基于量子点太阳电池的高效光学利用策略

该文总结了可应用于量子点太阳电池的各种光捕获策略以及高能光子和低能光子的有效利用策略。表面织构纹理、周期性纳米结构以及等离子体纳米结构等光捕获技术可有效增强器件的光吸收。应用多激子效应、热激子提取以及下转换等手段是解决高能光子吸收后载流子热化损失问题的重要方法,而上转换以及中间带等结构则是实现亚带隙低能光子有效利用的重要途径。分析总结了不同策略的优劣势以及最近的应用进展,并对各种光学利用策略的发展提出了展望。

自然环境条件下人工成雪粒径大小的影响因素研究

利用造雪机在自然环境条件下对人工造雪的成雪过程进行实际测试,获得了雪晶的微观形貌,同时分析了不同工况下成雪粒径的大小及其影响因素并推论了人工造雪的成雪过程。结果表明:雪晶降落位置、环境温湿度、喷嘴雾化粒径均是影响雪晶粒径的重要因素。较低的环境温湿度以及较小喷嘴口径产生的雾化液滴更容易促使形成较大粒径的雪晶;当造雪机稳定产雪时,远处的雪晶粒径分布比边缘和中间区域的更不均匀,且雪场实测的成雪粒径约为0.3 mm,远大于喷嘴的雾化粒径(0.12 mm),由此推论雪晶在飞行过程中会发生碰撞行为。这对于成雪机理及成雪雪质的调控具有重要意义。

空腔效应对集成黑体高温发射率测量影响规律研究

提出集成黑体法中的非等温边界空腔效应修正因子的理论模型。基于有限元思想,开展不同发射率样品、特定温场下的非等温边界空腔效应修正因子理论计算,与基于蒙特卡洛光线追迹法获得的修正因子比对,两者具有良好的一致性,最大偏差不超过2.5%,结果均表明波长越长、样品发射率越低,空腔效应对发射率测量结果影响越大。在1000℃温度下、12~14μm波长范围对铂金材料样品发射率进行实验,并与基于分立黑体法的发射率测量结果比对,经修正后的集成黑体法与分立黑体法的一致性从0.09提升至0.03,该结果验证了引入非等温边界空腔效应修正因子的理论模型的可行性,同时提高了该方法测量发射率的准确性。

脉动热管强化传热技术研究进展

脉动热管作为一种高效的换热设备,以其独特的优势有望应用于能源及化工设备的强化换热领域。首先综述了热管结构和工质对脉动热管强化换热的影响,其次整理了脉动热管理论研究和数值模拟的最近研究进展,最后给出了当前亟需解决的关键问题,为脉动热管技术后续研究提供了借鉴思路和方向。

基于工程问题导入的建筑节能实践教学方式探讨

为提升建筑节能课程教学效果,文章结合本单位教学资源提出了基于工程问题导入的实践教学方式,旨在调动学生学习的主动性,培养学生分析问题和解决问题的能力。专业教师的工程实践能力和校企共赢合作机制是实施该实践教学方式的关键。

室外造雪机用核子器雾化性能规律实验研究

为研究国内室外造雪机组重要雾化器件核子器的雾化规律,以空气和水为介质,利用高速摄像机和激光粒度分析仪研究了国产KBJD-1型号核子器的索特平均直径、雾化流量和雾化锥角等性能指标的变化规律。结果表明:索特平均直径随供气压力的增加呈指数减小,随供水压力的增加呈指数增加,且随着气液压力比的增大,粒径的变化率逐渐降低;在相同供水压力1.0 MPa、不同供气压力0.3~0.8 MPa的实验工况下,雾化流量与供气压力为负近似线性相关;雾化锥角随着供气压力的增大先增大后减小,在供气压力达到约0.55 MPa时,雾化锥角达到最大值。

综合管廊燃气泄漏实验中两种替代气体方案对比研究

该文搭建了综合管廊燃气舱模型实验台,设计了N_(2)在CO_(2)中泄漏和Ne在空气中泄漏的实验方案,实测数据表明,相比于N_(2)在CO_(2)中泄漏,Ne在空气中泄漏的气体采集率高且实验步骤较为简单,拟合效果更接近天然气在空气中泄漏,最大相对误差为14.9%。通过CFD模拟计算天然气在空气中泄漏、N_(2)在CO_(2)中泄漏以及Ne在空气中泄漏三种情况,结果表明无通风条件下泄漏气体的扩散规律一致,在报警响应浓度下,Ne与天然气的高浓度扩散半径更贴近,最小仅相差1 m,而N_(2)相差10 m左右,因此Ne更适于作为天然气在空气中泄漏实验方案的替代气体。

