低温存储粮食用冰蓄冷单元性能强化研究

冰蓄冷装置可以将低谷电量转换为冷量存储起来并于用电高峰时利用,是实现节能减排的重要技术手段。本文基于enthalpy-porosity方法对肋片式套管蓄冰单元进行数值模拟研究,分析了典型的蓄冰过程传热机理,并量化了肋片参数(肋片厚度、高度及数量)对蓄冰单元性能的影响,为肋片式套管蓄冰装置在粮食低温储存中的后续应用提供了可靠的设计指导。

吸附法提铀及提铀吸附剂的种类和性能强化策略

控制化石能源的使用、促进可替代新能源和清洁能源的发展,符合资源开发与环境保护协同发展的主题。核能作为一种能量密度高的绿色能源,其广泛应用可缓解我国的能源短缺问题。已探明的海水中铀资源约为陆地铀矿的1000倍,海水提铀是确保铀资源长期供应及核能可持续发展的潜在方法。吸附法因吸附效率高、操作简单、成本低和绿色环保等优点成为海水中铀酰离子提取的有效方法之一,但面临诸多挑战,如海水中铀酰离子的浓度极低且以Ca_(2)UO_(2)(CO_(3))_(3)或[UO_(2)(CO_(3))_(3)]^(4-)的形式稳定存在、共存离子种类和数量较多等。因此,制备高性能吸附剂是实现海水提铀的关键。综述了海水提铀吸附剂的类型及其性能强化策略,以期设计海水提铀吸附剂提供帮助。

轻质高强点阵金属材料的制备及其力学性能强化的研究进展

如何在现有的材料和结构基础上减轻重量并获得更优良的力学性能是材料和力学工作者面临的挑战.概述了国内外轻质点阵金属材料的主要制备技术,评价了点阵金属三明治板的关键焊接技术,并根据各类点阵金属材料的微结构特征分析了其静态力学性能.针对点阵金属材料力学性能强化的关键点进行了系统分析,总结和阐述了点阵金属材料强化研究的关键进展,讨论并展望了轻质材料和结构的研究发展趋势.

列管式相变蓄热器性能强化的模拟

基于列管式换热器具有传热面积大、结构紧凑、操作弹性大等优点,使其在相变储能领域具有广阔的应用前景。本文建立一种新型列管式相变蓄热器模型,在不考虑自然对流的情况下,利用Fluent软件对相变蓄热器进行二维储热过程的数值模拟。本文主要研究斯蒂芬数、雷诺数、列管排列方式、肋片数以及相变材料的导热系数对熔化过程的影响,并对熔化过程中固液分界面的移动规律进行了分析。模拟结果表明,内肋片强化换热效果明显,特别是对应用低导热系数相变材料[导热系数小于1 W/(m·K)]的列管式蓄热器,相对于无肋片结构,加入肋片(Nfn=2)可缩短熔化时间52.6%。

磷酸铁锂正极材料的制备及性能强化研究进展

橄榄石型磷酸铁锂是目前应用十分广泛的锂离子电池正极材料之一,具有成本低、安全性高、环境友好、循环寿命长和工作电压稳定的特点。近年来,随着CTP技术、刀片电池技术等取得的突破性进展,磷酸铁锂的商业化程度得到了大幅提高。但磷酸铁锂存在电子导电性较差和离子扩散系数低的缺陷,严重限制了锂离子电池的电化学容量,因此开展磷酸铁锂制备工艺和性能强化研究对磷酸铁锂的性能提升具有重要意义。对比了磷酸铁锂电池与其他正极材料锂离子电池的性能差异和发展现状,系统总结了磷酸铁锂正极材料制备与强化的改性方法及相关研究进展与挑战,并提出了未来的发展方向与研究思路。

偏心管翅式相变储热单元性能强化的模拟

对管翅式相变储热单元进行了二维非稳态模拟研究。在考虑自然对流与外管传热的情况下对比研究了同心管翅、偏心管翅以及翅片接触外管三种储热单元的传热特性。考虑了内管壁温度、外管材料、翅片厚度对储热性能的影响。结果表明,与采用同心管翅时相比,由于自然对流的影响,偏心管翅储热单元有效削弱了固-液界面分布不均匀现象,完全融化时间减少了29.3%,而当翅片接触金属外管时,通过翅片的传热外管温度迅速升高,增大了换热面积,完全融化时间减少了近49.3%。可见,翅片接触外管储热单元不仅削弱了自然对流引起固-液界面分布不均匀现象,而且利用了外管的传热,强化了储热换热性能。

