尺度效应对低Reynolds数下微/小柱群通道内对流换热的影响

引言自20世纪90年代,随着超大规模集成电子及微电子机械系统（MEMS）的迅猛发展,其散热问题逐渐成为一个研究热点[1],而柱群结构是解决这一问题的重要方法之一。柱群能大幅增加换热结构的面体比,同时柱之间的相互扰动使流动发生转捩,从而能对高热通量场合进行有效冷却,

基于低Reynolds数k-ε模型的超临界流体对流换热的快速计算模型

基于边界层理论,针对管内变物性湍流流动,建立了一种简单的数值模型,对超临界压力下水在直管内的湍流强制对流换热进行了数值研究。计算结果与实验数据比较表明,该数值模型不仅能正确地反映超临界工况下压力、质量流速和壁面热通量等参数对传热系数的影响,而且整个计算过程简洁而高效;计算中分别应用了两种均由Jones和Launder提出的低Reynolds数k-ε湍流模型(JL模型),发现JL1模型(c_1=1.55)适用于常物性管流,但在模拟超临界工况时计算值比实验值偏低很多;JL2模型(c_1=1.45)明显高估了常物性管流的传热系数,但在模拟超临界工况时在大部分参数范围内有着良好的预测精度。

低Reynolds数净化器除尘效率的计算流体动力学仿真与优化

为研究低浓度下等离子体空气净化器内粒子流动特性以及粒子的捕获过程,建立了静电场、气体流场和粒子运动场耦合的气固两相流Eulerian-Lagrangian混合湍流模型。运用有限差分法计算了多场耦合作用下不同空气流速、施加电压和粒子粒径对粒子运动轨迹的影响。将数值预测与试验结果进行了对比验证,较符合:不同流速(0.5、1.0、2.0 m/s)下的最大偏差为8.9%;不同线电压(6.8、7.2、7.6 kV)下的最大偏差是3.8%;不同粒径(2、5、10μm)下的最大偏差是6.8%,研究论证了该模型能较好地模拟除尘过程,在指导小型家用净化设备的设计和优化过程中有一定的应用前景。

飞行器低Reynolds数层流分离理论探讨

低Reynolds数流动由于自身特点导致气动特性严重恶化,非定常、非线性效应突出且预测困难,加之相关基础理论研究不足,给以临近空间低速飞行器和高性能微小型飞行器为代表的低Reynolds数飞行器的开发和研制带来了瓶颈和挑战.首先概述了飞行器低Reynolds数的范畴、低Reynolds数空气动力学的主要问题与挑战.随后从低Reynolds数层流分离基础理论出发,依次介绍了低Reynolds数层流分离经典理论、低Reynolds数层流分离非定常流动特性、低Reynolds数后缘层流分离泡.在此基础上,通过对经典长层流分离泡与后缘层流分离泡力学特性的差异以及随攻角和Reynolds数的演化规律的详细分析,逐步揭示了一些低Reynolds数复杂气动效应的本质,如小攻角升力系数的非线性效应,翼型随Reynolds数下降气动特性的二次恶化效应等.最后对低Reynolds数流动基础理论的发展过程进行了总结,并对层流分离诱导转捩及再附效应等复杂流动问题进行了展望.

低Reynolds数下双层液膜的空间-时间不稳定性研究

分析了黏性分层双液体薄膜在空间-时间发展扰动下不稳定的触发状况.已有的研究结果给出了在零Reynolds数极限情况下,流动在时间发展模式下不稳定的论断,而这里的空间-时间发展理论却表明,在同一极限下,液膜的流动其实是中性稳定的.该文分析了这种差异及造成差异的原因.通过对能量方程的研究还找到了一种在时间发展模式下没有发现的新不稳定机制,并将这种机制与扰动对流现象的非Galilei不变性相关联.

三角槽道低Reynolds数脉动流的流动特性分析

以水为工质对三角槽道低Reynolds数脉动流的流动特性进行了实验研究与理论分析。通过流动实验,分析了Reynolds数(Re)、Womersley数(W)、脉动振幅(A)等参数对流动阻力的影响。同时,建立了脉动流压降的数学模型,从理论层面解析了各脉动参数对流动阻力产生影响的作用机理,揭示了瞬时流速曲线与瞬时压降曲线之间相位差产生的原因。研究发现,相较于稳态流,脉动流会增加流动阻力,这是因为脉动流压降方程中存在三角函数项Δp_r,其周期平均值P始终大于0;就脉动参数而言,W对总压降的形阻压降部分影响较为显著,而A与总压降呈正相关;相位差的产生是由于总压降方程中存在加速度压降,而相位差的大小取决于沿程阻力、形阻压降、加速度压降三者对总压降波动的影响程度。

