之间的接触热阻。分析了甲烷水合物热导率、热扩散率随温度的变化规律;比较了测量值与国内外学者测量数据的不同;发现接触热阻对甲烷水合物热导率有显著影响。

基于人工智能算法的数据中心机房气流组织温度预测研究

在数据中心的总能耗中,制冷装置的能耗占50%。在中国提出“双碳”目标的背景下,设计建造智能数据中心,采取局部制冷的方式对降低制冷所需能耗,进而降低数据中心总能耗以及碳排放具有十分重要的意义。为达成这一目标,需要一种能够快速预测局部热点的方法。传统计算流体力学方法虽然也能实现预测,但对算力和运算时间都要求较高。因此,提出一种使数据中心走向智能化的关键技术,即在已知空调温度、机柜功率等参数下,对数据中心的温度场进行快速而准确的预测,它是智慧数据中心的重要组成部分。

Reconstruction of Intrinsic Thermal Parameters of Methane Hydrate and Thermal Contact Resistance by Freestanding 3ω Method

It is essential to obtain thermophysical properties of methane hydrate precisely with a freestanding probe for modeling and predicting thermal transport in gas hydrates. A method with a freestanding 3ω probe is presented to reconstruct the intrinsic thermal conductivity, thermal diffusivity, and thermal contact resistance of methane hydrate. Isolated from the thermal contact resistance, the intrinsic thermal conductivity of methane hydrate decreases between 250 K and 280 K and is 41% larger than the effective value at 253 K. More importantly, when the thermal contact resistance is isolated, the temperature dependence of intrinsic thermal conductivity shows a converse trend with the generally accepted glass-like feature at high temperature. Otherwise, thermal contact resistances measured in the experiment between the freestanding 3ω probe and the methane hydrate sample are extraordinary large. The freestanding 3ω method in this work is expected to measure the thermal property of methane hydrate more accurately.

基于ReaxFF反应分子动力学模拟的正十二烷醇的热裂解特性研究

醇类添加剂是提高碳氢燃料再生冷却效率的有效途径之一。特别是多碳醇由于自身高热值成为了潜在的主动冷却介质,而其裂解机理尚未完善。本研究基于反应分子动力学模拟的方法,分别探究了正十二烷、正十二烷醇的热解过程,从分子尺度揭示其反应动力学微观机理,并分析温度等敏感因素对反应速率、产物分布的影响。结果表明,温度的提高会极大地提升热解的反应速率,并且反应物倾向于分解成分子量更小的气体产物。相比于正十二烷,正十二烷醇的起始裂解温度以及活化能更低,其展现了作为主动冷却介质的潜力。

Al/GaN/Al_2O_3微纳米多层结构界面热阻实验重构

通过GaN基微纳米器件中纳米尺度界面的热输运成为微系统热管理和热设计的热点和难点,而通过GaN/Al_2 O_3之间界面热阻尚未测试。首先采用双波长TDTR方法测量了Al膜与GaN薄膜之间的界面热阻,然后借助热阻抗网络和参数敏感性分析,利用宽频3ω法对Al/GaN/Al_2 O_3多层薄膜结构内部界面热阻进行实验重构。两种方法测量的GaN/Al_2 O_3之间界面热阻量级相同,相互验证了测试结果的合理性。两种方法结合可实现微纳米多层结构多个热物性参数的精细描述。

频率-电流扫描3ω法表征纳米薄膜界面热阻

纳米薄膜与基体之间的界面热输运是MEMS系统热管理和热设计的热点和难点。建立了频率扫描3ω法的热阻抗网络模型。利用频率-电流扫描3ω法和不同厚度薄膜试样得到单层纳米薄膜与基体之间的界面热阻。ZrO_2、SiO_2增透膜与基体之间的界面热阻分别为0.108 m^2·K·MW^(-1)和0.066 m^2·K·MW^(-1)。发现界面热阻与扫描频率无关,未发现界面热阻随膜厚变化的尺度效应。实验和理论分析表明,声子近界面效应在增透膜和基体界面的热输运过程中起主导作用。

低雷诺数微尺度蜿蜒通道黏弹性流体快速混合

充分混合是微流控中诸多实验的前提。然而目前在微尺度下实现短距离充分混合仍困难且不经济。具有显著黏弹性的低浓度聚合物溶液被认为是低雷诺数下增强混合的有效方式。该项研究工作中,我们通过采用正交注入的方法,提出了一种十分有效的微混合器。通过可视化和统计学分析,半定量表征了混合性能,分析了其中与弹性不稳定相关的流动学解释,实现了微尺度短距有效混合增强。