空心叶片陶瓷型芯性能强化的研究现状

介绍了熔模精铸陶瓷型芯在航空发动机空心叶片中的应用,阐明了空心叶片陶瓷型芯性能强化的重要意义。概述了陶瓷型芯基体材料、矿化剂和添加剂,以及焙烧温度、炉温均匀性和填料成分等焙烧工艺对陶瓷型芯性能影响的研究现状。另外,分析了强化工艺对陶瓷型芯的增强效果,并对陶瓷型芯性能的强化进行了展望。

大型空分板翅换热器性能强化的逐流段设计方法

板翅式换热器是空气分离系统中实现冷凝、液化、蒸发等热量交换的关键装备,具有小温差不稳定传热、二次传热、允许阻力小、多股流物性变化激烈的显著特点。已有设计方法难以解决大型化引起的通道负荷不均、通道偏流失匀、工质流阻增加、换热效率下降问题。为此,提出了一种大型空分板翅换热器性能强化的逐流段设计方法。根据空分工艺流程,按多股流质量流速确定其流道数,沿外侧隔板正向逐通道选择可排流体,通过标准正态分布概率随机预设定初始排列,对反向有限个通道重排实现排列回溯,以累积换热负荷峰值、方差和范数为综合判据,在全通道可行排列集合中,确定多股流通道最优排列,满足了换热器大型化对通道多股流换热高均匀性的要求。在纵向传热与横向传热方向建立热平衡方程组,实现换热器多股流间单叠与复叠传热的逐流段设计,提高了长流道换热器参数的设计精度。进行换热器芯体传热与流阻性能的物理试验,比较不同翅片、不同排列的换热器芯体性能,对冷热流间相互传热的逐流段校核设计方法进行验证。所提出的方法已应用于八万等级大型化空分换热器研制。

Fe/Co催化剂在合成气转化领域的新进展:结构调控和性能强化（英文）

C1化学通常是指所有参与反应的分子都只含有一个碳原子,是煤化学和天然气化学的核心,其中合成气(CO+H_2)转化是其中最重要的工业反应体系.如今部分国家和地区,由于能源结构调整和煤炭资源利用,急需开发更清洁、更高效的绿色能源.合成气转化作为煤炭间接液化技术中最重要的一个环节,根据目标产物的不同已经发展了三个主要的反应体系:传统的费托合成制备汽油、柴油和蜡等饱和碳氢化合物,类费托合成制备以低碳烯烃、芳香化合物为主的不饱和碳氢化合物,以及一步转化为高碳醇的含氧化合物.铁/钴作为两种主要的工业催化剂,引起了研究者的广泛关注.不同的产物对于催化体系的要求不同,即使催化剂的组成相同,仍需对催化剂的结构进行大范围的调变和修饰.而催化剂结构的改变可以通过载体的选择、助剂的修饰和活化条件的调控来改变催化剂中活性相的尺寸和分散度、活性位点的电子密度甚至获得新的活性物种.通过对催化剂进行改性,我们可以有效的促进反应物的活化、削弱产物的吸附并最终获得目标产物.与此同时,反应条件的优化(温度和压力)、反应介质的转变和不同反应的耦合同样可以极大改变催化性能.由此可见,无论是直接对催化剂结构进行修饰还是间接的改变反应条件都可以有效的提升催化性能.高效催化剂的设计主要基于结构调控和新反应体系的建立,本文系统地综述了铁/钴催化剂在合成气转化方面的三个重要反应和最新研究进展.第一部分概述了费-托合成反应中关于铁活性物种的辨别与确认、对制备汽油和柴油的性能优化,着重介绍了原位技术在该反应中的应用及对催化体系中构效关系的揭示.第二部分讨论了制备烯烃和芳香化合物等不饱和碳氢化合物的催化剂结构设计,总结了产物选择性(尤其是C2–C4烯烃选择性)的调控方法.第三部分综述了近期报导的合成气直接转化为高碳醇的催化剂的研究进展,包括制备方法、载体和助剂对于提升总醇和高碳醇选择性的影响.最后,本文探讨了该领域尚未解决的问题,主要包括制备烯烃和高碳醇的性能仍距实际工业生产的指标相去甚远、在苛刻的反应条件下活性位点极难保持稳定的结构、以及反应体系的复杂性对于深入理解反应机理所造成的阻碍,并从新型催化剂的制备、金属载体相互作用的调控。