低Re下板式换热器性能的实验研究及热力学分析

实验测定了两种不同板式换热器在低Re条件下(200<Re<1 300)的传热性能及阻力特性。根据实验数据分别从板片波纹的倾斜角、间距、高度等三方面对板式换热器的传热、阻力影响进行理论分析,在低Re下,从对传热效果影响程度来看,波纹的间距要大于波纹的倾斜角、波纹高度;而对压降的影响,波纹的间距要小于波纹的倾斜角、波纹高度。根据实验数据回归了相应板片传热系数、阻力系数的经验关联式,计算值与实验值有较好的一致性。并对板式换热器进行了热力学分析。为板式换热器在小流量、低流阻情况下的工业应用提供板型设计、流程设计的理论依据。

高空低Re数下低压涡轮气动特性

低压涡轮是航空发动机的重要部件,其效率变化对发动机推(功)重比、耗油率有显著的影响,因此,为提高航空发动机性能的研发,有必要对低压涡轮内部流动及换热特性进行全面细致地研究。采用气热耦合计算流体动力学(Computational fluid dynamics,CFD)计算方法,对某航空发动机低压涡轮高空低雷诺数下的流动特性进行深入研究,分析雷诺数对低压涡轮效率、流动特性的影响。结果表明随着雷诺数(Re<2×105)的增加,附面层分离损失不断降低使得低压涡轮效率单调增加。

低Reynolds数横向排列双圆柱绕流的POD-Galerkin谱方法数值模拟

该文将恰当正交分解(POD)方法应用到低Reynolds数(Re)二维横向排列双圆柱绕流问题。采用Fluent数值模拟得到Re=90时的流场数据库,在此基础上采用snapshot的方法构造了POD基。基于此POD基,构造了求解二维不可压缩Navier-Stokes方程组的低维Galerkin谱方法。采用该低维数值模拟方法,再现了低Reynolds数横向排列双圆柱绕流的多种复杂流动模式,其结果与已有的高精度直接数值模拟的结果符合较好,而计算量却非常小,显示了POD方法的有效性和优越性。

长期时效对两种低Re镍基单晶高温合金显微组织和持久性能的影响

采用扫描电镜和蠕变试验机研究了长期时效对两种低Re镍基单晶高温合金(1.0Re和1.5Re合金)显微组织和持久性能的影响。结果表明:在980℃/1000 h的长期时效处理过程中,合金的γ′相发生粗化和连接,1.0Re合金粗化速率略大于1.5Re合金。980℃长期时效过程中两种合金均未析出TCP相,均表现出较好的组织稳定性。持久性能测试表明:200 h长期时效后1.0Re和1.5Re合金在1038℃/172 MPa的持久寿命较热处理态分别提高了16.8%和13.3%;随着长期时效时间的延长,持久寿命略有下降,长期时效1000 h后,1.0Re和1.5Re合金的持久寿命较热处理态分别下降了15.8%和14.9%。3种状态下两种合金持久寿命均相近,说明用0.5%W代替0.5%Re后起到相同的强化效果。

低Re数管内强化对流传热实验研究

分别应用螺旋线圈和扭带作为插入物，在Ｒｅ≤２．０×１０３下，研究管内水与管壁的传热强化，与光管传热作了比较分析。并归纳出强化传热Ｎｕ数及流动阻力系数ζ随Ｒｅ的变化规律，反映出螺旋线圈和扭带在低Ｒｅ下有不同程度的强化传热效果，但也相应地增加了流动阻力。文中对两种强化传热元件也作了相应的比较。

低Reynolds数翼型绕流主动控制技术

在低Reynolds数条件下翼型绕流的上表面边界层由于抗逆压梯度能力变差容易发生流动分离从而形成长层流分离泡.分离泡通常是非定常的会诱发边界层的转捩、再附并形成湍流边界层.这个过程会使翼型的气动性能急剧下降并伴随着强非线性效应.转捩后形成的湍流边界层也会产生高摩擦阻力.针对这种现象文章以NACA0012翼型为例通过隐式大涡模拟研究了有效的主动控制方案.为了统一分离控制技术和湍流边界层减阻技术研究了在平板或槽道湍流中取得较好控制效果的壁面垂向反向控制方案.首先利用隐式大涡模拟研究了低Reynolds数条件下NACA0012翼型绕流的流场特征.其次分析并验证了反向控制方案在分离区控制流场的可行性发现反向控制在分离区的作用相当于基于流场信息的壁面抽吸控制且控制具有实时性和高效性控制抽吸了前缘的低能流体使得翼型前缘附面层变薄并增强了其抗逆压梯度的能力较大程度提高了翼型的气动性能.最后在湍流边界层验证了其减阻控制效果发现反向控制阻断了流向涡的法向输运抑制了涡结构的发展并减弱了猝发过程使得湍流的高摩阻力得到了有效降低.

