微细多孔介质中流动及换热实验研究

本文对空气流过烧结微细多孔介质的流动和对流换热进行了实验研究。分析了不同颗粒直径条件下摩擦阻力系数与等效雷诺数的关系,并通过实验数据拟和得到了渗透率K和惯性常数F。结果表明:当颗粒直径比较大时,摩擦阻力系数的实验结果与计算关联式基本吻合;随着颗粒直径的减小,二者的差别增大。通过实验得到了微细烧结多孔介质内部体积平均对流换热系数,并与已有关联式的计算结果基本吻合。

自然循环加热段内对流传热特性的实验研究

本文以常压去离子水为工质,对自然循环工况下上升加热段内单相水的对流传热特性进行了实验研究。实验结果表明,自然循环工况下上升加热段内工质的物性变化及由浮升力引起的自由流动对对流传热特性有重要影响。通过分析,提出了计算自然循环工况下上升加热段内单相水的对流换热系数的经验关系式。

激光诱导间质肿瘤热疗的数值模拟和实验研究

本文在考虑生物组织物性动态变化的情况下建立了激光诱导间质肿瘤热疗(LITT)的物理数学模型,采用MonteCarlo方法数值模拟了LITT中激光能量在生物组织内的传输过程,基于Pennes生物传热方程和Arrhenius方程数值求解了组织内的温度分布和热损伤体积的变化,分析了热物性及血液灌注率的动态变化对LITT过程的影响,并与相应的离体实验结果进行了对比。数值模拟结果表明,组织的热物性及血液灌注率的动态变化对于热损伤体积的变化具有重要的影响。因此在激光诱导间质肿瘤热疗的数值模拟中应该考虑热物性及血液灌注率的动态变化以期为临床治疗方案的制定提供更为准确的依据。

固态金属中声子热传递的分子动力学模拟研究

固态金属中的热传递是声子和自由电子共同作用的结果。自由电子引起的热导率可以通过电导率,利用Wiedemann-Franz定律得到,声子引起的热导率目前仍然不能进行实验测量,只能借助其他方法来研究。本文采用非平衡分子动力学(NEMD)方法,用镶嵌原子方法(EAM)势能模型,模拟计算了不同厚度(1.760-10.56nm)金属镍薄膜中由于声子-声子作用引起的热导率。然后根据纳米厚度金属薄膜的热导率借助关联式推到宏观尺度下由于声子-声子作用引起的热导率。结果表明,对于纳米厚度金属薄膜,由于声子-声子作用引起的热导率比块体金属镍的热导率小一个数量级;薄膜厚度越小,声子-声子作用引起的热导率越小;对于块体金属镍,由于声子-声子作用引起的热导率约占其总热导率的33.0%左右。

亚硫酸盐溶液中氧气泡吸收过程的实验研究

采用CCD对单个氧气泡在亚硫酸钠溶液中的吸收过程进行拍照,并用软件进行图像边界识别来研究单个纯氧气泡同亚硫酸钠溶液发生的强制氧化反应过程。实验结果表明反应速度与气泡半径有关。在动力学控制阶段,反应速率与气泡的半径成0阶关系;在扩散控制阶段,反应速率与气泡的半径成-1阶关系。

竖直圆管中超临界压力CO_2在低雷诺数下对流换热研究

本文对竖直圆管中超临界压力二氧化碳在低雷诺数条件下的对流换热进行了实验研究和数值模拟。实验中分析了不同入口温度、热流密度以及流动方向等对超临界CO2流动和换热的影响。实验结果与计算结果的比较表明:在热流密度较小的情况下实验结果与数值计算结果基本吻合;而在热流密度较大的情况下,由于浮升力的影响,流动可能提前从层流转变为湍流,使换热强化。

可压缩性颗粒层过滤实验研究

通常人们采用不可压缩模型描述纤维表面过滤压降变化。本实验考虑了颗粒的可压缩性,实验研究了不同过滤速度和是否有静电除尘器(ESP)预处理颗粒层压降变化规律。我们的研究显示,未有ESP预处理的颗粒层在某个压力以上出现频繁的“压降跳跃”,ESP预处理的结果呈周期上升。

