饱和颗粒土一维冰分凝模型及数值模拟

基于相平衡和力平衡提出了一个关于饱和颗粒土的冰分凝模型,引入了冰分凝时未冻水迁移的驱动势,基于Clapeyron方程和吸附膜的观点简要叙述了相变区内未冻水含量与温度及孔隙水压的关系,数值模拟了饱和颗粒土的一维冻结过程,得到了冰分层分凝的计算结果,与已有实验所观测到的现象较为吻合,计算所得的冻胀量的变化趋势与已有实验所测结果是相符的.

饱和颗粒正冻土一维刚性冰模型的数值模拟

基于刚性冰模型,应用有限差分法离散方程组,对于饱和颗粒土开放系统的冻结过程进行了一维数值模拟,给出了冻结缘内参数的分布.计算过程中修正了刚性冰模型中分凝冰产生条件,提出以冻结缘内冰压与载荷的关系作为分凝冰产生的判据,计算得到的冻胀量与实验室冻胀实验的测量数据较为吻合.将计算结果与现场实测资料进行了比较,温度场、含水量分布等结果在分布规律方面与现场实测资料相符.

基于沸腾-空化耦合效应的微通道线阵LD用热沉

针对大功率LD的冷却需求,基于沸腾-空化耦合效应,研制了一种微通道相变热沉,封装腔长1.5 mm的LD线阵。依据加工条件确定通道宽度、深度以及间距,采用2维数值模型估算了通道长度,热沉材料采用无氧铜,多层叠焊,外形尺寸为20 mm×12 mm×1.6 mm。实验测试了连续功率LD输出0~100 W时的电-光转换效率以及电流-输出功率等特性,冷却工质采用R134a,磁驱齿轮泵电机转速50 r/s时热沉热阻为0.3℃/W。结果显示微通道相变热沉具有良好的散热能力,能够满足大功率LD的散热要求。

饱和颗粒土冻结过程的数值模拟

影响饱和土冻结过程的因素很多而且复杂,本文采用刚性冰模型对于持续补水的饱和颗粒土的冻结过程进行了一维数值模拟,分析了外载、导水系数以及土的持水性对于冻结过程以及冻胀的影响,计算结果表明外载增加使得冻胀速度降低,较大的导水系数以及较好的持水性导致分凝冻胀量较大。

高功率二极管激光器相变冷却技术

根据高功率二极管激光器的散热需求,设计了一种储能式相变冷却实验系统,并开展了喷雾相变冷却器和微通道相变冷却器的设计。采用多孔微结构的换热表面,用氨做制冷剂,实现了喷雾相变冷却器表面温度37℃时,散热功率密度达到了511W/cm2。采用节流汽化原理,分别设计了背冷式相变微通道冷却器和薄片型的模块式相变微通道冷却器,背冷式相变微通道冷却器采用氨做制冷剂,散热功率密度达到了550W/cm2,采用R124做制冷剂,散热功率密度约270W/cm2。采用R124做制冷剂,实现了脉冲激光功率3kW和连续激光功率100W的相变冷却二极管激光器模块封装。

多孔介质非饱和渗流的阈梯度理论

一、前言 毛细滞后现象对非饱和多孔体中的传热与传质过程有重要的影响,但由于对毛细滞后现象尚缺少基本的认识,目前关于多孔介质传热传质的理论暂且都回避对这一问题的处理,这也正是当前有关多孔介质传热传质特性数据和实用计算方法缺乏和可靠性差的重要原因。

脉冲功率3kW二极管激光器叠阵的相变冷却

针对二极管激光器叠阵的高效散热冷却开展了研究,设计了基于R134a制冷剂的相变冷却系统和以节流式微通道相变冷却方式工作的冷却器,完成了脉冲功率3 kW叠阵的封装,并分析了制冷剂在热沉进出口的温度对叠阵出光波长的影响。实验测试结果表明:在20%的高占空比下,电流197 A时叠阵的输出功率达到3 030 W,插座效率为39%,光谱宽度小于3.8 nm,冷却器内R134a的气化率约为50%。制冷剂R134a的流量为0.60 L/min,仅为水系统的1/5,大幅减小了冷却液流量和热管理系统的体积。

相变蓄热电暖器的制作及性能测试

针对许多地区电力出现相对过剩、电力峰谷差不断拉大的现象,开发了一种在低谷电时段蓄热、在用电高峰时放热的相变蓄热电暖器。此装置采用电加热管直接加热,为了强化内部传热,在设备中加装了内翅片,实验结果表明内翅片起到很好的强化传热作用。测出了充放热过程设备中相变蓄热材料温度和出风温度,绘制了相变材料温度及出风温度随时间的变化曲线,由此曲线可明显看出材料的相变过程。通过对测试结果分析可知,此设备具有体积小、蓄热量大、放热温度均匀、便于控制等特点。可在低谷时段蓄热,在用电高峰时放热,起到了降低用户费用,充分利用电力资源的作用,此设备适合用于替代以往部分电采暖设备。