热处理对低Re镍基单晶高温合金组织的影响

研究了不同参数的热处理制度(均匀化+固溶+一次时效+二次时效处理)对第二代低铼镍基单晶高温合金组织的影响。结果表明:均匀化和固溶处理几乎消除了合金元素的偏析和共晶组织。随着高温固溶处理温度的升高,γ’相的形貌从立方形逐渐变为近圆形,尺寸变化不明显,在1320℃时,立方度最佳且尺寸约为360 nm。随着一次时效温度的升高,γ’相尺寸逐渐由固溶态时的360 nm增大到435 nm;温度过高时(1200℃),出现γ’相的边角钝化、部分γ’相连接的现象。随着一次时效时间的延长,γ’相的立方度先逐渐升高,随后出现钝化现象。在900℃时进行二次时效,γ’相有着规则的立方度,尺寸细小均匀。该单晶合金的最佳热处理工艺为:1270℃/2 h+1280℃/2 h+1320℃/4 h,AC+1100℃/4 h,AC+900℃/24 h,AC。

乡村低碳景观更新设计——以邛崃市直台村为例

随着乡村旅游的深入发展,大量对乡村景观的误读与建设性破坏现象愈演愈烈,显然违背了乡村景观原有的朴素生态规律,引发了乡村景观低碳化建设的思考。成都作为全国首批碳测综合试点城市,在进行乡村景观规划设计的过程中更应该重视低碳化建设。因此,基于现实背景需求,以邛崃市直台村为例,从生态田园景观、建筑材料、乡土植物景观营造、基础设施等方面提出了低碳景观设计策略,探讨乡村低碳景观更新设计的方法与实践。

利用低轨道卫星地磁观测反演电离层电流概述

随着现代卫星技术的发展,携带高精度磁力计的低轨道卫星成为地磁场观测的重要手段,可以提供全球持续的磁场观测,而不受地面和低空天气条件的影响.空间电流,特别是电离层电流,是引起地表和低轨道卫星高度处磁场扰动的主要来源.本文简要介绍了低轨磁测卫星的发展历史和在轨定标流程与方法,回顾了电离层电流的起源、研究历史及产生机制,并详细介绍了利用卫星磁测数据反演电离层不同电流的方法.基于地基和卫星磁测对同一电流的分析结果并不总是一致的,有时会出现明显的差异.造成这些差异的原因可能与采用不同的数据源(比如地基与卫星、卫星与卫星之间)及反演算法中的假设有关.基于有限的观测,在反演中通常要对电流的几何形状和所在位置进行一定的假设,而这些假设可能并不完全满足实际电流的分布.因此,将地基台站和卫星磁测结合起来,通过对比和交叉验证,是检验和改进电离层电流反演算法中假设的合理性的一种有效手段.利用融合后的磁场观测数据,建立更准确的电离层电流反演算法,全面分析电流的形态学和气候学特征,建立以地球磁场信号为媒介的空间天气监测理论与方法,将有助于提升人们对电离层发电机理论、磁层状态以及电离层与磁层之间能量耦合途径等科学问题的理解.