高温环境下封装有相变材料的热沉结构优化

高温环境下工作的封装有相变材料的热沉,一方面利用固液相变潜热存储系统吸收电子器件散发的热量,另一方面还要吸收从高温环境传递过来的热量。热沉结构的几何外形是影响上述两个热量传递的关键因素。以热沉总体尺寸、边界条件、热沉和相变材料为约束条件,热沉基部最高温度到达临界温度的最大时间为优化目标,通过数值模拟,获得了热沉翅片高度和宽度、热沉基部宽度和厚度的优化值,优化值兼顾了热沉传热效率和蓄热能力两个方面,并对优化过程中的热沉进行了传热分析。

CaO颗粒水合制备工艺的优化及其性能的CFBR实验研究

为了降低脱硫反应产物层的扩散阻力对于CaO颗粒脱硫反应的影响,提高脱硫反应速率和CFB-FGD工艺中的烟气脱硫率,必须降低CaO颗粒粒径。将分析纯CaO颗粒分别与去离子水和4种分散剂溶液进行水合反应并根据悬浮液分散度对脱硫剂制备工艺进行了必要的优化。对分析纯CaO颗粒与去离子水反应得到的Ca(OH)2颗粒悬浮液和分析纯CaO颗粒与0.006mole/l的(NaPO3)6溶液反应得到的Ca(OH)2颗粒悬浮液分别与飞灰混合、干燥、研磨得到的脱硫剂性能在自行设计制造的小型循环流化床热态实验台(CFBR)上进行了实验研究。实验结果表明:在600°C～800°C范围内,CFBR的烟气脱硫率达到最大值。提高Ca(OH)2悬浮液的分散度是降低CaO颗粒覆盖层厚度和提高脱硫剂在CFB-FGD工艺中的烟气脱硫率的有效方法之一。

钙基二氧化碳吸收剂循环反应特性

对分析纯碳酸钙和三种白云石与CO2的循环反应特性进行实验研究。实验结果表明,分析纯碳酸钙的二氧化碳吸收能力随循环次数的增加而快速下降,当其达到一定值后基本不再变化,活性下降原因主要是由氧化钙烧结所引起;由于白云石中惰性物质氧化镁的存在而部分减缓了吸收剂的烧结,所以使白云石的循环稳定性要优于分析纯碳酸钙。

多孔介质融化相变自然对流数值模拟

根据体积平均理论,建立多孔介质中融化相变过程自然对流模型。数值模拟了以石英砂颗粒为骨架、冰为填充相的二维融化过程。数值结果表明,在融化区上部发生较强烈的自然对流,融化界面与水平线倾角随融化时间越来越大。

应用分离涡模型计算斜圆柱孔气膜冷却

分离涡模型(DES,Detached eddy simulation)兼有雷诺时均湍流模型计算量较小和大涡模拟计算精度高的优点。本文利用DES对平板单斜圆柱孔的气膜冷却进行了数值模拟,并将结果同RANS湍流模型的计算结果以及实验数据相比较,表明DES能有效弥补RANS湍流模型在计算三维不均匀非定常湍流场的不足,更接近实际地反映了气膜冷却中的流动和换热的本质规律。

脉动供燃料燃烧技术及火焰频率特征

介绍了一种天然气的新型脉动供燃料燃烧技术,该技术能有效降低NOx,提高传热效率,节约能源,且改造简易,运行经济;阐述了其技术原理,综述了其发展状况,指出对我国燃烧技术改进的重要意义.利用直接摄像技术,对一个采用该燃烧方式的射流火焰在不同流量脉动频率下的火焰类型和结构特征进行了研究.结果发现,随脉动频率变化出现了丰富的火焰类型.燃气脉动与系统共振特性相耦合影响火焰脉动特性,在系统共振和谐振频率附近,火焰根部出现崩溃混合,且火焰湍动升起,火焰长度变短.在某些频率下火焰直长,具有清晰的贫富燃交替结构.

