基于碳化硅纳米流体射流冷却过程传热与流动特性研究

聚光太阳能电池工作过程中,大部分光能转换成热能导致电池温度升高、寿命缩短、光电转化效率降低。因此,有效降低太阳能电池的温度、开发高效的电池冷却装置变得非常必要。射流冷却技术具有换热系数大、均温性好的特点,将纳米流体应用于射流换热中可充分发挥射流技术与纳米流体的换热性能好的优势,获得较好的冷却效果。使用分散法制备了碳化硅纳米流体,设计了一种冲击射流与微通道结构相耦合的热沉,并分别以碳化硅纳米流体与水作为工质,对其传热和流动特性进行了数值研究。结果表明:采用纳米级粒子明显改善工质的传热特性,可以使聚光太阳能电池在1800倍聚光条件下高效稳定地工作,同种条件下比水冷却表面温度低7℃,换热系数提高12.2%。数值模拟结果为碳化硅纳米流体进一步研究提供了可靠的理论基础和数据支撑。

超声射流冷却丁二酮的激光诱导荧光激发谱

在超声射流条件下获得了丁二酮在 4 32 4 51nm波段的激光诱导荧光激发谱 .在前人标识为 0 00 带谱峰的红端观察到 3个很弱的谱峰分别位于 0 ,87,97cm- 1 处 (以 2 2 182cm- 1 为 0cm- 1 ) .在 87和 97cm- 1 附近精细扫描 ,观测到 87和 97cm- 1 谱峰的隧道分裂分别为 1.0 5cm- 1 和 1.68cm- 1 ,与理论计算的分裂值符合得很好 ,从而确定了S1 ←S0 跃迁 0 00 带的位置在 2 2 182cm- 1 .87cm- 1 和 97cm- 1 处的谱峰分别为丁二酮基态S0 到激发态S1 的卡齿模 (G1 0 )和反卡齿模 (A1 0 )振动激发 .此外 ,首次对丁二酮S1 —S0 态激光诱导荧光激发谱进行较完整的标识 ,得出S1 态的羰基骨架扭曲振动模的振动频率 91.1cm- 1 ,非谐性常数 4 .875cm- 1 .

气体射流冷却切削

介绍气体射流冷却方法及其应用试验。试验表明 ,气体射流冷却在少、无切削液冷却切削中 ,具有 2

液滴低温气体雾化射流冷却换热理论分析与实验研究

论述低温气体雾化射流冷却原理及特点,以池内膜态沸腾为基础,将喷雾颗粒的冲击作为一种扰动,建立雾滴射流进入切削区冷却高温壁面的模型,讨论雾滴冷却高温壁面的换热系数,着重探讨工艺参数水流密度对喷雾冷却换热系数的影响。进行了不同水剂量的低温气体雾化射流冷却钛合金高温壁面的瞬态实验,获得了钛合金试件表面温度分别为100℃、150℃、200℃和250℃时,低温气体雾化射流冷却达到最佳冷却效果时水剂量,分析了水剂量对冷却效果的理论依据,结果证实该模型对实际应用具有一定的指导作用。

车削加工中射流冷却方法的探讨

介绍了射流冷却的特点并进行了实验，给出了试验结果。

旋转射流冷却数值模拟研究

使用ANSYS FLUENT软件和RNG k-ε湍流模型分别研究了十字形、内十字形和花形结构的螺旋喷嘴内部流动特性和耦合面换热特性。模拟结果研究表明,螺旋角θ越小喷嘴出口速度越高,喷出的水流更集中,水流运动轨迹越清晰且规律越明显。同一工况下,θ=30°的花形喷嘴的换热效率和换热均匀性均优于其余两种喷嘴的值;耦合面努塞尔数Nu最大值会随着雷诺数Re不断增加而逐渐远离射流中心处(r/d_(j)=0,d_(j)为喷嘴当量直径);随着靶距H逐渐增大,Nu逐渐减小,旋流效果逐渐减弱。当H=2d_(j)、4d_(j)时,Nu最大值位于r/d_(j)=1处;当H=6d_(j)时,Nu最大值位于射流中心处。