过表达溶质载体家族1成员5和敲低慢病毒载体构建及稳定转染RAW264.7细胞株

背景:溶质载体家族1成员5(solute carrier family 1 member 5,SLC1A5)在多种疾病中发挥了潜在作用,但确切作用机制尚不清楚。构建稳定的SLC1A5过表达和敲低细胞模型可为深入研究SLC1A5在疾病中的确切作用机制以及发现潜在治疗靶点提供有力的实验工具。目的:构建小鼠SLC1A5过表达和敲低的慢病毒载体,以建立稳定转染的RAW264.7细胞株,为深入探讨SLC1A5在炎症中的作用提供实验基础。方法:根据SLC1A5基因序列设计合成引物并使用聚合酶链反应扩增该基因片段。将目的基因定向接入经Age I/Nhe I酶切的载体质粒GV492中构建重组慢病毒质粒,对阳性克隆进一步筛选后测序比对结果;pHelper1.0质粒载体、pHelper2.0质粒载体、目的质粒载体与293T细胞共同培养并转染,获得慢病毒原液进行包装和滴度测定;在此基础上,通过体外培养RAW264.7细胞,确定嘌呤霉素工作质量浓度;不同滴度的慢病毒分别与RAW264.7细胞共同培养,根据荧光强度确定转染效率;用嘌呤霉素挑选出稳定转染细胞,实时荧光定量聚合酶链反应和蛋白免疫印迹方法检测稳定转染细胞株的SLC1A5基因和蛋白表达水平。结果与结论:(1)测序序列与目的序列一致提示重组慢病毒载体构建成功;(2)过表达SLC1A5慢病毒的滴度为1×10~9 TU/mL,敲低SLC1A5慢病毒的滴度为3×10~9 TU/mL;(3)确定RAW264.7细胞嘌呤霉素工作质量浓度为3μg/mL;(4)过表达/敲低SLC1A5慢病毒转染RAW264.7细胞的最佳条件皆为HiTransG P转染增强液且感染复数值等于50;(5)过表达SLC1A5稳转细胞株中SLC1A5基因和蛋白的表达量明显上调,而敲低SLC1A5稳转细胞株中SLC1A5基因和蛋白的表达量显著下调。结果表明,成功构建了小鼠SLC1A5过表达和敲低的慢病毒载体并获得稳定转染的RAW264.7细胞株。

低容量高强度间歇训练对肥胖或超重人群心血管疾病风险因子影响的Meta分析

目的:通过Meta分析综合定量评价低容量高强度间歇训练对预防肥胖或超重人群心血管疾病的效果,进一步验证低容量高强度间歇训练在肥胖等特殊人群中应用的可行性。方法:在中国知网、PubMed、Web of Science、Cochrane Library和EBSCO-SPORTD运动科学全文数据库检索关于低容量高强度间歇训练相关研究的随机对照试验文献,检索时限为各数据库建库至2024年2月。由2名研究人员对所纳入的研究进行筛选、质量评价和数据提取,采用RevMan 5.4和Stata 17.0软件对结局指标进行Meta分析,包括合并效应量、亚组分析、Leave-One-Out敏感性分析以及发表Egger检验和绘制漏斗图。该方案已在国际系统综述前瞻性注册中心注册(CRD42024534409)。结果:①最终筛选纳入符合要求的13项随机对照试验,共包含349例受试者,纳入文献整体质量较高。②低容量高强度间歇训练干预对心肺适能(SMD=-0.65,95%CI:-0.87至-0.43,P<0.05)、收缩压(SMD=0.38,95%CI:0.11-0.65,P<0.05)、舒张压(SMD=0.42,95%CI:0.15-0.68,P<0.05)和体脂百分比(SMD=0.25,95%CI:0.02-0.49,P<0.05)4项指标具有改善效果。③低容量高强度间歇训练与中等强度持续训练相比在改善超重或肥胖人群心肺适能、收缩压、舒张压、体脂百分比、标准体质量、体质量指数、高密度脂蛋白、低密度脂蛋白和总胆固醇指标方面干预效果相似(P>0.05),但在改善三酰甘油效果方面中等强度持续训练优于低容量高强度间歇训练(SMD=-0.30,95%CI:-0.57至-0.02,P<0.05)。④亚组分析结果进一步显示,低容量高强度间歇训练和中等强度持续训练干预对各项指标的改善效果相似。结论:当前证据表明,低容量高强度间歇训练可以有效提升超重或肥胖人群的心肺适应能力以及促进减脂和血压调控,且改善效果与中等强度持续训练相似。短时间的低容量高强度间歇训练相比于长时间的中等强度持续训练更具有时间效益。建议未来通过更多研究确定适用于超重或肥胖人群最佳的低容量高强度间歇训练运动处方。

碳交易计划对低碳居住建筑经济影响研究

随着我国碳市场的全面开启,低碳居住建筑增量成本过高、资金回笼期太长的现况或将被打破。以北京市一栋居住建筑为例,利用机器学习、工程经济学等相关理论方法,运用PKPM软件建模进行碳排放计算,以静态投资回收期作为评价指标,分析碳交易计划对低碳居住建筑全生命周期的经济影响。结果表明:碳交易计划可为新建低碳居住建筑整体带来10.92%的额外收益,其中运行阶段碳收益占比7.03%。本研究可为房地产开发商开发房屋类型选择提供参考。