圆孔与侧扩孔气膜冷却的大涡模拟

本文对圆孔和带有侧向扩散出口的侧扩孔气膜冷却进行了大涡模拟计算,对温度场和流场的发展进行了比较和分析.计算结果表明,圆孔形成的成股的冷却射流,与壁面分离明显,使得高温主流被卷席入气膜区域;侧扩孔所形成的冷却气膜没有脱离壁面,并且通过两侧的小股冷却气膜扩宽了横向扩散,可以很好地将高温主流排挤到气膜的两侧,因此可以获得更好的冷却保护效果。

使用扩散模型数值模拟二维湍流气固两相流

本文从描述多维湍流气固两相流的两流体模型出发,导出了计算湍流气固两相流中固体颗粒扩散速度的计算模型,进而基于在一维流场中颗粒的终端速度是重力加速度gi的函数,提出在多维流场中颗粒相处于一个修正的加速度场g'i的作用下,该修正的加速度g'i包含了包括重力在内的各种力的作用,这些力对颗粒的加速作用与重力对颗粒的加速作用没有区别。根据这种观点,提出了用于模拟多维湍流气固两相流的改进的扩散模型。本文使用改进的扩散模型对台阶后方的气固两相流进行了数值模拟,并将数值计算结果与实验结果进行了比较,结果表明,改进的扩散模型的预报结果与实验结果符合得相当好。

一种易挥发烃类油气混合物回收方法探讨

系统阐述了用于油气回收的三级直接冷凝法的原理和特点,在此基础上提出油气回收的三级加压冷凝法。通过数值计算分析,得出两种油气回收方法的回收效率和冷负荷特点。结果表明,三级加压冷凝法能有效减少第三级制冷负荷,提高能量利用效率。与三级直接冷凝法相比,三级加压冷凝法可将深冷温度提高约32℃,能耗降低51.87%。综合分析加压引起的温度和压力变化对爆炸下限和爆炸速率的安全性结果表明,采用三级加压冷凝法的安全性可以保证。

多燃机电厂的负荷分配优化

燃机电厂基本都要承担电力调峰任务。对于多台燃机并存的电厂,电力负荷在机组间的分配合理与否直接关系到电厂运行的经济性。本文采用简单解析分析和实际案例测算相结合的方法,研究了多燃机电厂的负荷分配优化问题,重点讨论了两套PG9171E型或PG9351FA型燃气轮机单循环,或两套S109E或S109FA联合循环发电系统。结果表明,当各单机负荷可大于一定值时,机组间平均分配负荷,则电厂的热经济性最佳;否则,非均匀分配负荷,总热效率较优。这一定值与燃机部分负荷特性密切相关。本文的结果对指导多燃机电厂的实际运行具有参考价值。

乙烷族卤代烃的微扰软链状态方程

本文将微扰软链理论应用于乙烷族卤代烃状态方程的研究,该方程包含三个物性参数,表征分子非球形度的参数c、Lennard-Jones软球直径σ和表征能量的参数ε/k。本文拟合得到了12种乙烷族卤代烃类物质的方程参数。与NIST软件计算结果比较表明,该方程对单相区和两相区的pvT性质均有较好的再现性。本文还发现该类物质的方程参数与分子结构之间存在某种规律性关系。

带肋气膜冷却平板的数值模拟研究

本文对不带肋和带45°肋气膜冷却平板的三维对流换热与导热耦合传热问题进行了数值模拟。网格划分采用非结构化网格,湍流模型为SSTκ-ε模型,近壁处采用壁面函数法,采用SIMPLEC算法求解速度和压力的耦合。计算获得了不带肋和带45°肋气膜冷却平板的流场分布和平板内外表面的换热系数值。结果表明带45°肋的气膜冷却平板通道流场结构比较复杂,平板表面平均温度较无肋气膜冷却平板表面平均温度下降,而在近气膜孔区域冷、热表面平均换热系数较无肋时增大。

超细颗粒在单个上升气泡内的沉积过程模拟

从单个上升气泡内外流场的完全Navier Stokes方程数值解出发,用Lagrange轨道跟踪的方法研究了超细颗粒在单个上升气泡内的沉积过程.在气泡的流场中考虑了气泡运动中的变形.在超细颗粒的受力中考虑了粘性阻力和Brownian运动扩散力.在常温下水 空气体系中,对气泡直径0 . 1～1mm ,超细颗粒直径0 .1～2 μm的情况进行了数值模拟,并对数值模拟的结果进行了拟合,得出简便易用的经验公式.