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微纳结构表面防冰研究进展
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作者 周嘉鑫 李理 +5 位作者 张彤 范思远 孙阔 王璐 张景然 王作斌 《表面技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第11期100-116,共17页
首先从冰的2种形成机理-均相成核和非均相成核进行了阐述,并介绍了液体在固体表面上的润湿现象。在此基础上,根据微纳结构防冰机理,分别综述了在固体表面结冰的前、中、后不同时期的最新防冰除冰策略。结冰前,借助液滴的脱落和自除预防... 首先从冰的2种形成机理-均相成核和非均相成核进行了阐述,并介绍了液体在固体表面上的润湿现象。在此基础上,根据微纳结构防冰机理,分别综述了在固体表面结冰的前、中、后不同时期的最新防冰除冰策略。结冰前,借助液滴的脱落和自除预防固体表面结冰;结冰时,可通过延长冰的冻结时间,延缓冰在固体表面上的覆盖;结冰后,降低冰在固体表面的附着力,使之更易脱离固体表面,达到防冰除冰的需求。最后,对于如何提高微纳结构表面的耐久性进行了总结,对有关这些问题的最新研究成果进行了归纳和讨论,并对今后微纳结构表面防冰除冰的研究进行了展望。 展开更多
关键词 超疏水 微纳结构 表面 被动防方法 耐久性
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飞秒激光参数对硅橡胶表面结构与防冰性能影响的研究
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作者 贺彬波 蒋果 杨灿 《精密成形工程》 北大核心 2024年第6期12-23,共12页
目的采用飞秒激光刻蚀硅橡胶表面,获得表面结构较优、润湿性能与防冰性能优异的超疏水硅橡胶表面。方法通过控制变量,设计单因素试验,研究飞秒激光参数(填充间距、能量密度、扫描速度)对硅橡胶表面结构的影响规律。基于正交试验设计和... 目的采用飞秒激光刻蚀硅橡胶表面,获得表面结构较优、润湿性能与防冰性能优异的超疏水硅橡胶表面。方法通过控制变量,设计单因素试验,研究飞秒激光参数(填充间距、能量密度、扫描速度)对硅橡胶表面结构的影响规律。基于正交试验设计和极差分析获得使表面结构规整且表面粗糙度最大的相对最优工艺参数,研究飞秒激光参数对表面粗糙度的影响主次顺序。结果飞秒激光刻蚀硅橡胶的相对最佳工艺参数如下:能量密度为5 J/cm^(2),扫描速度为200 mm/s,填充间距为20μm。最优参数组下激光刻蚀的超疏水硅橡胶表面粗糙度达到最大值5.954μm,具有规整的峰状凸起与微纳结构和优异的超疏水性能,水接触角高达165.3°,滚动角低至2.6°。该超疏水硅橡胶表面具有优异的防冰性能,在低温高湿环境下,与未处理的硅橡胶表面相比,结冰时间由67 s延长至312 s,冰黏附强度由39.6 kPa降低至7.4 kPa。超疏水硅橡胶还具有良好的循环除冰性能,经20次结冰/除冰循环后,冰黏附强度仍不超过20 kPa;此外,该表面还具有优异的耐腐蚀性能和良好的耐磨损性能。结论飞秒激光增大能量密度和减小扫描速度会使激光刻蚀宽度增大,要避免纵向条纹,应控制填充间距不超过激光刻蚀宽度。激光参数优化后刻蚀出的超疏水硅橡胶表面具备优异的防冰性能,并且机械与化学稳定性较好,在恶劣环境中的防冰领域,具有广阔的应用前景。 展开更多
关键词 硅橡胶 飞秒激光刻蚀 纵向条纹 激光参数优化 超疏水表面 表面
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分子模拟研究苯酚在大气冰表面的吸附行为
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作者 蔡雪莹 付自豪 谢宏彬 《环境化学》 CAS CSCD 北大核心 2023年第7期2262-2272,共11页
苯酚是大气中重要的有毒污染物,然而其在大气冰表面的吸附行为仍不明确.本研究使用巨正则蒙特卡罗(GCMC)模拟方法,基于TIP5P水力场和优化的苯酚力场,模拟了温度200 K条件下,苯酚在六边形(Ih)冰0001表面的吸附行为.研究表明,苯酚在冰表... 苯酚是大气中重要的有毒污染物,然而其在大气冰表面的吸附行为仍不明确.本研究使用巨正则蒙特卡罗(GCMC)模拟方法,基于TIP5P水力场和优化的苯酚力场,模拟了温度200 K条件下,苯酚在六边形(Ih)冰0001表面的吸附行为.研究表明,苯酚在冰表面的吸附等温线具有两个平台期,达到第一个平台期后,苯酚单层吸附饱和并进入快速增长期,随后至吸附凝结点,达到第二个平台期.当苯酚分子吸附量较小时,苯酚独立地吸附在冰表面,吸附行为符合Langmuir吸附类型;随着苯酚分子吸附量增加,冰表面的苯酚分子间产生相互作用,导致偏离了Langmuir吸附等温线.在不同吸附量情况下,苯酚与冰表面分子形成的氢键类型均是以苯酚—OH上的氢原子与冰表面氧原子之间形成的氢键为主. 展开更多
关键词 苯酚 表面 吸附行为 巨正则蒙特卡罗模拟.
