含非均匀界面相粒子填充复合材料的有效比热

基于细观力学复合球模型研究了含非均匀界面相粒子填充复合材料的有效热弹性性质,重点讨论了界面相性质的径向分布对有效比热的影响.首先,将非均匀界面相沿径向离散为多个同心球壳,每个球壳内的材料性质假设是均匀的.基于上述离散模型,利用含界面相的复合球模型,推导了复合材料的有效体积模量、有效热膨胀系数及有效比热的数值求解表达式;进一步,假设界面相的性质沿径向连续变化,建立了一组微分方程,上述有效性质依赖于该微分方程组的解.特别地,当界面相杨氏模量为幂次分布时,通过求解该微分方程组得到了有效比热等热弹性性质的解析解.算例结果表明,应用此方法预测的有效热膨胀系数与实验结果吻合良好;界面相热膨胀系数的径向分布对有效比热和有效热膨胀系数均有显著的影响,而界面相弹性模量的径向分布对有效比热有显著的影响,对有效热膨胀系数的影响相对较小.

基于多量子能量交换的有效比热容分解研究

有效比热容是考虑了振动能量弛豫过程的气体热容,它是一个与声频率有关的复数。本文分析了声波在多原子气体中的传播过程,指出正是振动自由度与外自由度较慢的能量交换导致了气体声弛豫过程。应用热力学等相关理论计算了外自由度热容和振动热容等参量,得出了混合气体有效比热容的表达式。在考虑了两个量子与一个量子的能量交换情况下,对有效比热容进行了分解,得出了单一气体成分对总有效比热容的贡献。最后对混合气体O 2-CO 2的有效比热容和声弛豫衰减系数进行了计算。声衰减系数与实验结果符合得较好,表明本文提出的方法是正确的。

气体声弛豫过程中有效比热容与弛豫时间的分解对应关系

声在多原子分子气体中传播所引起的弛豫过程是探索气体特性的重要方面.本文通过研究气体声弛豫过程中振动自由度与平动自由度(V-T)以及振动自由度之间(V-V)的分子能量转移模型,给出了有效比热容与弛豫时间的分解对应关系及其通用获得方法.该分解模型与现有的声弛豫模型相比,反映了分解后的V-T和V-V弛豫过程中振动比热容与弛豫时间的对应关系,并发现了较高能级是引起对应声弛豫过程的决定因素.将基于该分解模型获得的气体声弛豫衰减谱经碰撞直径微调改进后,比现有理论更接近实验数据,其结果证明了该分解对应关系的正确性和合理性.

不同因素对射频解冻猪肉效果的影响

为研究各因素对射频解冻猪肉效果的影响,基于现有实验数据和有效比热法建立射频解冻猪肉模型。射频解冻效果与多种因素有关,其中上下极板间距、冻猪肉位置和电压波形是影响较大的3种。分析不同因素对冻猪肉解冻速率、解冻均匀性和解冻后温度分布情况的影响,进而得到一种解冻效果较好的方案。结果表明:上下极板间距越大,解冻速率越慢,解冻后温度分布越均匀,但极板间距与解冻速率之间并不呈线性关系;当电压波形为方波时,解冻速率较快但温度均匀性较差,过热区域集中在猪肉中部,而电压波形为正弦波时,过热区域集中在猪肉拐角和棱上;猪肉位于上下极板之间比位于下极板时的解冻速率更高,解冻均匀性更好。根据仿真结果,冻猪肉位于极板中间、电压波形为正弦、上下极板间距为7.5 cm时解冻效果最好。