吸气式多级电流体推进器性能研究

吸气式电流体动力(Electrohydrodynamic,EHD)推进器通过多级加速的方式可以有效提高推力,缓解航空器在空间环境下燃料不足的问题。为了探索不同参数下推进器的性能变化规律,分别研究了海拔、电压、电极间距和推进器级数等对电流体推进器的影响,通过求解电流体力学基本方程获得了放电、流动及推进特性相关的数据。研究发现,推进器在海拔0~20 km存在较大的性能差异,当海拔增大时,电极可施加的极限电压明显减小,电流及空气流速均有不同程度的降低。单级加速腔在海拔0 km处产生的最大推力是海拔20 km处的18.4倍,对应的推功比是海拔20 km处的3.1倍。多级推进器的推进性能并不等同于多个单级加速腔的代数相加,其前后两级电极的相互干扰会导致电场强度和电荷密度均发生变化,产生的反向电场将阻碍气体的流动。当推进器级数由1提升至5时,总推力由1.7 mN提升至6.53 mN,增大3.84倍;而推功比由0.94 N/kW降至0.58 N/kW,减小61.7%。

垂直上升通道内气泡–液态金属MHD流动与传热的数值研究

在聚变堆的冷却系统中,由于强磁场的影响,液态金属流动受到抑制,通过掺入气泡到液态金属中可减小磁流体力学(Magnetohydrodynamic,MHD)效应,提升传热速率。该文基于VOF多相流模型,在不同的磁场强度(0~1.3 T)和不同的气泡雷诺数(1.3×10^(4)~6.76×10^(4))范围内,对横向磁场作用下垂直上升通道中气泡-液态金属两相流动传热特性进行数值研究。结果表明,无磁场时气体呈柱状流,而在磁场作用下,由于MHD箍缩效应的影响,气柱破裂、分离,形成了气泡流;随着磁场增大,其分离点由入口逐渐向上移动,且气泡运动速度随之增加。与液态金属单相流相比,气泡-液态金属两相流动的平均换热系数随磁场强度和气泡雷诺数增加均呈下降趋势,但因两相流动显著减小由MHD效应引起的压降,从而提升通道内综合换热因子,且在磁场较小时,提升效果更好。

不同高径比下浮区晶体生长熔体内对流不稳定性分析

本文通过数值模拟的方法,研究了零重力条件下半浮区液桥内熔体热毛细对流的演化规律。在液桥的高度L和温差ΔT保持不变的情况下,通过改变液桥的半径R来改变液桥的高径比(Ar=L/R)。随着高径比Ar的变化,液桥内的对流表现出不同的流动特征。在Ar=0.5时,热毛细对流处于三维稳态;在Ar=1时,流场和温度场从稳态模式向非稳态周期多频振荡模式转变,它们之间的频率关系满足倍频关系(f_(n)=nf_(1));在Ar=1.25时,监测点的速度振荡频率增大,表现为较小幅度的振荡模式,且温度振荡消失。

光伏建材型太阳电池板自然通风冷却的研究

通过理论模拟研究了对作为建筑模块使用的电池组件,充分考虑与建筑设计、安装要求在不同的通风流道间距、入口和出口间隙时,电池组件表面的温度分布,设计了最佳的自然对流通道方式对其进行冷却,并利用实验进行验证。结果表明,合理的通风设计将使太阳电池的输出功率提高10%左右,温度降低近20℃。

斯特林发动机中回热器性能研究

斯特林发动机中回热器的有效性对斯特林发动机的整机性能有较大的影响。文中通过商业软件FLUENT的动网格功能模拟了回热器内部流场的交变流动以及流体工质与回热器之间的往复式热量交换,进而捕捉斯特林发动机运行时,回热器基体在高速交变气体流场中温度场的变化规律。研究结果表明,回热器的有效性和流阻损失随孔隙率的增大而减小,随长径比的增大而增大。因此在设计斯特林发动机时需要综合考虑回热器的孔隙率和长径比。

带有透明蜂窝太阳房的模拟计算

对一种新型带有透明蜂窝储能墙式太阳房进行了模拟计算。该房在透明隔热系统与储能墙之间设有一层薄金属吸热板，室内空气借助风机在吸热板与储能墙夹层中流动，空气受热后，将一部份能量加热储能墙，另一部份由它自身传入室内。模拟计算表明，该太阳房具有良好的热性能，且克服了传统Ｔｒｏｍｂｅ墙的积灰、热惯性大及热损大等缺点。

磁控等离子体对尾喷管壁传热特性的影响

根据磁场作用下等离子体的湍流和传热能力将受到抑制的现象,提出利用磁场控制低温等离子体隔离高温燃气与喷管壁的方法,以减少高温燃气对壁面的传热,从而达到降低壁面温度的目的.分别建立诱导磁场方程求解洛伦兹力和磁场作用下的k-ε湍流模型求解湍流粘度,数值模拟了不同强度磁场作用下的磁控等离子体流动和传热特性.结果表明,磁场能够有效地抑制湍流强度,降低传热能力,从而有效地降低壁面温度;并且磁场越强,效果越明显.