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有机润滑型防/除冰表面研究进展
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作者 郭志彪 何志伟 《材料工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第7期102-112,共11页
有机润滑型表面是一种润滑层与基底相结合的新型表面,因其较低的黏附力在防/除冰领域受到了广泛关注。本文简述了有机润滑型表面的设计原则和防/除冰机理,分析了表面耐久性问题;主要介绍了不同类型有机润滑型防/除冰表面的功能及其优缺... 有机润滑型表面是一种润滑层与基底相结合的新型表面,因其较低的黏附力在防/除冰领域受到了广泛关注。本文简述了有机润滑型表面的设计原则和防/除冰机理,分析了表面耐久性问题;主要介绍了不同类型有机润滑型防/除冰表面的功能及其优缺点;最后建议将多种防/除冰策略与有机润滑型表面结合来设计新型防/除冰表面,实现外部低温环境中的长期使用。针对新型有机润滑型表面及其在防/除冰领域的应用,如何延长其使用寿命并实现户外裸露表面的全天候防/除冰是未来发展的方向之一。 展开更多
关键词 防/除表面 有机润滑 持续释放 液固相转变 光/电热促进
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在冰表面上硝酸氯和氯化氢反应的机理 被引量:10
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作者 徐四川 赵新生 《物理化学学报》 SCIE CAS CSCD 北大核心 1998年第1期5-7,共3页
On the line of multi-molecule-formed transition state mechanism,reactionof ClONO2 with HCl on ice surface was investigated with model system by theoretical ab initio calculations.In the gas phase,the barrier of reacti... On the line of multi-molecule-formed transition state mechanism,reactionof ClONO2 with HCl on ice surface was investigated with model system by theoretical ab initio calculations.In the gas phase,the barrier of reaction of ClONO2 with HCl is 240.2kJ·mol-1at MP2HF/6-31G(d) level.The barriers drop substantially with the involvement of water molecules. The barrier of reaction of ClONO2 with 2H2O·HCl is 4.6kJ·mol-1 at the same theoretical level which suggests that the reaction of ClONO2 with HcCl can occur readily on ice surface,. The detailed accont will be published in near future. 展开更多
关键词 硝酸氯 氯化氢 反应机理 表面 臭氧洞
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硝酸氯在冰表面上反应的研究 被引量:4
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作者 徐四川 赵新生 《物理化学学报》 SCIE CAS CSCD 北大核心 1998年第11期988-994,共7页
对硝酸氯与一,二,三个水分子的反应作为硝酸氯在冰表面上反应的模型进行了理论研究.