超声射流冷却CF_2自由基激光诱导荧光激发谱

用直流放电产生ＣＦ２自由基，在超声射流冷却下获得了ＣＦ２Ａ１Ｂ１←Ｘ１Ａ１２５０ｎｍ附近的激光诱导荧光激发谱。对不同带系的３９个振动带做了归属，其中２３个振动带是新标识的。澄清了前人对ＣＦ２Ａ←Ｘ跃迁的一些不能肯定的归属。对Ｋ结构分辨谱的近１００个子带的分析，从实验上确定了ＣＦ２Ａ态两个伸缩振动频率分别是ν′１＝１０１２．１ｃｍ－１，ν′３＝１１８０．２ｃｍ－１。并获得了一些新的分子常数。

立式连续退火炉中带钢气体射流冷却数值模拟及温度场计算

气体射流冷却是立式连退炉内带钢快速冷却的主要方式,计算冷却过程中带钢温度场分布,对改善带钢连续退火工艺有着重要的指导意义。利用CFD模拟软件对冷却过程进行数值模拟,获得带钢表面换热系数分布规律。运用有限差分法,对带钢温度场分布进行数值仿真计算。研究了初始带钢温度对冷却过程中带钢温度场分布规律的影响。

车削加工中射流冷却机理的探讨

射流冷却是一种新的冷却方法，本研究对车削加工中射流冷却进行了实验研究和理论分析。实验表明：该冷却方法具有有较好的冷却效果和绿色功能。在传统加工业和自动化生产的绿色制造中具有广阔的工艺应用前景。

冲击射流冷却高功率电子元件的试验研究

电子产品的发展趋势是运行速度快、发热功率大、体积小,散热能力对其性能影响很大。冲击射流因其冷却效果好被广泛用于冷却电子产品。基于冲击射流冷却技术,设计搭建了一个空气冲击射流冷却试验装置,通过试验研究了加热功率、射流温度、喷嘴与壁面间距离和喷嘴直径对空气冲击射流换热的影响:加热功率在15.7~49.0 W范围内,沿径向壁面温度均先降后升、换热系数先增后减;随着加热功率增大,壁面径向温度分布越不均匀、平均温度升高,对换热系数没有影响;射流温度一定,沿径向壁面温度先降后升、局部换热系数先增后减;随着射流温度升高,壁面平均温度小幅升高、径向温度分布越均匀,空气物性发生变化,换热系数略有提高,但换热系数的最大值位置不变。

冷却液汽化量对射流冷却系统散热性能的影响分析

射流冷却的换热是包含强迫对流、核态沸腾和蒸发散热等多种换热形式共同作用的结果,冷却液流量的过多或过少都会影响到射流冷却技术的散热性能。文中基于射流冷却技术的两相换热机理和换热理论分析模型,对换热过程中冷却液的汽化量进行分析,用汽化量和芯片表面温度的关系变化曲线来作为评估射流冷却系统散热性能变化的依据。通过对射流冷却换热过程中汽化量进行测试计算表明,在射流冷却系统内冷却液汽化质量比达到47%左右时,芯片表面温度最低,射流冷却系统换热性能最佳。通过该研究分析工作,为射流冷却技术在工程应用中流量控制和散热优化提供技术基础。

采用射流冷却的撕碎机刀具热特性仿真分析

针对撕碎机刀具长时间工作后因温度过高而导致其使用寿命下降的问题,将射流冷却技术应用了到撕碎机刀具中,通过冷却介质冲击撕碎机刀具表面进行了强制对流换热,从而降低了刀具温度。提出了一种新型撕碎机刀具结构,并基于该结构建立了在空气和水两种不同射流介质下的三维冷却模型;利用Fluent软件,选择合理的计算区域和边界条件,采用标准k-ε湍流模型,分析了不同冷却方式对撕碎机刀具热特性的影响。研究结果表明:该冷却系统采用水射流冷却能有效控制刀具温升,改善刀具温度的不均匀性;不同射流口压力下刀具的热特性仿真研究,可指导实际撕碎机刀具冷却系统参数的选取。

冷风和少量水、润滑油混合雾化射流冷却技术

文中论述冷风混合少量水、润滑油雾化射流冷却技术的原理及特点,以池内膜态沸腾为基础,将喷雾颗粒的冲击作为一种扰动,建立了雾滴射流进入切削区冷却高温壁面的模型,从而得到冷风雾化射流冷却切削区高温壁面的传热系数,而且还通过利用该冷却方法进行滚齿试验,并就试验结果和其它三种冷却方法进行比较。

