喷雾冷却液膜流动特性测试方案优化及传热规律分析

喷雾冷却过程中,液滴-液膜-热壁面多子过程交互的强干扰体系造成液膜流动特征的捕捉非常困难,致使喷雾冷却高效换热机理还未得到本质澄清。开展了HFE-7000和HFE-7100喷雾液膜流动与传热研究,明确相机内置感光参数、快门和光圈组合、取样策略等耦合影响下的液膜流动特性测试与诊断方案,针对不同表面均取得了良好的测试效果。提出了基于标准液膜的ADD型误差分析方法,给出相关参数的偏差和随机误差,获得了不同热通量、压力和喷嘴高度下HFE-7100液膜分布和流动过程润湿面积、接触线长度等特征及规律,发现孤立液膜润湿面积随表面温度升高而降低,接触线则随温度呈现出降低或少数工况降低-升高的趋势,并探讨了液膜流动特征与传热规律的有机联系。

浮式氢能储运过程中FLH2通道管外降膜流动的海上适应性强化机理

随着海上风电和天然气制氢技术的发展,以氢能作为媒介的深海能源互联互通体系正不断完善。液态氢储运是实现海上氢能大规模运输和利用的有效方法,揭示海况条件下降膜流动机理是实现浮式氢能高效储运的关键。本文基于高速摄像系统和晃荡平台系统,同时基于耦合的VOF和Level Set两相流模型和动网格技术,采用浮式微观可视化实验和数值模拟相结合的方法,研究氢能储运过程中FLH_(2)(浮式氢气液化装置)换热通道管外降膜流动的海上适应性强化机理。研究结果表明,与常规光圆管、螺纹波管和方波管相比,波纹管管外降膜流动的液膜均匀性较好。在海况下波纹管间降膜流动流型稳定,并且均未出现管壁表面干涸的现象,因此在浮式氢气液化装置FLH2中推荐采用波纹管以强化其海上适应性。基于可视化实验和数值模拟结果,得到了降膜流动的流型演化规律,并拟合了波纹管外降膜流动的液膜厚度计算关联式。

脱液型管式气液分离器旋流分离段内液膜流动和分离特性

脱液型管式气液分离器旋流分离段内液膜流动特性是影响分离性能的关键因素,掌握液膜流动与分离效率之间的关系对结构改进和性能提升至关重要。本文改变液气比、入口气速、分流比和旋流叶片出口角等因素开展室内实验测试,获得不同工况下液膜流动的高速摄影图像和分离效率,基于Matlab编程建立液膜表面波速度和角度的图像分析方法,确定液膜流动特性与分离效率之间的关系。结果表明,液气比在0.12~0.3L/m3范围内,液气比和分流比对分离效率和液膜表面波速度的影响不明显;入口气速对分离效率和液膜表面波速度的影响最为显著,随着入口气速逐渐增加,分离效率先增大后减小,在入口气速18.82m/s时出现拐点;旋流叶片出口角分别为30°、45°、60°时,分离效率由大到小依次为30°>45°>60°,液膜表面波速度由大到小依次为60°>45°>30°。总的来说,旋流分离管段内液膜表面波速度0.98m/s为临界值,液膜表面波速度大于该值时,环缝排液口处液膜更易发生破碎,部分破碎的大液滴在重力和气流作用下进入气相出口,导致气液分离效率显著下降;液膜表面波速度小于0.98m/s时,分离效率基本保持在98%以上。