关键词 硝酸氯 表面 臭氧洞 极地云 臭氧层破坏
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冰雪表面HNO_3的紫外光解机理 被引量:4
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作者 朱承驻 陆军 朱蕾 《环境化学》 CAS CSCD 北大核心 2012年第4期528-532,共5页
利用308 nm激光与cavity ring-down spectroscopy技术对HNO3的气相与冰表面光解进行了研究,考察了其光解量子产额与吸收系数,结果表明,.OH+NO2*是其光解反应的主要通道;HNO3在253 K、308 nm冰表面的吸收系数为(1.21±0.31)×10-... 利用308 nm激光与cavity ring-down spectroscopy技术对HNO3的气相与冰表面光解进行了研究,考察了其光解量子产额与吸收系数,结果表明,.OH+NO2*是其光解反应的主要通道;HNO3在253 K、308 nm冰表面的吸收系数为(1.21±0.31)×10-18cm2.molecule-1,比其在气相的吸收系数(1.24±0.19)×10-21 cm.2molecule-1(295 K)及(8.50±0.24)×10-22cm.2molecule-1(253 K)均高约3个数量级;HNO3在253K冰表面光解产生NO2*的量子产额为0.60±0.34. 展开更多
关键词 HNO3 表面 紫外光解 量子产额 吸收系数
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南极冰表面上ClONO_2与Cl^-的反应机理研究 被引量:1
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作者 方芳 迟绍明 +2 位作者 田国才 陶建民 李国宝 《云南师范大学学报(自然科学版)》 2004年第3期34-38,共5页
 文章采用量子化学中的密度泛函理论计算方法B3LYP和基组6-31G(d,p),研究了ClONO2+Cl-(H2O)n→NO-3(H2O)n+Cl2(n=0,1)的反应机理。研究发现,随着参与反应的水分子数n的增加,反应活化能垒降低。计算结果表明,在冰表面上,水通过氢键的参...  文章采用量子化学中的密度泛函理论计算方法B3LYP和基组6-31G(d,p),研究了ClONO2+Cl-(H2O)n→NO-3(H2O)n+Cl2(n=0,1)的反应机理。研究发现,随着参与反应的水分子数n的增加,反应活化能垒降低。计算结果表明,在冰表面上,水通过氢键的参与和水化,对该反应起到一定的催化作用,这与实验观察到的结果一致,可以解释南极春季平流层出现的臭氧空洞。 展开更多
关键词 南极 表面 反应机理 量子化学 密度泛函理论 硝酸氯 氯离子 臭氧空洞
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冰表面上硝酸溴与水反应的理论研究
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作者 严和平 杨金 《红河学院学报》 2007年第2期20-23,共4页
采用量子化学中的密度泛函理论计算方法B3LYP/6-311++G(3df,3pd)对反应B rONO2+H2O=HNO3+HOB r进行了研究.研究发现该反应随着水团簇中分子数目的增加反应的势垒逐渐减小,当水分子数为2时,该反应已经是一个快反应了.计算结果表明在冰表... 采用量子化学中的密度泛函理论计算方法B3LYP/6-311++G(3df,3pd)对反应B rONO2+H2O=HNO3+HOB r进行了研究.研究发现该反应随着水团簇中分子数目的增加反应的势垒逐渐减小,当水分子数为2时,该反应已经是一个快反应了.计算结果表明在冰表面上在平流层条件下标题反应是通过结构催化和水催化进行反应的.其反应条件即使在南极的夏季和北极极低的温度下也极易满足.研究结果与现阶段已有的实地观察和实验结果相一致. 展开更多
关键词 硝酸溴 反应机理 表面 臭氧空洞
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冷藏设备防除冰表面非连续特征设计与试验 被引量:1
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作者 陈奕颖 丛茜 +2 位作者 任露泉 金敬福 陈廷坤 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第7期261-267,共7页
