悬索桥主缆截面固定网格多孔模型构建与流动特性研究

为研究悬索桥主缆除湿过程中紧束态钢丝束区域截面流动特性,以深中通道伶仃洋大桥为背景进行主缆截面固定网格多孔模型构建与流动特性研究。利用固定网格的方法,考虑钢丝束间隙,构建一种适用于悬索桥主缆截面的精准多孔模型,研究钢丝束间隙、通气方向、阻力系数计算方法、钢丝束阶数对空气流动特性的影响。结果表明:通气方向不同时,精准多孔模型体现了主缆截面内部流速分布的不均匀性以及流动阻力的各向异性;入口速度一定时,垂直通气时两侧间隙流速大于钢丝束内部流速,水平通气时水平间隙流速有所增大,垂直通气进出口压差大于水平通气,两者相差11.29%;对比采用Ergun公式计算的阻力系数模型与采用拟合计算的实际阻力系数模型,进出口压差差异随着入口速度的减小而逐渐增大,在入口速度为0.031 25 m/s时,水平通气和垂直通气下,2种模型进出口压差差异分别为89.5%和95.6%;钢丝束阶数不同时,各个阶数粘性阻力系数值相差小于1%,惯性阻力系数值相差小于2%,可认为阻力系数计算与钢丝束阶数近似无关。

海洋能海水淡化研究进展

海洋能海水淡化作为一种重要的可再生能源海水淡化技术,具有非常广阔的应用前景。本文介绍了海洋能海水淡化技术的主要种类及其国内外研究情况;通过比较各种海洋能海水淡化的特点,分析了该技术难以商业化的原因;并为海洋能海水淡化的研究及其发展方向提出相关建议。

低温选择性催化还原脱除NO_X的催化剂的研究进展

选择性催化还原(SCR)法是目前世界上应用较为成熟的烟气脱硝技术之一,由于传统的适用催化剂的起活温度偏高,因此开发低温高效、性能稳定的催化剂已成为该技术成功运用的关键。分析了SCR法的脱硝原理,对目前广泛研究的低温SCR催化剂的分类及其运用进行了综述,提出了研究中尚需解决的问题,最后展望了未来的研究方向。

氮氧化物污染现状和控制措施

氮氧化物(NOx)是大气主要污染物之一,也是目前大气污染治理的一大难题。该文重点对选择性催化还原法(SCR)、选择性非催化还原法(SNCR)和电子束脱硝技术(EBA)等烟气中NOx控制技术的原理、应用现状、优缺点及存在的问题进行了详尽的论述,并最终展望了烟气脱硝技术未来的发展方向。

介质阻挡放电等离子体在碳材料表面改性中的应用

介质阻挡放电是大气压下产生低温等离子体的主要手段之一,以其方便、有效和低运行造价在材料表面改性方面显示出广阔的应用前景。本文在介绍DBD材料表面改性的机理、方法及影响因素的基础上,综述了DBD等离子体用于碳材料表面改性的国内外研究进展,分析了研究中存在的问题。

悬索桥主缆除湿过程中钢丝尺度流动特性研究

为精确预测悬索桥主缆内除湿空气的流动阻力,以深中通道伶仃洋大桥主缆为研究对象,针对钢丝束截面中微米至毫米级尺度下的空气流动特性进行数值研究。考虑到钢丝堆积方式和通气方向的不同,对钢丝六面体堆积水平通气、钢丝六面体堆积垂直通气和钢丝方形堆积水平通气3种物理模型下的空气流动特性进行数值模拟研究,并与经验公式进行对比;分析来流速度、钢丝间距及钢丝排数对钢丝束内空气流动特性的影响。结果表明:钢丝之间空气的流速较大,钢丝六面体堆积垂直通气时,空气流动所受阻力最大;钢丝束进出口单位距离压差随来流速度的增大而增大,且构建钢丝实体模型计算的钢丝束进出口单位距离压差大于采用经验公式计算的结果;钢丝间距越小,空气流经钢丝束时受到的阻力越大,且阻力系数最大值出现在钢丝六面体堆积垂直通气的情况;钢丝排数对截面空气流动特性的影响较小。