极长链饱和脂肪酸对人神经母细胞瘤细胞Tau蛋白磷酸化及膜流动性的影响

目的观察极长链饱和脂肪酸对人神经母细胞瘤细胞SH-SY5Y Tau蛋白磷酸化和膜流动性的影响,探讨其在阿尔茨海默病(AD)发病中的作用。方法取对数生长期的人神经母细胞瘤细胞SH-SY5Y,随机分为对照组、C220组、C240组,对照组细胞常规培养,C220组、C240组细胞分别加入含10μmol·L^(-1)极长链饱和脂肪酸C220、C240的培养液,培养24 h后收集细胞,采用Western blot法检测各组细胞中总Tau蛋白、丝氨酸396位点磷酸化Tau蛋白(p-Tau-ser396)、糖原合成酶激酶3β(GSK-3β)及GSK-3β丝氨酸9位点磷酸化蛋白(p-GSK-3β-Ser9)的表达水平;采用硫代巴比妥酸法测定各组细胞中丙二醛(MDA)水平;并采用荧光漂白恢复技术测定细胞膜荧光恢复率和扩散系数,评价细胞膜流动性。结果3组SH-SY5Y细胞总Tau蛋白水平比较差异无统计学意义(F=1.807,P>0.05)。3组SH-SY5Y细胞p-Tau-ser396水平比较差异有统计学意义(F=18.397,P<0.05);其中C220组和C240组SH-SY5Y细胞p-Tau-ser396水平显著高于对照组(P<0.05),C240组SH-SY5Y细胞p-Tau-ser396水平显著高于C220组(P<0.05)。3组SH-SY5Y细胞GSK-3β蛋白水平比较差异无统计学意义(F=0.351,P>0.05)。3组SH-SY5Y细胞p-GSK-3β-Ser9水平比较差异有统计学意义(F=13.330,P<0.05);其中C220组、C240组SH-SY5Y细胞p-GSK-3β-ser9水平显著低于对照组(P<0.05),C220组与C240组SH-SY5Y细胞p-GSK-3β-ser9水平比较差异无统计学意义(P>0.05)。C240组SH-SY5Y细胞MDA水平显著高于对照组和C220组(P<0.05);对照组与C220组SH-SY5Y细胞MDA水平比较差异无统计学意义(P>0.05)。对照组、C220组、C240组SH-SY5Y细胞的荧光恢复率和扩散系数有降低趋势,但3组SH-SY5Y细胞的荧光恢复率和扩散系数比较差异无统计学意义(F=3.891、3.649,P>0.05)。结论极长链饱和脂肪酸C220、C240可促进Tau蛋白过度磷酸化,诱导细胞氧化损伤,对细胞膜流动性也有降低趋势,极长链饱和脂肪酸可能是引起AD发病的因素之一。

表面张力模型对水平椭圆管外降膜流动传热数值计算结果的影响

采用VOF方法对水平椭圆管外降膜流动和换热进行了二维数值分析。研究了4种椭圆管管型在不同表面张力模型下的降膜流动和换热问题。结果表明,在椭圆管近壁处存在极薄的层流底层,对换热影响很大;在滞止区,流体涡流导致壁面换热系数波动较大。同时发现在椭圆管外降膜流动计算中,表面张力不可忽略,连续表面力(CSF)模型和连续表面应力(CSS)模型均能较好地体现椭圆管的壁面流动和换热情况,但CSF模型在上下滞止区的计算更为准确。此外,椭圆度对壁面传热系数影响也较为显著。椭圆度增大,换热增强,特别是当周向角θ=20°~180°时,换热增强尤为明显。

水平滴形管外降膜流动和传热特性模拟研究

基于VOF两相流模型,建立二维水平滴形管外降膜数值计算模型,模拟研究不同入口液体温度、液膜流量、管间距对水平管外的降膜流动和传热特性的影响。结果表明:对于水平滴形管,增大液膜流量和水平管间距可以提高降膜传热系数;增加入口液体温度会减小液膜厚度,增大传热系数。

水平波纹管外降膜蒸发的液膜流动与换热特性分析

针对低温制冷剂R134a(C2H2F4)在水平管外存在降膜蒸发问题,运用流体体积(volume of fluid, VOF)模型与用户自定义函数(user-defined functions, UDF)数值模拟管外液膜流动与换热特性,包括液膜沿换热管(波纹管与光管)的轴向和圆周方向的流动、液膜厚度分布、液膜内气泡成核及分布等.计算结果表明:在恒热流(qw=2×104W·m-2)的波纹管与光管外壁上,R134a液膜在轴向和周向上的流动与换热均存在一定差异,波纹管外液膜在轴向上的铺展速度比光管快2.0 ms,而在周向上铺展较为均衡,且铺展速度稍慢于光管;波纹管外液膜平均厚度为0.120 mm,比光管薄7.00%,其中迎面区液膜厚度为0.119 mm,较光管薄13.14%;与光管相比,波纹管外液膜内气泡成核的起始时间提早2.6 ms,成核点数多15.32%,且分布较广,多见于周向角为55°~135°的区域;波纹管外平均换热系数比光管提高10.17%,迎面区换热系数为背面区的3.53倍.