低负荷血流限制和高强度抗阻运动对男性运动青年大腿微循环功能的影响

背景:微循环作为人体物质能量代谢交换的唯一场所,与人体运动能力密切相关。抗阻运动是提高微循环功能的有效方式,但也有研究指出血流限制训练也能提高微循环功能,且具有负荷小和安全性高等优点。目的:比较6周低负荷血流限制运动、高强度抗阻运动对运动型男性青年大腿微循环功能的影响,并从血管内皮功能角度探讨运动改善微循环功能的可能机制。方法:将湖北民族大学60名体育专业男性大学生按照随机数表法分为对照组、高强度抗阻运动组和低负荷血流限制运动组,每组20人。低负荷血流限制运动组进行6周(每周3次、每次90 min、运动强度为30%1RM)的低负荷血流限制运动;高强度抗阻运动组进行6周(每周3次、每次90 min、运动强度为70%1RM强度)的抗阻训练;对照组该时间段不进行任何形式的运动训练。分别在干预开始的前1 d以及6周干预结束后次日的晨起空腹状态下对3组受试者微血管血流灌注量、经皮氧分压、肌氧饱和度、一氧化氮、内皮型一氧化氮合酶、内皮素1、血管内皮细胞生长因子及大腿围、肌力等指标进行测试。结果与结论:①运动干预后,低负荷血流限制运动组和高强度抗阻运动组的微血管血流灌注量加热值、血细胞移动速度加热值与对照组及运动干预前相比有显著差异(P<0.05);低负荷血流限制运动组微血管血流灌注量加热值、血细胞移动速度加热值与高强度抗阻运动组相比有显著差异(P<0.05);经皮氧分压和肌氧饱和度与干预前相比有显著性差异(P<0.05)。②运动干预后,低负荷血流限制运动组和高强度抗阻运动组一氧化氮、内皮型一氧化氮合酶、内皮素1、血管内皮细胞生长因子与对照组及运动干预前相比有显著差异(P<0.05)。③运动干预后,低负荷血流限制运动组和高强度抗阻运动组大腿围和大腿肌肉力量与运动干预前相比有显著差异(P<0.05)。④上述结果证实,6周低负荷血流限制运动和高强度抗阻运动可能通过调节内皮型一氧化氮合酶、内皮素1、血管内皮细胞生长因子等血管因子的分泌,提高体育专业大学生大腿微循环功能,并增加大腿肌肉的收缩力量,且低负荷血流限制运动对微血管血流灌注量、血细胞移动速度的干预效果更佳,因此低负荷血流限制运动较高强度抗阻运动在提高微循环功能方面更具优势。

“双碳”目标下煤炭绿色低碳发展新思路

在“双碳”目标背景与当前技术条件下,“煤”“废”“碳”构成了煤炭的“不可能三角”,严重制约着煤炭行业的绿色低碳可持续发展。秉持“以废治废”“从哪里来到哪里去”的原则,着眼“煤”的减损化开采、“废”的功能化利用、“碳”的低碳化处置三维视角,探索“煤”“废”“碳”协同发展路径,为破解煤炭“不可能三角”和推动煤炭绿色低碳发展提供全方位解决方案。具体包括:①阐明了“煤”的减损化开采科学内涵,明确了生态脆弱区含(隔)水层空间组合特征、采煤减损技术应用下的覆岩移动规律和覆岩采动损伤下的地表变形规律等减损化开采科学问题,提出了面间煤柱“掘-充-留”一体化、窄条带式充填开采和综采架后充填开采等减损化开采技术;②阐明了“废”的功能化利用科学内涵,明确了固废功能化利用的科学问题,包括镁-煤基固废原材料改性方法与机理、多元固废协同作用机制、全固废充填材料性能调控理论3个方面,形成了以固废原材料改性、固废基胶凝材料研发、全固废充填材料制备为核心的固废功能化利用关键技术体系;③阐明了“碳”的低碳化处置科学内涵,提出了“碳”的低碳化处置科学实践框架和实施路径,厘清了在“碳”的低碳化处置过程中关于矿化材料制备、封存空间构筑、CO_(2)封存机理与调控、CO_(2)封存长期环境效应和储库稳定性等方面的科学问题,明确了碎胀空间CO_(2)封存、煤矿CO_(2)固碳充填等关键技术,形成了利用煤矿采空区实现CO_(2)低碳封存的新模式。立足煤炭绿色低碳可持续发展,协同推进“煤”的减损化开采、“废”的功能化利用与“碳”的低碳化处置,对推动煤炭行业“双碳”目标实现具有重要意义。