质子交换膜燃料电池性能的模糊熵权综合评判

采用数值模拟法,通过模糊熵权综合评判,确定各电压对应的熵权,对质子交换膜燃料电池极化曲线相交的情况,进行了电池性能的综合评判。结果表明,采用模糊熵权法能够很好地处理极化曲线相交时电池性能的比较,解决了极化曲线在相交时不易比较电池性能的问题。

质子交换膜燃料电池参数正交设计的数值研究

以影响质子交换膜燃料电池（PEMFC）性能的12个参数为研究对象，以给定电压条件下的输出电流为考核目标，通过正交设计方法与数值模拟相结合，采用模糊熵权法，将多指标转化为单指标。研究结果表明：阴极传递系数、阴极交换电流密度、氧气参考浓度、氧气在参考状态下的扩散系数是影响电池性能的主要参数，阴极传递系数与氧气在参考状态下的扩散系数、阴极交换电流密度与氧气参考浓度、阴极交换电流密度与氧气在参考状态下的扩散系数、氧气参考浓度与氧气在参考状态下的扩散系数间有很显著的交互作用。

管壳式相变储热器性能快速预测研究

为了构建一种具有普适性的完全熔化时间预测公式,引入一种无量纲储热时间的概念,定义为实际储热时间与基准储热时间的比值。基准储热时间通过静态近似法获得,可以基本反映完全熔化时间与其影响参数的非线性关系,有效降低了无量纲储热时间拟合关联式的非线性度,并扩大了其适用范围。针对套管式固液相变储热器,通过数值模拟方法分析了Stefan数、无量纲长度以及外内径比率三个参数对无量纲储热时间的影响规律,并拟合了关联式。结果显示,所构建的经验关联式具有较好的应用范围和预测准确度;在考虑的参数范围内,快速预测结果的误差可以控制在10%以内。所提出的无量纲储热时间及其关联式构建方法可推广应用于其他固液相变储热器。

研究生导师立德树人自评量化体系研究

教育部颁布文件要求研究生导师加强落实立德树人职责。为了便于研究生导师了解自己对立德树人职责的落实情况,文章提出研究生导师立德树人自评量化体系,将立德树人评价指标专业化,将立德树人典范作为评价参考,从而让研究生导师找差距并了解努力方向。文章以动力工程及工程热物理专业为试点,筛选出130名研究生导师立德树人典范并建立典范数据库,收集立德树人报道材料以及其他评价量化指标,通过对数据库进行大数据分析,确立落实立德树人职责的重点方向,为研究生导师落实立德树人职责提供参考。

潮汐能直接驱动海水淡化方法的优势分析

潮汐能具有价廉易获得的优点,基于反渗透海水淡化技术,提出潮汐能直接驱动反渗透海水淡化的方法.利用潮汐能直接对海水增压,产生高压海水供给反渗透海水淡化系统生产淡水.对潮汐能直接驱动反渗透海水淡化方法和潮汐能先发电后利用电能驱动反渗透海水淡化方法的不同之处进行了分析.结果表明:潮汐能直接驱动反渗透海水淡化的方法,省去调速机构,潮汐能利用率可提高约46.35%;省去两次能源转化过程,相对能效可提高约31.22%;在降低设备成本的同时,可节约淡水生产成本约20.71%.

一种相变储热器内翅片结构的快速优化算法

相变储热技术在太阳能热发电领域具有广阔的应用前景,翅片可以有效提升相变储热器的充放热速率。然而,相变储热的动态非线性特征严重制约了储热器内翅片结构的优化研究,因此提出了一种用于优化相变储热器内翅片结构的快速优化算法。该算法以相变材料到翅片和冷源的距离最短为优化目标,利用遗传算法对翅片的结构进行优化,解决了传统数值优化方法耗时长的问题。以管壳式相变储热器内一级Y形翅片为例,在满足翅片材料用量一定的前提下,选择Y形翅片的各分支长度、宽度比以及分支夹角作为设计变量,并对翅片的数量进行了影响分析。结果表明:提出的优化目标具有可行性,优化后的翅片结构呈现箭头形。在所研究的放热工况下,相比于传统Y形翅片,当翅片数量为1~3时,优化后的翅片结构可以使完全凝固时间缩短41.3%~62.1%。