横掠管束降膜流动和传热特性

为了明确绕管式换热器壳侧降膜流动特性对传热性能的影响,建立三维壳侧计算域,采用VOF模型,在干度工况范围为0.1~0.9,热流密度为1 275~8 000 W/m^(2),质量流率为120 kg/(m^(2)·s)时,分析了乙烷在绕管式换热器壳侧降膜流动过程。结果表明:对于乙烷工质,流型依次为层状流、半环状流、液滴流。干度为0.3,热流密度为4 000 W/m^(2)时为层状流向半环状流转化点;干度为0.6和0.7,热流密度4 000 W/m^(2)时为半环状流向液滴流转化点;在层状流向半环状流及半环状流向液滴流转化点传热系数均下降。干度为0.1~0.2,传热系数与干度成正相关;干度为0.3~0.7,传热系数与干度成负相关;干度为0.8~0.9,传热系数随干度变化不明显;流型为层状流和半环状流时,热流密度与传热系数成正相关。流型为液滴流时,热流密度与传热系数成负相关。

利用降膜流动测量液体黏滞系数

利用降膜流动设计并搭建了测量液体黏滞系数的实验装置,根据不可压缩液体N-S方程,结合边界条件建模。采取测量液膜表面速度的方法计算液膜厚度。测量了蓖麻油不同流量下的黏滞系数,倾斜板在不同倾角下,黏滞系数测量相对准确的流量区间基本相同,相对误差在8%以下。分析了装置的适用条件和误差来源。并用全内反射法进行了液膜厚度对比验证。该研究丰富了测量液体黏滞系数的教学内容和方法,有助于学生掌握流体力学相关知识,提高综合设计能力。

水平管外高黏流体降膜流动形态及液膜分布规律的数值模拟

降膜元件上的流体流动行为能够反映该降膜式脱挥器的主要性能。采用数值模拟方法探究在水平管结构的降膜元件上高黏流体降膜流动的微观机理,在实验验证模型可靠性的基础上,考察不同流量下3层水平管外的高黏流体降膜流动形态及液膜厚度、速度变化规律等。结果表明:高黏流体在水平管外的降膜流动形态主要受重力和黏性力的影响,柱状流不易发展成完全的帘状流;高黏流体在水平管上部受到壁面支持力影响,而在水平管下部受到黏性力影响,流体会堆积在周向角0°~30°和150°~180°这两个区间内,导致液膜厚度异常增大;进液的3股流体在发生碰撞后,中间股液膜速度提高较多,但液膜厚度增加较少;流量减小至10.8 kg/h时,水平管外高黏流体会发生液膜收缩且内部出现空腔的现象,不利于高黏流体成膜流动。该研究可为水平管降膜式脱挥器的开发及工况设置提供参考。

飞机短舱加热表面水膜流动分布的数值研究

【目的】通过对飞机发动机短舱加热除冰时表面水膜的流动状况进行分析,为飞机短舱防冰热系统的设计提供参考。【方法】本研究以某型飞机短舱为研究对象,并基于欧拉-拉格朗日框架,采用离散模型(DPM)来建立水膜流动过程的数学模型,对短舱加热表面溢流水的溢流范围和水膜厚度变化情况进行分析。【结果】研究发现,短舱加热表面的水膜厚度呈现出先增大后减小的流动规律,水膜厚度最大为80μm。同时,对比水滴的撞击极限位置,短舱加热表面水膜的溢流范围最大为32%。【结论】受气流驱动,短舱表面水膜出现溢流的现象,研究结果对飞机短舱防冰热系统的设计具有重要参考价值。

消炎痛对大鼠肝线粒体、微粒体^(45)Ca 摄取及膜流动性的影响

我们曾报道消炎痛预处理在大鼠能引起明显的肝保护作用,为了进一步探讨消炎痛肝保护作用的机制,本工作观察了它对大鼠肝线粒体、微粒体钙调节作用及膜流动性的影响。结果表明,经消炎痛整体预处理的大鼠肝线粒体和微粒体的钙摄取及膜流动性均明显增加,但是,将消炎痛直接加入由正常大鼠分离的线粒体或微粒体中,则反而使膜的流动性降低。这些变化可能与消炎痛的肝保护作用有关。