蒸发器、换热器等冷藏设备表面形成覆冰时,影响设备的正常运行及农副产品的储藏品质。为了减小冰黏附对冷藏设备的影响,该研究通过在材料表面非连续涂覆圆形硅橡胶,改变材料单一的表面特性,提出一种提高部件主动防除冰的方法,并探究圆... 蒸发器、换热器等冷藏设备表面形成覆冰时,影响设备的正常运行及农副产品的储藏品质。为了减小冰黏附对冷藏设备的影响,该研究通过在材料表面非连续涂覆圆形硅橡胶,改变材料单一的表面特性,提出一种提高部件主动防除冰的方法,并探究圆形涂覆硅橡胶的直径、相邻硅橡胶间的圆心距、涂覆占空比及厚度对冰黏附强度降低率的影响,降低表面冰黏附强度。试验结果表明表面具有不同涂覆参数的试样对冰黏附强度具有不同的降低效果,当涂覆直径为3.50 mm、圆心间距6.50 mm、占空比为8.50%及涂覆厚度为0.250 mm时,铝合金试样表面的平均冰黏附强度降低率为46.83%。对试验结果进行方差分析,建立设计因素与评价指标间的数学回归模型,确定对冰黏附强度影响的显著性主次顺序为:圆形涂覆硅橡胶间的圆心距、占空比、涂覆厚度及直径。分析认为通过改变材料表面特征的连续性,使不同位置内的附着水具有不同的相变时间,利用后结冰区域产生的膨胀应力,干扰冰与材料之间界面的稳定性,降低冰黏附强度,提高冷藏设备部件的主动防除冰特性,为进一步开发新型防除冰技术提供参考。 展开更多
关键词 制冷 冻结 相变 防除表面 非连续特性 黏附强度 模型
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影响寒区水库雪/冰表面温度的因素及其敏感性分析
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作者 常娥 白乙拉 贾青 《渤海大学学报(自然科学版)》 CAS 2016年第3期198-202,共5页
基于雪/冰表面热平衡方程,得到影响雪/冰表面温度的主要因素有冰上气温、风速、净辐射、冰厚、湿度、云量及气压.考虑某一因素对雪/冰表面温度的影响,则改变这一因素,保持其它因素相对固定,从而分析该因素对雪/冰表面温度影响的敏感性.... 基于雪/冰表面热平衡方程,得到影响雪/冰表面温度的主要因素有冰上气温、风速、净辐射、冰厚、湿度、云量及气压.考虑某一因素对雪/冰表面温度的影响,则改变这一因素,保持其它因素相对固定,从而分析该因素对雪/冰表面温度影响的敏感性.采用2009-2010年冬季黑龙江红旗泡水库现场观测所得的不同时刻冰上气温、风速、太阳辐射、冰厚等实测数据以及在中国气象网上下载得到的安达气象站的有关云量、湿度与海平面气压等数据进行统计分析,确定主要影响因素的特征.在此基础上对某一因素在实测范围内变化取值,利用雪/冰表面热平衡方程,模拟计算出对应的水库雪/冰表面温度.经敏感性分析得到了红旗泡水库上述七个影响因素与雪/冰表面温度的关系式.该结果可为气象因素对水库淡水冰的形成及数值模拟研究提供参考依据. 展开更多
关键词 表面热平衡方程 雪/表面温度 影响因素 敏感性分析
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1998年6月7—10日在美国弗吉尼亚州阿林顿市1998IEEE电气绝缘国际专题会议报告:交流电弧在覆冰表面的传播
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作者 M.Farzaneh 李凡 《电瓷避雷器译丛》 2000年第47期48-53,共6页
电弧传播速度是研究空气闪络击穿的重要参数之一,采用高速镜头摄影及三棱冰试品,在覆冰表面研究电弧的传播。发现交流电弧传播过程分两步:1.相对的慢速;2.当达临界距离时为相对的高速,而且交流电弧传播速度可与DC+及DC-时冰表... 电弧传播速度是研究空气闪络击穿的重要参数之一,采用高速镜头摄影及三棱冰试品,在覆冰表面研究电弧的传播。发现交流电弧传播过程分两步:1.相对的慢速;2.当达临界距离时为相对的高速,而且交流电弧传播速度可与DC+及DC-时冰表面情况相比较,获得大量重要的结果揭示了覆冰状态下工业绝缘子在AC及DC下的闪络机理。 展开更多
关键词 交流电弧 表面 电弧传播 电气绝缘
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冰表面修整车的基本结构及使用事项
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作者 李文忠 宁忸平 《制冷》 1994年第3期90-92,共3页