聚光型太阳能热发电系统非均匀辐射能流特性及解决方法的研究进展

分别对槽式、线性菲涅尔式、塔式、碟式4种聚光型太阳能热发电技术中的聚光集热系统内非均匀辐射能流分布特性及由此带来的问题和挑战进行了总结,重点回顾了针对非均匀辐射能流特性带来的问题所提出的解决方法的研究进展,包括作者团队近年来在该方面的相关研究.分析看出,吸热器内的太阳能辐射能流分布表现出强烈的非均匀性,不均匀的辐射能流分布必然造成吸热表面/吸热体内不均匀的温度分布,即出现过高的局部温度、过大的温度梯度.局部温度过高容易造成局部热斑烧毁、吸热涂层性能减退、传热流体变性劣化;温度梯度过大导致出现热应力热变形,容易造成吸热器关键部件的结构失稳破坏.接着指出,非均匀的能流分布之所以给聚光集热系统带来诸多挑战,其根源在于吸热器内均匀的吸热能力与吸热表面/吸热体内非均匀的能流分布之间不能相互匹配,进而导致吸热表面/吸热体出现不均匀的温度分布.据此,作者将现有的解决方法总结分类为两种途径:(1)优化吸热器的"吸热"能力,使之与非均匀分布的太阳能流相匹配;(2)均化"聚光"系统内吸热表面/吸热体内的太阳能流分布,使之吸热器内均匀的吸热能力相匹配.最后,本文提出了解决聚光集热系统内非均匀能流特性问题的思路:需要从"聚光"与"吸热"不匹配的矛盾入手,以"光热匹配"为原则对聚光集热系统进行优化,提高"聚光"过程与"吸热"过程的协同性.

梯级多孔介质强化管壳式相变储热器性能研究

本文采用数值模拟方法,针对套管式相变储热器内填充两级多孔介质的熔化过程特性强化开展研究,多孔介质孔隙率沿载热流体流动方向变化。分析了梯级多孔介质的孔隙率分布和各级所占的体积对熔化速率的影响;提出了一种适用于动态相变过程的温度场均匀性因子,揭示相变过程的换热强化物理机制。研究结果显示,当保证多孔介质总质量一定时,载热流体入口段的孔隙率和体积应该大于后一段,以保证较短的完全熔化时间;且入口段体积存在最优值,最优体积随着该段孔隙率的增加而减小。

熔盐在复杂换热结构内的对流换热特性实验研究及进展

揭示熔盐在复杂换热结构内的对流换热规律,实现系统的高效换热是发展下一代先进核能发电技术和高温光热发电技术要解决的关键问题之一.本文首先回顾了熔盐对流换热实验的研究历程,总结发现其经历了从光滑管到强化管、从管内到换热器壳侧的发展过程;同时指出研究熔盐在换热器壳侧复杂结构内的换热规律是今后一项十分重要的工作.接着,系统介绍了作者团队近年来对熔盐在普通的管壳式换热器、大小孔折流板换热器、弓形折流板换热器、折流杆换热器的壳侧,以及印刷电路板换热器翼型肋片侧5种复杂结构内的对流换热规律的实验研究工作;总结了上述研究中获得的熔盐在5种复杂结构内的对流换热实验关联式,同时给出了关联式具体的参数适用范围.这些实验关联式具有形式简单、精度较高等特点,可以满足工程需求.最后,对上述复杂结构中的熔盐换热性能进行了对比分析.结果表明,4种管壳式换热器壳侧的换热能力为大小孔折流板换热器>折流杆换热器>弓形折流板换热器>普通的管壳式换热器;此外,还发现翼型印刷电路板换热器的单位体积换热量远大于4种管壳式换热器.最后,探讨了复杂换热结构内的熔盐对流换热方面需要进一步探究的内容.

二维梯级多孔强化相变储热装置熔化过程研究

本文针对自然对流作用下方腔内部的非均匀熔化现象,提出了一种横向和纵向双维度梯级布置多孔介质的新型结构。研究了侧壁加热条件下分层数和孔隙分布对熔化性能的影响。结果表明,二维梯级布置可以在一维梯级布置的基础上进一步缩短6.9%的熔化时间。而且随着孔隙率梯度和梯级分层数的增大,完全熔化时间先减小后增大。在孔隙率梯度为2%且梯级分层数为3时达到最佳强化效果,其相对于均匀布置可以减少10.5%的熔化时间,提升9.7%的储热速率。