复合蜂窝的空气夹层对热损影响的理论和实验研究

由空气夹层和透明蜂窝组成的复合透明蜂窝具有优异的隔热性能。就空气夹层厚度对复合透明蜂窝热损的影响作了理论分析和实验研究，证明空气夹层的存在可大幅度降低集热器的热损。由于空气夹层的两侧具有较大温差，故可使透明蜂窝的工作温度降低，这对延长蜂窝材料的使用寿命有利。

大孔径复合透明蜂窝结构中对流-辐射耦合传热的计算

在假定透明蜂窝壁面具有漫发射和漫反射性质的基础上对大孔径复合透明蜂窝中的对流、导热和辐射的耦合传热进行了分析。研究了吸热板的发射比、蜂窝孔的高宽比、宽度等参数对热损系数的影响，并讨论了蜂窝孔内的自然对流情况。

透明蜂窝结构太阳辐射透过率的简化分析

对透明蜂窝结构太阳辐射透过率进行理论分析，提出一个适用于工程应用的近似公式。该方法忽略了对透过率贡献极小的透明蜂窝材料的散射、漫反射和漫透射，认为进入蜂窝单元底部的太阳辐射由三部分组成：１）经壁面的多次透射，２）经本单元壁面多次反射，３）经相邻单元的多次透射与反射。其中第一部分是主要的。据此，可导出横截面为四边形的蜂窝结构的透过率随太阳辐射入射角变化的近似公式，并由实验结果得到验证。

平行平板间有圆台形蜂窝板的不同组合体时自然对流传热的实验研究

报道了平行平板间装有圆台形蜂窝及其不同组合体时自然对流传热的实验研究工作，介绍了实验装置及实验方法，比较了有无蜂窝及蜂窝的不同组合方案对自然对流传热的影响。实验结果表明，采用本工作研究的蜂窝结构，可有效地抑制空气夹层的自然对流传热。

复合透明蜂窝结构中辐射－导热耦合传热的简化分析

在假定蜂窝壁具有漫发射和漫反射性质的基础上，对复合蜂窝中的辐射－导热耦合传热问题进行了分析，讨论了蜂窝壁发射率、吸热板发射率、蜂窝的高宽比等参数对热损的影响，并与实验值进行了对比分析。该方法可用于蜂窝热设计的简化工程计算。

一种新型集热-储存整体式太阳能热水系统

描述了一种采用透明蜂窝的固定表面集热储存整体式新型太阳能热水系统，并对不同流率连续放水、定温放水及定时放水等多种条件下的热性能进行数值模拟．结果显示，这种新型太阳能热水系统的热性能可与单轴跟踪的集热储存整体式太阳能热水系统的热性能相当，而前者的操作要比后者简单得多，可被广泛地应用．

太阳能斯特林发动机的性能模拟

太阳能盘式聚光器和斯特林发动机能够很好地结合成为一种新型的具有广阔应用前景的动力系统,其性能研究和开发利用受到世界许多国家的重视。该文以等温模型为基础,考虑各部件中的工质流动损失、导热损失及活塞的穿梭和泵气热损失等,对一个低压无转速调节装置的盘式聚光器—斯特林发动机在一典型晴天日照下的一天中热性能进行模拟。结果显示;早晨接收器的温度随太阳辐射的增加迅速上升,输出功率和系统效率也快速增加,而后接收器的温度基本处于恒定,因而膨胀腔的膨胀功不变,接受器接收太阳辐射的增加使斯特林发动机的转速上升。流动阻力及各种热损失占膨胀功的比例随转速的升高越来越大,在上午10～12点时,输出功率又略有下降,而下午又正相反。因此,一天中的系统效率曲线呈一马鞍形。此外,结果也显示,提高发动机的工质压力,系统效率也将升高。

一座典型建筑物的窗户覆盖透明蜂窝后的热环境分析

透明隔热材料（ＴＩＭ）的热损系数Ｕ值低于１．５Ｗ／ｍ２·Ｋ，太阳辐射的透过率大于７０％，在被动式太阳房中具有良好的应用前景。粗略地模拟了当建筑物的南窗很大并覆盖透明蜂窝时，在夏季和冬季的日照和气候条件下室内温度的动态变化。结果显示该房具有良好的热性能。

隔热层和黑色吸收膜对海水制盐的影响

对采用气泡塑料隔热板和黑色吸收膜的太阳能制盐效果进行数值模拟分析，讨论了盐池在蒸发海水过程中的动态特性和卤水的深度、天气条件、风速等参数对制盐效率的影响。与传统制盐方法相比，土壤对制盐的影响变小，卤水向地表渗漏损失可以避免，蒸发效率可提高１０％。

等离子体磁流体发电研究进展

简要分析了等离子体磁流体发电系统的工作原理和发电过程,阐述了目前磁流体发电研究中的重点和关键问题,从数值模拟和实验研究两方面回顾了国内外的研究情况和研究进展。分析认为等离子体磁流体动力学将会受到越来越多的重视,且将会推动航空航天技术的进步。

磁场对水平温度梯度下双层流体热对流的影响

在水平温度梯度下,双层流体交界面的表面张力会出现梯度,驱动热毛细对流运动,造成热剪切层内的扰动。本文数值模拟了不同重力条件下,双层流体内的对流现象,得出了在微重力时,对流运动将引起热剪切层内强烈的扰动。为了减弱这种扰动,我们利用磁场对流体的运动进行控制。为此,又对微重力条件下,不同方向应用磁场下的热剪切层内扰动行为进行了数值研究,结果显示,磁场对热剪切层稳定性有促进作用,加入法向的应用磁场最为有效。

真空集热管—水冷型太阳能吸附集热床的理论和实验研究

为提高太阳能吸附集热床的集热和散热性能,本文设计了一种新型真空集热管—水冷型太阳能吸附集热床。以活性炭纤维—甲醇为工质对,建立了吸附床非动态平衡吸附传热传质数学模型。以南京夏季典型一天的太阳辐射强度和温度为条件,模拟了吸附床内各点温度、压力、吸附率等随时间的变化规律。实验研究表明,在吸附阶段通水冷却可以迅速降低吸附床的温度,并验证了所建立数学模型的合理性,为系统的进一步优化设计提供了依据。

TIM复合墙体的动态传热研究

分析了带有透明绝热材料的建筑墙体的传热过程，给出了简单、合理的计算模型，并以实例说明这种建筑墙体的节能效果。