盾构/TBM滚刀刀圈性能强化研究现状

盘形滚刀是盾构/TBM执行破岩掘进的主要部件,被视为TBM的“牙齿”。滚刀的工作环境极其恶劣,在服役过程中极易发生刀圈磨损,甚至崩刃等异常失效,致使刀圈成为施工过程中主要的易耗零件,进而缩短盾构/TBM的运行寿命,并大幅提高了隧道施工成本。因此,如何减少表面损伤,延长滚刀的服役寿命,是一个亟待解决的关键工程问题。本文基于刀圈的成形、加工、服役、损伤、失效等全寿命周期阶段,分别概述了刀圈在服役损伤分析、材料成分改良、成形工艺改善、热处理工艺改进及涂层强化工艺优化中性能强化机理,分析了各方法存在的不足及解决方法,最后对滚刀刀圈性能强化方法进行了讨论和展望,以期为滚刀强化技术路径及产业化实现提供参考。

相变蓄热单元性能强化的数值研究

建立了考虑液态相变材料自然对流的壳管式相变蓄热单元的三维模型,数值分析了自然对流对相变蓄热过程的影响。对比研究了外侧强化传热管和双侧强化传热管对相变蓄热单元蓄热性能的强化效果。结果表明,液态相变材料的自然对流,会引起固–液界面分布不均匀现象,采用外翅片管可以有效削弱这一现象;采用外侧强化传热管和双侧强化传热管,都可以缩短相变材料完全熔化以及整个蓄热过程所需时间。与采用光管时相比,采用外侧强化传热管时,完全熔化时间减少了18.0%;采用双侧强化传热管时,完全熔化时间减少52.5%。可见,采用带有外翅片的强化传热管,不仅可以削弱自然对流引起的固–液界面不均匀性问题,而且可以强化相变蓄热单元的蓄热性能。

小方槽内构件管式换热器传热性能强化研究

实验研究了安装有小方槽内构件的管式换热器传热性能,结果表明:管内插入小方槽扰流内构件时,换热器传热性能随Re和内构件组数N的增加而增大;当N=7时,小方槽内构件换热器Nu增加不明显。在实验研究范围内,小方槽内构件换热器Nu分别是空管换热器的1.51~2.55倍。Re在1.9×10~4时,小方槽内构件组数N为6时,换热器综合性能评价因子η达到最大1.60,说明小方槽内构件换热器综合强化传热性能较好。这可能与小方槽内构件的空间效应有关。因此,小方槽结构可引入插入物内构件结构的设计中,从而强化换热器的传热性能。

微生物矿化作用下的混凝土性能强化研究

微生物诱导碳酸钙沉淀(MICP)理论被广泛用于混凝土的裂隙修复和性能强化。本文利用一株蜡样芽孢杆菌(Bacillus cereus)进行混凝土性能的强化研究。通过对混凝土柱进行抗压强度、孔隙度测试,结果表明微生物的存在可以增强混凝土强度,降低孔隙度,从而强化混凝土的性能。蜡样芽孢杆菌分泌的碳酸酐酶可以催化二氧化碳的水合作用,为碳酸钙的沉淀创造一个有利的微环境。蜡样芽孢杆菌诱导得到的方解石充填在混凝土孔隙中,其胶结作用增强了混凝土的强度。

低温粮食储存用蓄冷冰球传热性能强化研究

基于蓄冷冰球的冰蓄冷是一种封装式的高效蓄冷技术,可以起到“削峰填谷”的作用,在减少能耗的情况下实现粮食的高效储存。本文基于enthalpy-porosity方法对内置了分叉针肋的蓄冷冰球装置进行数值模拟研究,分析了典型的蓄冰过程,明确了肋片对蓄冷冰球装置的必要性。进一步分析了肋片长度比a对蓄冰过程中的温度响应、蓄冰完成时间和蓄冷量的影响,从而为内置分叉针肋的蓄冰装置的设计明确了方向。

(Er-Zr)对SLM制备车用Al-12Si合金组织演变及性能强化的影响

为了提高SLM成形Al-12Si合金的综合性能,通过气雾处理方式加入Er、Zr元素后进行SLM制备Al-12Si-(Er-Zr)合金。通过试验测试手段研究其微观结构、物理力学特性等指标,深入分析Er与Zr元素在Al-12Si-(Er-Zr)合金SLM加工过程中的强化作用机制。研究结果表明:在能量密度达到57.5 J/mm^(3)时,合金获得99.2%的最高相对密度。SLM制备Al-12Si-(Er-Zr)合金中存在灰色Al与白色共晶Si组织,呈网状分布形态特征,Er、Zr元素可以对Al-12Si-(Er-Zr)合金起到明显晶粒细化的效果。与Al-12Si合金相比,SLM制备Al-12Si-(Er-Zr)合金硬度增大了26.1%,合金拉伸强度增大20%,屈服强度增大27%,伸长率变化不明显。SLM制备Al-12Si-(Er-Zr)合金晶粒都达到较大的Schmid因子,含有更多的高Taylor因子,更高比例Brass冷轧织构和Copper拉伸织构,使Al-12Si-(Er-Zr)合金获得更高的力学强度。