水平直管内制冷剂蒸发不稳定流动试验研究

变容量、电子膨胀阀和微机控制等先进技术在制冷系统的广泛应用需要可靠高效的系统控制,而制冷剂蒸发过程及蒸发器出口状态的不稳定性严重困扰着制冷系统控制策略的确定。本文建立了制冷剂蒸发过程不稳定流动试验装置,并对制冷剂在水平直管内蒸发过程及蒸发器出口状态的不稳定性进行了试验研究。在对研究结果进行分析后,特别是对影响蒸发过程的主要参数进行研究分析后,在制冷剂蒸发过程不稳定流动特性和影响因素方面进行了初步归纳和推测,认为流量波动和流型转换是引起不稳定的重要因素。

基于相变冷却的大功率二极管激光器技术

设计了一种基于相变冷却方式工作的大功率二极管激光器,该激光器的散热器是基于节流式喷射微槽道相变冷却的原理,使冷却液在微槽中的气化率达到了70%,大幅度提高了冷却效果,减小了冷却液流量,在同样制冷功率条件下,冷却液流量仅为水冷方式的1/10。利用相变冷却器进行了背冷式半导体激光器叠阵封装工艺的研究,采用复合热沉与AuSn硬焊料结合的新型封装工艺,完成了准连续3 kW叠阵的封装。实验测试表明,单元叠阵的输出功率达到3.01 kW,占空比10%,封装间距为1.3 mm,光谱宽度小于3.5 nm。最大功率输出时所需R134a冷却液的流量仅为110 mL/min。

Numerical Simulation on Freezing Process of Saturated Granular Soil

The relation between ice pressure and load as a criterion of segregated ice initiation is introduced into the rigid ice model to simulate frost heave in saturated and granular soil. The calculated results show that unfrozen water content, thermal conductivity and hydraulic conductivity change greatly in frozen fringe. In numerical simulations, the influence of load, hydraulic conductivity and property of soil containing water on the process of soil freezing are analyzed, and the simulation curves such as cumulative heave, the change of depth of frozen and the distributions of water content are similar to the observations reported elsewhere.

高功率固体激光器冷却技术

大热流密度散热问题已成为发展高功率激光器的关键技术之一。本文结合我们近年来的研究工作,综述了目前正在应用或正在研究的针对高功率激光器冷却技术的研究现状,主要包括微通道液体对流换热、固体冷却、喷雾冷却和微热管冷却。然后根据技术发展趋势,提出了微通道沸腾换热冷却和液氮冷却是两种具有很好应用前景的冷却技术,并介绍了该两项技术目前基础研究进展情况。

泵驱动相变冷却系统中储液器压力响应特性

储液器作为泵驱动两相冷却系统的关键设备,其响应特性将直接影响系统的运行效果.通过储液器压力特性在泵启动过程、热源启动过程和系统稳定运行过程之间响应关系的实验研究和理论分析,结果表明在机械泵启动阶段,由于工质R134a的物理特性和和齿轮泵的工作特性,储液器压力越低,系统启动越稳定.储液器压力的变化,对热源启动过程影响较小,热源启动稳定.在稳定运行阶段,储液器压力越低,蒸发器出口温度波动越大.

两相冲击强化换热激光二极管用单片热沉

针对大功率激光二极管（LD）的冷却需求,基于沸腾-空化耦合效应,以及场协同理论,研制了一种微通道两相冲击强化相变热沉,封装腔长1.5 mm的LD线阵。实验测试了连续功率LD输出0~100 W时的电-光转换效率以及电流-输出功率等特性,冷却工质采用R134a,磁驱齿轮泵电机转速23 Hz时热沉热阻为0.211℃/W。结果显示微通道相变热沉具有良好的取热能力,能够满足大功率LD的散热要求。与改进前的热沉相比,基于场协同理论优化了的两相冲击热沉,热阻明显下降。

盘管式冰蓄冷器释冷过程实验研究

提出一种应用于相变蓄冷冷却系统的盘管式蓄冰装置,实验研究了不同翅密度的蓄器在不同制冷剂温度下的释冷特性。结果表明:蓄冷器在释冷过程中,蓄冷盘管轴向温差大,且换热量随时间有明显的初始阶段和稳定阶段。对于固定翅密度的蓄冷器,制冷剂入口温度对换热影响较大,入口温度越高,初始阶段和稳定阶段的换热量均较高。对于固定的制冷剂入口温度,蓄冷器的释冷特性受翅密度影响较小。

含润滑油R134a在微通道内沸腾-空化耦合实验研究

混入了矿物润滑油的制冷剂R134a,流经带有空化结构的微通道,发生了沸腾-空化耦合相变现象。无氧铜铜板上刻有长150 mm宽0.8 m深1 mm的微通道,微通道内置有长4 mm宽0.2mm的矩形空化结构。铜板上面覆盖有玻璃片。观察测量不同流量及不同加热量下通道内的流形及通道背面温度。实验结果表明:润滑油抑制了相变现象的发生,降低了换热效率;工作介质为混入润滑油的制冷剂时,通道背面温度远高于工作介质为纯净制冷剂时的通道背面温度。