异五边形扰流柱冲击冷却系统的数值研究

采用数值计算方法研究异五边形扰流柱冲击冷却,获得了射流Re数在15 000-35 000范围内冲击冷却系统的换热与流动特征,分析冲击射1流与扰流柱之间的作用机理,并与圆形、菱形和正方形扰流柱冲击冷却系统进行对比分析。研究结果表明:异五边形扰流柱冲击冷却系统可以同时获得良好的换热强化系数以及流动阻力。其中,异五边形扰流柱对靶板换热提升相比于圆形扰流柱上升了约8.9%,较正方形和菱形扰流柱则分别降低了约10.7%和21.8%,流动阻力相比于圆形、正方形和菱形扰流柱冲击冷却系统分别降低了约2.2%、11.1%和17.3%。综合换热效率相比于圆形、菱形和正方形扰流柱分别上升了约11.2%、18.3%以及21.2%。因此当综合考虑换热效率与流动阻力时,异五边形扰流柱是最佳的选择。

扰流柱形状对冲击冷却综合换热效率影响研究

为研究不同形状的扰流柱对冲击冷却系统的影响,对具有菱形、正方形、圆形以及椭圆形扰流柱的冲击冷却进行数值模拟研究,获得了射流Re在1×10~4～3×10~4内冲击靶板的换热特性以及通道内部流场的流动特征,分析冲击射流与不同形状的扰流柱之间的作用机理,并且为了综合考虑换热效果与流动阻力,使用综合换热效率来评价扰流柱在冲击冷却中的作用。研究结果表明:在冷却空气入口条件相同的情况下,菱形扰流柱靶板具有最高的平均努塞尔数Nu以及流动阻力,相比于正方形、圆形和椭圆形扰流柱,Nu分别提高了3.8%,8.9%,10.4%,流动阻力分别提高了9.6%,17.1%,21.3%。圆形扰流柱靶板的综合换热效率相比于菱形、正方形和椭圆形扰流柱分别提高了10.8%,4.9%,1.7%。扰流柱在冲击冷却中所起不同作用的主要原因是其与冲击射流作用后产生涡流的情况及其阻挡横流的能力。当综合考虑换热效果与流动阻力时,在所研究的4种扰流柱形状中,圆形扰流柱是最佳的选择。

穹顶形扰流柱冲击冷却系统综合换热效率数值模拟

为了分析扰流柱对冲击冷却效率的影响,采用数值模拟方法对穹顶形扰流柱冲击冷却系统进行研究,获得其换热与流动特性,并与平板靶板冲击冷却系统和圆形扰流柱冲击冷却系统进行对比分析。结果表明:穹顶形扰流柱冲击冷却系统可以同时获得良好的换热效果与较小的流动阻力系数。与圆形扰流柱靶板相比,穹顶形扰流柱靶板的Nu增大了13.8%,而流动阻力却减小了5.3%;其综合换热效率提高了17.9%。从综合换热效率的角度看,穹顶形扰流柱冲击冷却系统优于平板靶板冲击冷却系统和圆形扰流柱冲击冷却系统。

应用于固体氧化物电池异质电极性能和耐久度提升的数据驱动P2PF框架

固体氧化物电池将在未来可再生能源储存转换系统中占据重要位置.但SOCs受制于低耐久度的影响,目前仍需在新材料开发和工程设计方面取得进一步的突破以实现商业化.这项研究报道了一个数据驱动的粉体-能量框架(Powder-to-power framework,P2PF),通过实现从制备到长时运行的异质电极形貌演化数字化,实现了对于整个生命周期的性能预测.首先通过参数分析阐明了微结构参数对于燃料电极长期性能的内在影响机制,发现合理控制离子导电相的体积分数不仅可以有效抑制镍粗化,还是减少镍迁移引起的欧姆损失增加的关键.电极初始性能和性能衰减率是多参数耦合作用的结果.所构建代理模型被应用于多目标遗传算法以提出简单可行的耐久度优化策略.数据驱动的粉体-能量框架确定了满足不同最大运行时长要求的最佳电极制备参数,并将镍基电极的降解率从基本工况下2.132%kh^(-1)降低到0.703%kh^(-1)(最大运行时长大于50000 h).