一带一路背景下能源与动力工程专业人才培养国际化路径探索

针对当前传统人才培养模式在国际化人才培养中的不足,基于能源与动力工程专业,讨论了一带一路背景下人才培养新模式与常规培养方式的差异,从培养方案的改革,双语课程的建设,教师教学能力的提升及国际化,学生的创新及国际化等角度探索了能源与动力工程专业人才培养的国际化路径,以期提高学生的学习兴趣和综合实践能力,提升学生的专业国际化素养,培养出满足社会需求的新型国际化人才。

室外造雪机用旋流喷嘴雾化性能实验研究

喷嘴作为室外造雪机成雪过程重要的雾化部件,是决定成雪速率和成雪量的关键。本文针对国产室外造雪机用旋流结构喷嘴,搭建了通用的雾化性能测试装置,研究了供水压力对喷嘴雾化效果和液滴与环境换热表现的影响。结果表明:旋流结构喷嘴雾化过程的低压段,流体呈空心纺锤状,其锥角随压力变化显著,雾化效果较差;而高压段流体呈空心锥状,锥角相对稳定;雾化稳定后,喷嘴的流量随压力进一步提高,索特平均粒径(Sauter mean diameter,SMD)则逐渐降低,雾化锥角稳定在约76°;同时压力升高可缩短喷雾换热至环境温度的时间,表现为更高的热传递效率。研究结果可为高性能雾化部件结构设计提供理论支撑。

基于RANS模型的不同边界条件风机三维流场模型应用研究

为了更加真实地分析风机流场,并缩短数值计算时间,分别建立不同参数(尺寸、转速)的轴流风机的三维流场模型,基于RANS模型中的Realizable k-ε模型,分别采用速度边界、Fan边界、3D Fan zone 3种边界条件对风机内部流场、射流通风流场进行稳态计算,并将计算结果与文献中风机试验数据进行了对比验证。为了进一步验证风机内部流场模拟结果的准确性,对1台SF3-4轴流式风机进行性能测试,结果表明:采用3D Fan zone和Fan边界条件计算内部流场的气动性能数据与试验值最接近,平均误差分别为1.59%和4.42%,但要求的网格数较多,计算时间长,而采用速度边界条件虽平均误差为10.3%,要求的网格数较少且计算时间短。在模拟风机射流通风流场时,采用3D Fan zone与Fan边界条件能实现流场边缘处的微小尺度旋流及流场各处的温度变化,而采用速度边界条件虽能实现流场中心处的大尺度射流,但无法实现流场其他位置的流动、传热现象;3种边界条件的计算结果都与风机内部流场的实际性能参数吻合度高,研究结果可为风机流场研究提供参考。

以GeSe为光吸收层的薄膜太阳电池模拟优化研究

针对GeSe薄膜作为吸收层的薄膜太阳电池,利用Scaps-1D太阳电池模拟软件研究电池的吸收层参数对光电性能的影响,以最大光电转化效率(PCE)为优化目标,确定吸收层厚度、缺陷态密度、掺杂浓度以及电子亲和势等参数,获得0.77 V的开路电压,38.55 mA/cm^(2)的短路电流,85.21%的填充因子以及25.3%的光电转化效率。

Fe_(3)O_(4)磁流体集热工质光热转换特性研究

磁流体由于其独特的优势在太阳能光热转换领域受到关注。首先探讨了磁流体导热系数、黏度等热物性参数,并分析了影响磁流体热物性的因素。综述了在光热转换过程中磁流体浓度、光程及磁场参数等对光热转换效率的影响。另外,指出外加磁场作用下能够实现磁性纳米颗粒的回收利用,为纳米流体二次换热热损失、堵塞管道及二次污染等问题提供解决方案。

上盖开发式车辆段射流通风与消防排烟研究进展

盖下列车运用库属于地下超大空间,目前没有相关规范来指导该类建筑的通风消防设计,故其通风及防排烟设计是目前急需解决的问题。针对该问题,从火灾危险性、火灾载荷、排烟、通风、人员疏散等五方面对列车运用库进行全面综述,总结了目前存在的主要问题,提出射流通风协同机械排烟方式应该是该类建筑的通风与消防排烟相结合的发展趋势。

水基多碳链醇自润湿流体界面特性研究

自润湿流体自发润湿高温端的特性在强化传热领域具有广阔的应用前景。对水基多碳链醇自润湿流体的气-液界面特性和固-液界面特性进行研究。选择随着碳原子数增加的正丁醇、正戊醇和正庚醇,制备了不同浓度的自润湿流体。并对紫铜表面进行了不同加工方式的抛光打磨来研究自润湿流体的界面特性。结果表明:随着温度升高,高碳醇水溶液的表面张力先减小后增大,呈抛物线型。并且能够显著地降低水溶液的表面张力,在20~80℃范围内,7%丁醇水溶液表面张力平均降低了58%,2%戊醇水溶液平均降低了47%,0.1%庚醇水溶液平均降低了33%。固-液界面特性研究结果表明,在丁醇浓度<5%时,接触角随粗糙度的变化规律符合Wenzel模型预期。而当丁醇浓度≥5%时,Wenzel模型不能正确反映接触角随粗糙度的变化规律,且随着浓度的增加误差越大。此外,单向打磨紫铜表面,液滴出现形变现象。表现出明显的各向异性润湿特性,导致平槽接触角小于垂槽接触角。总之,随着水基多碳链醇自润湿流体浓度的增大和碳原子数的增加,其润湿性越好。