功能表面材料与流体界面相互作用对垂直降液膜流动特性的影响

通过调节水温度、添加表面活性剂以及铝合金壁面表面改性处理来改变降膜流体与固体表面之间的表面自由能差值,运用JDC-2000型精密测微仪测定垂直降液膜的厚度,研究固体表面和液体间相互作用对流体垂直降膜流动特性的影响;考察了液膜雷诺数、流体温度、添加表面活性剂、固体表面材料物理化学性质等因素对垂直壁面降液膜流动特性的影响规律。实验结果表明:改变固体表面与降液膜流体的物理化学特性,即改变固液界面的相互作用能够改变流体的降膜流动特性。降液膜平均厚度随液固表面自由能差的增大而减小。

龙葵碱对H_(22)荷瘤小鼠细胞膜流动性和膜蛋白水平的影响

目的观察龙葵碱对H22荷瘤小鼠肿瘤细胞膜流动性和膜蛋白水平的影响。方法采用荧光探针DPH标记法测定肿瘤细胞膜流动性,考马斯亮蓝法测定肿瘤细胞膜蛋白水平。结果龙葵碱可显著降低H22荷瘤小鼠肿瘤细胞膜流动性,降低H22小鼠肿瘤细胞膜蛋白水平。结论龙葵碱是通过影响肿瘤细胞膜的流动性和肿瘤细胞膜上的蛋白水平恢复细胞的正常生理活性而达到抗肿瘤作用。

转角正方形管束有降膜流动时的压降实验

为了深入研究大型海水淡化装置中流动阻力对装置性能的影响,建立了大型水平管束降膜流动特性实验台,模拟了水平管降膜蒸发器内蒸汽的流动过程,分析了饱和蒸汽温度和喷淋密度对管束流动阻力的影响.引入新的参数(喷淋雷诺数)对实验数据进行了拟合,得出蒸汽横掠有降膜流动的转角正方形管束的压降系数公式.结果表明:在相同的蒸汽质量流量和喷淋密度下,压降随饱和蒸汽温度的升高而降低;压差预测值与实验值的误差小于±15%.

壁薄液膜流动稳定性的分析

在文献[7]的基础上，通过合理地降低竖壁液膜流流动方程的维数，采用奇异性理论，分析了液膜流的流态演化过程及其与瑞利数的关系，指出在特定瑞利数下，竖壁液膜流由光滑的层流演化为驻波状的波状流，又演化为行波状流，最终进入混沌的演化过程，从而对竖壁液膜流的流态演化机理作出深化的探讨及合理的解释．

人参二醇组皂甙对游泳训练大鼠红细胞膜流动性的影响

目的 :探讨人参二醇组皂甙 (PDS)防治长期耐力运动引起的红细胞损伤的作用。方法 :稳态荧光偏振技术测定 7周大运动量递增负荷游泳训练大鼠红细胞膜流动性 ,邻苯三酚 -氯化硝基四氮唑蓝法测定红细胞超氧化物歧化酶活性 ,硫代巴比妥酸比色法测定血清丙二醛 (MDA) ,扫描电镜观察红细胞形态。结果 :运动·生理盐水组大鼠红细胞膜脂荧光偏振度 (polatization ,P值 )显著高于安静对照组 ,反映红细胞膜流动性低于安静对照组 (P<0 0 5) ;运动·生理盐水组的血清MDA水平显著高于安静对照组 (P <0 0 5) ,而RBC -SOD活性显著低于安静对照组 ;运动·PDS组P值显著低于运动·生理盐水组 ,红细胞膜脂流动性高于运动·生理盐水组 (P <0 0 5) ;运动·PDS组血清MDA水平显著低于运动·生理盐水组 (P <0 0 1 ) ,RBC -SOD活性显著高于运动·生理盐水组 (P <0 0 5) ;运动·生理盐水组的RBC计数、Hb、MCHC、Hb指数显著低于安静对照组 (P <0 0 5) ;而运动·PDS组RBC计数、Hb、MCHC、Hb指数显著高于运动·生理盐水组 (P <0 0 5) ;扫描电镜观察到运动·生理盐水组红细胞呈口形 ,棘形 ,嵴形 ,靶形等异常改变 ,而运动·PDS组红细胞形态基本正常。结论 :PDS可降低运动训练后血清和红细胞脂质过氧化产物的形成 。