益生菌功能开发及其应用性能强化

随着人们居住环境、饮食习惯和生活节奏的改变,许多新型疾病开始出现并严重威胁着人类健康.在"大健康"理念及其产业化背景下,人们的健康意识逐渐提升,而益生菌凭借其优良的益生性能受到了越来越广泛的关注.益生菌(probiotics)指可有效增强食用者身体健康水平的活菌制剂及其代谢产物,具有改善便秘、缓解腹泻、降胆固醇、增强免疫力、预防和治疗自闭及抑郁症,抗肿瘤和保护口腔健康等功效,其主要产品益生菌膳食补充剂和益生菌非处方药等已在医药领域得到广泛应用.随着对益生菌与疾病关系研究的不断深入,益生菌在新型及重大疾病防治领域的新功能不断刷新着人类的认知.因此,学术界需进一步加强益生菌的基础研究,开发益生菌在疾病防治领域的新功能.同时,在益生菌产品的制备和应用过程中,多种严峻的环境胁迫会影响菌株正常的代谢和存活能力,抑制其益生作用的发挥.因此,利用多种手段,对其应用性能进行强化显得尤为重要.本文综述了益生菌功能开发和性能强化的主要方法和原理,概括了其在多种疾病防治过程中的应用效果,为加深对益生菌功能的认识,进一步促进益生菌产业升级提供了可借鉴的思路.

316L/碳化钒复合材料SLM成形性能强化研究

基于316L不锈钢粉末的选择性激光熔化(SLM)技术已经取得了较好的进展,对于成形件性能的改进多针对于SLM工艺参数的优化。为了进一步提升316L不锈钢成形件的机械性能,在原始316L不锈钢粉末中加入平均粒度为800 nm的碳化钒(VC)陶瓷颗粒,SLM成形后检测其机械性能。结果表明,添加了VC的316L/VC混合粉末成形后,VC固溶于基体中,成形件硬度提升约22.8%,屈服强度提升约33.8%,抗拉强度提升约45.3%,弹性模量提升约67.0%。由于孔隙率略有增加,伸长率降低约15.7%。

纳米碳酸钙与重质碳酸钙复配强化有机硅酮密封胶性能

采用不同比表面积的纳米碳酸钙与1500目改性重质碳酸钙复配后填充于硅酮密封胶中,考察其对硅酮密封胶加工性能、弹性回复率及补强等性能的影响,探索改性重钙在硅酮密封胶中的作用机制。结果表明,纳米碳酸钙与1500目重质碳酸钙复配后与比表面积相当的纳米碳酸钙相比,具备更低的黏度和更高的挤出率,其中基胶黏度下降约40%,挤出率增加约30%,成品胶黏度下降约27%,挤出率增加幅度高达28%;复配后的表干时间稍有延长,弹性回复率稍有减小,而硬度与单一纳米碳酸钙相当;在力学补强效果上与单一纳米碳酸钙相当,断裂伸长率稍有减小,但浸水处理后拉伸强度及伸长率保持率有所提高,脱粘面积也有所改善。

考虑结构柔性的多激励机构关联性能强化设计方法（英文）

目的:揭示多场耦合环境下的多自由度系统中柔性结构对机构性能的影响规律,以低压断路器多激励操动机构为例,研究机-电-热-磁耦合的多模态分断性能强化设计方法,提高短路、过载、欠压、缺相和漏电时的瞬时、短延时和长延时分断性能。创新点:1.将多自由度刚柔耦合系统的物理坐标转换为模态坐标,实现模型降阶和关联性能解耦;2.运用类比法获得零部件对关联性能的影响度,通过实验设计将难测属性转化为关联易测量,实现机构的关联性能强化。方法:1.将多自由度的含柔体动力学系统转化为自由度乘模态阶的方阵,通过Craig-Bampton逐层降阶模态矩阵,并由迭代步反馈激活柔体的高阶模态;2.通过类比求解霍尔姆力、洛伦兹力、电动斥力、电磁力和悬臂双金属片激励力,获得多激励系统机构关节的性能关联程度;3.通过低压断路器电气实验和温升实验,验证零件结构柔性对机构的性能影响规律,实现多激励机构多模态分断性能强化设计。结论:1.提出的考虑结构柔性的多激励机构关联性能强化设计方法有助于提高多自由度动力学系统的瞬态性能;2.结构柔性降低分断性能,使高频分断中的峰值段性能退化;3.基于实验设计的电气实验和温升实验,验证了多激励机构关联性能强化方法的有效性。