全能流视角下的城市能源规划方法

基于图论思想,提出了一种可较好地解决多源多汇多路径的城市能源系统的规划方法。建立了汉密尔顿有向图来描述城市能源网络供需间的能量流动过程,构建了以节点、路径、网络平衡为要素的通用模型,以矩阵的形式表示能源网络的节点性能和拓扑结构。并且将能流路径所对应的权重作为目标函数,分析比较不同路径匹配的系统性能。利用此方法对联产系统的节能情景进行评估,对不同情景下联产系统的路径匹配特性进行说明。其结论可为城区建设和旧城改造过程中的分布式能源系统推广和城市能源系统规划提供参考。

异型管管翅式换热器性能研究

管翅式换热器的翅片优化为研究热点,而对管型的研究较少。本文提出一种与圆管相同水力半径的异型管的设计方法,建立了异型管管翅式换热器空气侧换热的数值计算模型,研究了管型、迎风方向和翅片间距对异型管管翅式换热器性能的影响。结果表明:对于双排的异型管换热器,第一排管大圆迎风,第二排管小圆迎风时,空气流动最均匀,压降最低,是综合性能最佳的迎风方向排布;在所研究的圆管、椭圆管、异型管和扁平管管翅式换热器中阻力特性和综合性能最好的是异型管i,在4 m/s风速下,异型管i的压降比圆管低31.86%,性能强化评价指标(Nu/Nu_(0))/(f/f_(0))值为1.456,主要由于管间空气的净流通面积大,流经换热器受到的扰动小;此外,翅片间距越大,管型对空气侧流动换热的影响越大,在大翅片间距下,管型对换热器阻力性能及综合性能的改善效果优于小翅片间距。

建筑用太阳能热管式光伏光热系统优化

根据热管式光伏光热(photovoltaic&thermal,PV&T)系统的能量流动过程,建立了热管式PV&T系统数学模型。为研究主要变化参数对系统性能的影响规律,达到系统效率的最优值,以光伏效率及光热效率为优化指标对系统进行了优化,分析了系统主要变化参数(集热器热管数量和集热器倾角)对系统光伏效率及光热效率的影响规律,确定了热管式PV&T系统分别在春分、夏至、秋分、冬至日的最高光热效率和光伏效率及系统对应的最优集热器热管数量和集热器倾角。

热电冷三联供技术课程教学方式探讨

虚拟仿真可形象地向学生展示设备或系统的构成、布置、运行特性及效果,是技术性和实践性较强课程的高效教学方式。热电冷三联供技术是一门多种技术高度集成的实践性课程,其内容涉及到基础理论、能源系统及运行特性。为提升学习效果,本文结合不同教学方式的特点,根据教学内容特征制订出多种教学方式相互衔接与融合的新教学方式。

细颗粒物电凝并实验与拓展研究

该文设计了“高压脉冲电场中细颗粒物电凝并实验”。在设定条件下,通过改变高压脉冲电源的电压、频率和占空比,研究它们对粒径为0.3μm、0.5μm、1.0μm的细颗粒物凝并效率产生的影响。实验结果表明,三种粒径细颗粒物的凝并效率随着高压脉冲电压的增加在10%的范围内上下波动,随着脉冲频率的增加逐渐下降,随着脉冲占空比的增加逐渐上升。并得出,在实验风速1.6 m/s、直流电压15 kV、脉冲正电压20 kV、脉冲频率70 Hz、脉冲占空比50%时,0.3μm、0.5μm、1.0μm细颗粒物的凝并效率分别为84.1%、84.3%和86.8%。该文还在此基础上对实验进行了拓展。

造雪机用旋流式喷嘴的雾化性能研究

喷嘴的流量、雾化锥角、雾化粒径等是决定室外造雪机成雪过程的重要因素。针对国产室外造雪机用旋流式喷嘴,本文基于VOF方法和RNG k-ε湍流方程建立了雾化模型,对水在喷嘴内的雾化过程进行研究,分析了入口压力和喷嘴内壁面光洁度对雾化效果的影响。结果表明:雾化锥角和液膜厚度对入口压力变化的敏感性较弱;雾化粒径随入口压力的增大而减小,粒径减小的主要原因是流体速度增加,液膜不稳定性增强,增强了液滴的二次破碎;喷嘴内壁面光洁度减小,雾化产生的空气涡减小,水雾化锥角减小,但有助于获得较大的雾化流量。