冰表面修整车是冰球馆、速滑场等冰场表面的专用修整设备。冰场在使用过程中,由于各种原因,冰表面会出现一些凸凹不平的地方,这对于比赛或娱乐用冰场,都将会影响其使用质量和安全问题,尤其对于冰上体育比赛,影响更甚。为此,专用的冰表... 冰表面修整车是冰球馆、速滑场等冰场表面的专用修整设备。冰场在使用过程中,由于各种原因,冰表面会出现一些凸凹不平的地方,这对于比赛或娱乐用冰场,都将会影响其使用质量和安全问题,尤其对于冰上体育比赛,影响更甚。为此,专用的冰表面修整车已问世。本文简要介绍ZAMBON1 500型冰表面修整车的基本结构、使用及安全操作注意事项。 展开更多
关键词 表面修整车 结构 使用
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科学家首次利用无人机揭示海冰表面精细结构
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作者 陆琦 《科技传播》 2019年第8期I0004-I0004,共1页
海冰是全球气候变化的敏感因子,但目前对于大范围海冰表面形态的精细刻画仍存在诸多困难。日前,北京师范大学极地遥感研究团队博士生李腾与英国纽卡斯尔大学、诺桑比亚大学及加拿大环境局有关专家合作,利用海冰无人机遥感数据,首次系统... 海冰是全球气候变化的敏感因子,但目前对于大范围海冰表面形态的精细刻画仍存在诸多困难。日前,北京师范大学极地遥感研究团队博士生李腾与英国纽卡斯尔大学、诺桑比亚大学及加拿大环境局有关专家合作,利用海冰无人机遥感数据,首次系统评价了无控制点摄影测量的精度分布,并揭示了海冰表面的精细结构特征。相关成果4月14日以封面文章发表在国际期刊《遥感》上。 展开更多
关键词 表面 无人机 精细结构 英国纽卡斯尔大学 科学家 全球气候变化 北京师范大学 遥感数据
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低表面能缓释型融雪除冰涂层在贵州高速公路上的应用研究
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作者 郑飞军 李熙 穆勇 《黑龙江交通科技》 2017年第6期3-4,共2页
贵州高速公路冬季出现凝冻路段较多,目前均采用铺砂撒盐的措施,但其后期对路面及沿线设施腐蚀较严重。结合实例介绍了低表面能缓释型融雪除冰涂层在贵州高速公路上的应用,通过相关室内试验,得出适宜的涂层用量,并在现场验证使用,观察其... 贵州高速公路冬季出现凝冻路段较多,目前均采用铺砂撒盐的措施,但其后期对路面及沿线设施腐蚀较严重。结合实例介绍了低表面能缓释型融雪除冰涂层在贵州高速公路上的应用,通过相关室内试验,得出适宜的涂层用量,并在现场验证使用,观察其效果。 展开更多
关键词 表面能缓释型融雪除涂层 试验 涂层用量 粘附性能
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室内人工冰场冰池及冷排管构造实验研究
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作者 李锋 韩晓婉 司春强 《冷藏技术》 2023年第1期36-39,共4页
本文基于以CO_(2)为制冷剂的室内人工冰场,针对冰池冷排管排布构造形式及设计参数对冰面的影响进行了模拟和实验分析。通过对不同冰层厚度(3 cm、4 cm、5 cm)、不同冰表面温度(-3℃、-6℃、-9℃)工况下CO_(2)制冷剂在冷排管内的压力降... 本文基于以CO_(2)为制冷剂的室内人工冰场,针对冰池冷排管排布构造形式及设计参数对冰面的影响进行了模拟和实验分析。通过对不同冰层厚度(3 cm、4 cm、5 cm)、不同冰表面温度(-3℃、-6℃、-9℃)工况下CO_(2)制冷剂在冷排管内的压力降变化情况进行了研究分析,发现冷排管的压力值均是随着冷排管长度的增加而降低。冷排管压力差值范围为0.033~0.053 MPa,平均每米冷排管的压差范围为210~330 Pa。另外随着蒸发温度的变化,冰表面温度随之进行有规律变化。同时文中还分析了蒸发温度、冰底温度、冰面温度以及冰层间的温度变化规律。 展开更多
关键词 人工 CO_(2) 表面温度 压力降 蒸发温度
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MODIS海冰数据监测中山站附近海冰的季节性变化 被引量:11
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作者 张辛 鄂栋臣 《极地研究》 CAS CSCD 2008年第4期346-354,共9页