切削中绿色射流冷却工艺的研究

探索切削过程新的冷却方法 ,即以气体为介质 ,用射流的方式射击切削区。车削加工中射流冷却的试验研究表明 ,射流冷却方法具有很好的冷却效果和绿色功能 ,它的实施有助于实现清洁生产模式。

空气射流冷却圆锥热沉的传热特性分析

采用数值模拟的方法,选择Transition SST湍流模型求解Navier-Stokes方程,研究了空气单孔射流冷却不同夹角圆锥体热沉的传热特性,结合流动特点分析了不同位置的传热差异.结果表明:引入圆锥凸起,极大强化了驻点附近的传热效果;小夹角圆锥热沉的平均换热性能比平板热沉好,且夹角越小,传热强化效果越好.在圆锥底部边缘,先后出现流动分离和二次射流,导致传热被先削弱后增强.

预旋角对径流涡轮背盘射流冷却的影响

采用背盘射流冷却技术对径流式涡轮机热负荷较大的区域进行冷却。采用气热耦合的方法,研究了该冷却技术在预旋角为60°~120°内对背盘冷却特性的影响。结果表明:背盘射流冷却可以大幅提高径流涡轮背盘的冷却效率;预旋角为60°时背盘冷却效果最好,随着预旋角的增加,背盘冷却效果变差;相同径向位置时,冷却系数在0.01~0.02,预旋角每增加15°,背盘平均冷却效率约降低0.003,当冷却系数为>0.02~0.04时,预旋角每增加15°,背盘平均冷却效率降低0.016~0.050;冷却流体流入涡轮主流流道后,涡轮机效率受到冷却流体的影响而降低,当预旋角为60°时,冷却流体对涡轮机效率影响最小。

水射流冷却过程中表面热流密度的预测

建立了由内部一点测量温度值,选取多个时间步长计算未知的表面热流密度与换热系数的导热反问题算法。该算法采用有限容积法离散方程,附加源项法处理边界条件。将该计算模型应用于求解浸没水射流冷却过程中表面热流密度,将计算温度值与实验测温值进行比较验证了算法的正确性。在此基础上分析了水射流冲击过程中薄钢片表面热流密度随表面温度与时间的变化特性。

激光器射流冲击冷却系统的模拟与实验

对一种紧凑式矩形阵列喷射冷却系统进行了系统设计、喷射性能模拟和实验。模拟采用Eulerian模型得出射流两相区相界面和不同壁面温差下的热流量及其在冷却表面的分布;通过模拟和实验比较,分析射流冲击冷却的特点及适用范围,并通过实验分析了冷却表面热流量与壁面温差的关系,以及该设计系统的冷却能力。

基于主动气膜冷却的射流热防护技术仿真研究

现有的热防护手段,如大面积使用陶瓷复合材料、烧蚀防热等,难以满足先进高超声速飞行器的防热要求,限制了高超声速飞行器的发展。文章以飞行器头锥部位为研究对象,采用基于主动气膜冷却的射流热防护方法来降低高温部位的热流密度和温度,通过仿真分析研究该典型结构不同射流方案下的射流干扰流场热环境特点及规律。研究结果表明:单孔射流情况下,射流入口速度相同时,射流孔径越大,热流密度峰值越小,但需要的射流流量也越大;同样射流入口孔径时,扩张孔比直孔方案的热流密度小,而消耗射流流量基本相同。多微孔射流能将热流密度峰值降低50%以上,且在同样冷却效果时较单孔射流更节省流量。

空气射流冷却条件下BNbRE钢轨温度场分布

采用Fluent软件,基于标准k-ε湍流模型对BNbRE钢轨在空气射流冷却过程的流场和温度场进行了有限元模拟,讨论了不同冷却风速(100、200 m/s)下钢轨二维模型的温度场及传热特性变化规律。结果表明:随着风速提高,钢轨表面传热系数增大,换热效果增强;对于风速为100 m/s的情况,当冷却时间达到80 s时,上部射流与壁面冲击后产生的贴壁气流分散到两侧,会影响下部射流方向;当风速为200 m/s,冷却时间为40 s时,贴壁气流已明显影响了两侧下部射流;将风速从100 m/s提高到200 m/s后,钢轨的冷却速率明显加快,表面终冷温度从543℃降至358℃,平均冷却速率也由2.55℃/s增加至4.42℃/s,这对于满足钢轨淬火冷却工艺的要求,从而控制最终组织具有重要理论指导意义。