慢性应激对大鼠空间学习记忆及海马和前脑皮层突触体膜流动性的影响

慢性应激对学习记忆功能的影响是神经科学的热点问题,在脑内,海马和前额叶是与学习记忆功能密切相关的重要脑区,也是应激易累及损伤的主要靶区。膜流动性的改变在神经细胞功能活动中起重要作用。为探讨慢性应激对大鼠空间学习记忆功能的影响及前脑皮层和海马突触体膜流动性的作用。采用多因素慢性应激动物模型,通过开场试验和Morris水迷宫测试大鼠行为及空间学习记忆能力;并且测定大鼠前脑皮层和海马突触体膜流动性和突触体内游离Ca2+浓度的变化。研究结果显示,与对照组相比,应激组大鼠在应激后即刻,在新异环境中的自发活动和探究行为显著降低(p<0.05,p<0.01),空间学习记忆能力明显下降(p<0.05,p<0.01);并且应激组大鼠前脑皮层和海马突触体膜流动性显著降低(p<0.05,p<0.01);而突触体内游离Ca2+浓度的显著增加(p<0.05,p<0.01)。停止应激后一周,应激大鼠的各项指标有所恢复,但仍未达到正常水平。研究结果提示,慢性应激引起大鼠明显的开场行为改变和空间学习记忆功能障碍,这些变化可能与突触体膜流动性和突触体内游离Ca2+浓度的变化密切相关。

核黄素缺乏大鼠红细胞膜流动性与脂质过氧化关系的研究

对两组大鼠分别喂饲核黄素缺乏(RD)膳和核黄素添加(RS,22mg/kg饲料)膳。7周后,测定了大鼠红细胞(RBC)膜荧光偏振度(P)和平均微粘度(?),RBC膜丙二醛(MDA)及RBC超氧化物歧化酶(SOD)。结果表明:RD组大鼠RBC膜P值和(?)值(分别为0.2976±0.0198和3.9483±0.3680)均高于RS组(0.2760±0.0207和2.8753±0.4634),差别分别呈显著和极显著统计学意义(P<0.05,P<0.01)。而RD组的RBC膜MDA(0.6868±0.1732nmol/mg蛋白质)和RBC SOD(7.7452±0.0610nU/mg蛋白质)则分别高于和低于RS组(0.5548±0.0980nmol/mg蛋白质和8.2685±0.3010nU/mg蛋白质),差别均有显著统计学意义(P<0.05)。研究表明:核黄素缺乏可引起大鼠RBC膜流动性下降,并与RBC膜脂质过氧化加重、清除自由基能力下降有关。

维生素C缺乏对豚鼠抗氧化能力及红细胞膜流动性的影响

目的 观察维生素C(以下简称VC)缺乏对豚鼠血浆抗氧化酶类、脂质过氧化产物及红细胞膜流动性的影响。方法 每日通过灌胃给幼年豚鼠不同剂量VC以构建动物模型,VC干预剂量分别为0 (缺乏组)、7 5、12 5、2 5 0mg kgbw补充组,干预时间为2 0天。干预结束后收集血样,分离获取血浆及红细胞,测定血浆超氧化物歧化酶(SOD)、谷胱甘肽过氧化物酶(GSH Px)及丙二醛(MDA)含量;采用荧光偏振法,以DPH为探针,检测红细胞膜流动性。结果 各组血浆SOD差异无显著性;缺乏组GSH Px活力较每日7 5mg kgbwVC补充组降低了2 0 .8% ;与各VC补充组比较,缺乏组血浆MDA水平明显升高(P <0 .0 5 ) ,红细胞膜流动性明显降低(P <0 .0 1)。结论 维生素C缺乏可导致豚鼠血浆GSH Px含量降低,红细胞膜流动性下降,MDA水平增高。