热能与动力工程专业多元化人才培养模式探索

在分析现阶段能源与动力工程专业人才培养存在问题的基础上,以中国石油大学(华东)能源与动力工程专业人才培养模式为例,介绍了热能与动力工程多元化人才培养目标定位、顶层设计原则及总体思路,并实现了多元化培养模式与专业方向的统一。

多壁碳纳米管与基体之间界面热输运分子动力学模拟

碳纳米管与基体之间的热耦合对纳米结构界面热输运起主导作用。采用非平衡态分子动力学模拟了垂直生长多壁碳纳米管与Si基体之间的热耦合,得到界面热导的温度效应和作用力效应并利用声子输运理论进行了分析。低温下多壁碳纳米管与Si之间声子的态密度匹配较好,界面热输运能力主要取决于界面两侧低频声子的耦合振动,高温下近界面区域内热输运能力受高频声子的非弹性散射影响而逐渐增强。随着范德瓦尔斯力增强,界面热导线性增大。

燃烧实验室安全风险控制研究

该文以高校燃烧实验室为例,将全生命周期安全评价机制引入燃烧实验室的安全风险控制过程,分析了从实验室规划到研究性燃烧实验各阶段的安全危险因素,提出了针对性的安全管理措施,建议采用燃烧数值模拟软件预先对燃烧过程进行模拟分析,并根据模拟结果对实验过程的事故风险进行预评价,从而有效管控其安全风险。

伊敏煤焦恒温燃烧氮转化特性

选用伊敏褐煤焦作为试验焦样,在水平管式炉中进行燃烧试验,研究了温度、氧浓度、粒径、水等因素对煤焦燃烧过程中焦炭氮向NO转化的影响规律。结果表明,焦炭氮向NO的转化率随温度的升高而降低,这是因为随着温度的升高,NO异相还原反应速率的增速高于NO异相生成反应速率的增速,燃烧过程中生成的NO在焦炭表面被大量还原。当氧含量为3%时,焦炭氮向NO的转化率最低。受限于固定床条件,试验未发现粒径对焦炭氮向NO转化率有明显的影响。水的添加使得NO生成总量及焦炭氮向NO的转化率略有上升,水的添加还会加快焦炭的燃尽。

吸收式热泵对油田热污水的有效利用

为了合理利用油井伴生热水,应用吸收式热泵有效回收油田热污水的热量。将油田热污水作为吸收式热泵的驱动力,借助Matlab软件编程,分析出2类热泵COP的影响因素,并通过夹点分析研究吸收式热泵,从而提出热泵系统内物流换热的优化建议,并最终提高热泵的工作效率,提升其环保效益。

低温海水外掠圆管对流换热实验平台建设与应用

设计搭建了一套低温海水外掠圆管对流换热实验平台,可研究管径、换热温差、Re等因素对流动换热特性的影响。应用结果表明,该实验平台性能稳定、操作方便、精确度高、扩展性好,有利于培养学生的实践能力和创新意识。该实验平台实现了科研实验项目与教学实验项目的紧密结合,具有较强的实用价值。

独立探头3ω法表征甲烷水合物热导率和热扩散率

甲烷水合物热物性参数的测量一般是基于时域信号测量,测量方法没有考虑探测器与试样之间的接触热阻。基于频域信号测量原理,研发的3ω独立探头大大拓展了该方法的应用范围。建立了低温高压甲烷水合物合成测量系统。利用独立探头3ω法实时测量甲烷水合物热导率、热扩散率、探头和甲烷水合物之间的接触热阻。分析了甲烷水合物热导率、热扩散率随温度的变化规律;比较了测量值与国内外学者测量数据的不同;发现接触热阻对甲烷水合物热导率有显著影响。

飞秒激光热反射法用于纳米薄膜界面热阻研究

纳米薄膜界面热阻在纳米结构热输运过程中起主导作用。相对于金属纳米薄膜,非金属纳米薄膜界面热输运规律更为复杂。采用改进的双波长飞秒激光光热反射法（TDTR）实验系统,测试了金属纳米薄膜、非金属纳米薄膜分别与不同介电基体之间的界面热阻。薄膜-基体德拜温比可以近似作为衡量界面声学失配程度的度量,德拜温比接近,非金属纳米薄膜界面热阻比金属纳米薄膜界面热阻大2-3倍,主要原因是电子-声子耦合作用增强了金属薄膜界面热输运能力。

声子输运模型预测石墨烯与基体之间界面热导

界面热导随着微纳米结构、器件的日益微型化而对内部热输运起着主导作用。本文采用扩散失配模型和非弹性散射模型从理论上预测了石墨烯与Si基体之间的声子透射系数和界面热导,并用声子输运理论进行了分析。声子透射系数和界面热导都随着温度的升高而增大,由于被激发的声子模式达到饱和,二者在高温时逐渐收敛。非弹性散射作用为声子透射提供了额外的通道,导致声子透射系数和界面导热能力的提升。

基于天然气内燃机发电机组的冷热电三联供系统设计与用能分析

燃用天然气的内燃机发电机组,在做功过程中除发电外,还会产生大量余热,有效利用余热资源可以提高内燃机发电机组的综合效率。结合现场需求,设计了利用烟气余热驱动制冷机组的方案,有助于提高冷热电三联供(CCHP)系统综合用能效益。对采用天然气发电机组的CCHP系统进行了结构设计与分析,进行了系统能量分析和?分析,实现能量的梯级利用。

2D-MoS_(2)热输运的温度与尺寸依赖性研究

本文基于第一性原理计算结合声子玻尔兹曼输运方程(BTE),研究了单层MoS_(2)热输运的温度与尺寸依赖性。单层MoS_(2)的热导率主要由TA和LA模式的声子贡献,光学支的贡献极小,并由于带隙的存在与声学声子的散射十分微弱。通过限制具有长平均自由程(MFP)的声子的贡献,体系尺寸的减小也显著限制了热导率。将体系的尺寸限制到100 nm以下后,温度效应的影响不再显著,这归因于本征声子-声子散射与声子-边界散射之间的竞争,并通过散射率的计算进行了证明。

Al/GaN/Al_2O_3微纳米多层结构界面热阻实验重构

通过GaN基微纳米器件中纳米尺度界面的热输运成为微系统热管理和热设计的热点和难点,而通过GaN/Al_2 O_3之间界面热阻尚未测试。首先采用双波长TDTR方法测量了Al膜与GaN薄膜之间的界面热阻,然后借助热阻抗网络和参数敏感性分析,利用宽频3ω法对Al/GaN/Al_2 O_3多层薄膜结构内部界面热阻进行实验重构。两种方法测量的GaN/Al_2 O_3之间界面热阻量级相同,相互验证了测试结果的合理性。两种方法结合可实现微纳米多层结构多个热物性参数的精细描述。

频率-电流扫描3ω法表征纳米薄膜界面热阻

纳米薄膜与基体之间的界面热输运是MEMS系统热管理和热设计的热点和难点。建立了频率扫描3ω法的热阻抗网络模型。利用频率-电流扫描3ω法和不同厚度薄膜试样得到单层纳米薄膜与基体之间的界面热阻。ZrO_2、SiO_2增透膜与基体之间的界面热阻分别为0.108 m^2·K·MW^(-1)和0.066 m^2·K·MW^(-1)。发现界面热阻与扫描频率无关,未发现界面热阻随膜厚变化的尺度效应。实验和理论分析表明,声子近界面效应在增透膜和基体界面的热输运过程中起主导作用。