本文利用中分辨率成像光谱仪(Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer,即MODIS)的海冰数据,监测中山站附近区域海冰的季节性(尤其是夏季)的消融与冻结情况及海冰表面温度的变化。文中先对MODIS的海冰数据进行影像分层、数据合成... 本文利用中分辨率成像光谱仪(Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer,即MODIS)的海冰数据,监测中山站附近区域海冰的季节性(尤其是夏季)的消融与冻结情况及海冰表面温度的变化。文中先对MODIS的海冰数据进行影像分层、数据合成,分时间段计算海冰范围,然后提取海冰表面温度信息,最后对获取的数据进行分析。研究结果表明,中山站附近区域在每年10月至翌年2月中上旬为海冰消融期;2月中下旬至4月为海冰冻结非密封期;5月至9月为海冰冻结密封期。海冰范围2月份最小;海冰表面温度1月份最低,8月份最高。 展开更多
关键词 MODIS海数据 中山站 南极海 消融与冻结 表面温度
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海冰热力模式的辐射参数化方案在渤海和波罗的海应用的比较 被引量:4
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作者 张占海 程斌 +2 位作者 LAUNIAI NEN Jouko 吴辉碇 刘煜 《海洋学报》 CAS CSCD 北大核心 2006年第4期17-25,共9页
研究了海冰热力模式中的各种辐射参数化方案,对比了模式计算的太阳短波辐射、大气长波辐射以及海冰热力变化,并利用渤海和波罗的海观测资料进行比较和误差分析.冬季大部分时间太阳短波辐射对海冰热力过程的作用有限.简单计算方案一般满... 研究了海冰热力模式中的各种辐射参数化方案,对比了模式计算的太阳短波辐射、大气长波辐射以及海冰热力变化,并利用渤海和波罗的海观测资料进行比较和误差分析.冬季大部分时间太阳短波辐射对海冰热力过程的作用有限.简单计算方案一般满足海冰模式要求.误差主要受云和冰雪表面与大气之间的多重反射影响.长波辐射对表面热平衡和海冰质量变化起重要作用.长波辐射参数化方案的计算结果受环境因素影响.云量参数化有待进一步改进.海冰模式计算结果的精度与长波辐射计算精度有一致性. 展开更多
关键词 辐射通量参数化 /雪表面能量平衡 热力模式 波罗的海 渤海
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风力发电机叶片覆冰状况及防冰除冰措施 被引量:10
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作者 莫秋云 王国强 +2 位作者 郭荣滨 李乐 刘艳艳 《科学技术与工程》 北大核心 2022年第21期9017-9024,共8页
适用于寒冷气候条件的风力发电机研究已成为可再生能源领域广为重视的方向。针对环境因素、翼型、风机型号和运行状态等多因素协同作用下的叶片覆冰特性,依据能量分配理论和叶片表面温升特性,论述了主动防冰除冰技术的结构、热载荷分布... 适用于寒冷气候条件的风力发电机研究已成为可再生能源领域广为重视的方向。针对环境因素、翼型、风机型号和运行状态等多因素协同作用下的叶片覆冰特性,依据能量分配理论和叶片表面温升特性,论述了主动防冰除冰技术的结构、热载荷分布以及能量传递方式。被动防冰除冰技术中,具有水滴自去除效应的涂层优势显著,依据涂层的防冰机理、导热导电性和化学稳定性等方面,论证其应用在风力发电机叶片上的可行性。最后,防冰涂层与电加热结合构成的复合防冰除冰结构,能够有效降低能耗、减少回流水结冰,但在涂层表面润湿性转变、导热率和耐久性等方面的研究尚存在一定的争议,将是未来主要的研究方向。 展开更多
关键词 电加热 表面
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第3讲 海冰热力学 被引量:1
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作者 刘煜 吴辉碇 《海洋预报》 北大核心 2018年第3期88-97,共10页
介绍了主要的海冰热力学过程,包括:海冰表面状况和反照率;冰内辐射传输;雪/冰表面热平衡和冰内热力学过程等。
关键词 反照率 雪-表面热平衡 内热力学过程
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