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文献检索:
  • 热力学第二定律的量化表述及其应用例
  • 尝试对热力学第二定律进行量化表述,通过能量在转移过程中有效能量变化的计算,当消耗的有效能变为无效能时,则用于描述不可逆过程;当有效能与功等量交换时,则用于描述可逆过程,并给出了多过程系统的第二定律计算式;介绍了有效能函数与热力学的三个能函数U、H、F的关系及其微分关系;给出了传热、摩擦、节流、冷热液体混合等7种不可逆过程和等价内可逆卡诺循环热机的有效能消耗。用有效能消耗量与输运热量的比值,定义了不可逆传热过程的有效能消耗系数ηu,ir;用有效能转化功量与吸热量的比值定义的热机效率叩,发现传热过程的有效能消耗系数和卡诺循环热机的效率有相同的表达式,为ηu,ir=η=T0(1-T2/T1)/T2,不仅与热源高、低温T1和T2有关,还与环境温度T0有关。
  • 褐煤抽汽预干燥发电系统变负荷特性仿真研究
  • 燃褐煤发电机组投资大、效率低,采用汽轮机抽汽为热源对褐煤进行预干燥,是提高褐煤发电效率的有效手段。本文结合某600 MW机组,采用Aspen plus建立了系统变工况仿真模型,验证了模型的准确性,并基于此模型仿真研究了系统的变工况特性,结果表明:褐煤预干燥使得锅炉燃烧温度升高,烟气量降低,烟气酸露点下降;褐煤抽汽预干燥发电系统发电标准煤耗率随着机组负荷下降而增大,并且增大速度较直接燃褐煤发电机组快,在机组负荷下降至50%左右时,采用汽轮机抽汽对褐煤进行预干燥便不再节煤。
  • 太阳能化学链燃烧的固体燃料蓄能分布式系统
  • 提出了一种中温太阳能与化学链燃烧(CLC)整合的固体燃料蓄能新方法及冷热电联产(CCHP)新系统。以DME的Co基CLC为例,探究了变工况条件下蓄能对燃料化学能梯级利用与中温太阳热品位提升的作用,揭示了系统设计工况特性及全年热力性能,并比较了有蓄能和无蓄能时各自在四季典型日的性能规律。结果表明,有蓄能时年均太阳能净发电效率可达22.4%。本研究给出了一种中低温太阳能热化学固体燃料蓄能新方法。
  • 一套新型冷电联供系统的性能研究
  • 构建了一套新型利用低品位热能驱动的冷电联供系统,由无泵的有机朗肯循环(ORC)与氯化钙/氯化钡-氨两级吸附制冷机组成,热流体首先对无泵的ORC系统加热发电,在利用无泵的ORC系统的出口热流体来对两级吸附式制冷机的吸附床进行加热制冷,在实现冷电联供,同时实现了能量的梯级利用,大幅提高热量炯的利用效率。该新型冷电联供系统主要针对的对象是太阳能、地热能以及工厂余热等利用。
  • 可燃性液体爆炸极限实验系统的研制
  • 为了能够精确获取可燃性液体的爆炸极限实验数据,在已有的基于ASTM E681标准的爆炸极限实验装置研究基础上,新研制了一套可燃性液体、气体通用的实验系统。使用注射器直接注入可燃液体的配气方式,设计了新的温度控制系统,实验系统可测量的温度范围为室温~250℃。对实验系统的测量不确定度进行了分析,通过对甲醇、乙醇和正丁醇的爆炸极限进行实验研究,对实验系统的测量准确度进行了验证,3种醇类爆炸极限的实验值与文献值的平均绝对偏差为0.09%(vol),结果表明了实验系统的可靠性。
  • SiO2-导热油纳米流体的黏度研究
  • 实验制备了稳定性良好的SiO2-导热油纳米流体,通过旋转黏度计对纳米流体的黏度进行了测量,研究了旋转黏度计转速、纳米颗粒体积分数以及温度对纳米流体黏度的影响。结果表明随着纳米SiO2体积分数增加,纳米流体黏度迅速增加,且逐渐从牛顿流体转变为非牛顿流体;而随着温度的升高,纳米流体黏度迅速减小。通过对实验数据的分析,提出了SiO2-导热油纳米流体黏度计算经验公式。
  • 二元制冷剂R134a+DME在温度范围(253.15~273.15)K的汽液相平衡研究
  • 本文采用汽液双循环法测量了新型环保制冷剂R134a+DME在(253.15~273.15)K时的汽液相平衡数据。所测实验数据采用PR+LCVM+Wilson模型进行了关联,汽相组分的平均绝对误差绝对值为0.0043,最大绝对误差绝对值为0.0222;体系压力的平均相对误差绝对值为0.65%,最大相对误差绝对值为1.05%。关联结果和实验数据一致性较好,说明此模型能很好地描述该体系在实验条件下的汽液相平衡数据。从实验结果发现,R134a+DME是一种共沸制冷剂,处于共沸点时R134a摩尔组分0.4左右,而且该混合物在整体组分变化范围内的温度滑移也非常小。
  • 基于动态光散射的SiO2/H2O纳米流体分散稳定性初探
  • 基于动态光散射法,采用同差探测实现了纳米流体分散体系的粒度测量。对体积分数为0.005%和0.0025%浓度的SiO2/H2O纳米流体颗粒粒径进行了测量,粒径的实验值的平均偏差分别为1.37%和1.39%,可以满足纳米颗粒粒径的高精度测量要求。两种浓度的SiO2/H2O纳米流体的平均粒径基本一致,偏差在实验的不确定度以内,且随时间无明显变化,证明了颗粒分散的稳定性,本方法可以用于纳米流体分散稳定性的评价。
  • 不同冲击冷却结构对旋转效应的敏感性
  • 本文针对多排孔冲击和通道之间倾斜冲击结构进行了旋转条件下数值模拟研究,通过流场和传热分析了不同结构和不同部位对旋转科氏力和离心力的敏感性。冲击射流动量较大,旋转数小,且旋转二次流发展空间不足,导致多排孔冲击结构对旋转的敏感性降低。通道之间双排倾斜冲击结构对旋转的影响比多排孔冲击结构敏感,主要体现在下游前缘的冲击靶面上。根据旋转数大小采用非对称的射流结构可以优化传热分布。
  • 基于定涡黏性假设的连续伴随优化方法研究
  • 基于网格节点位置坐标变分并结合通量雅克比矩阵技术,完成了定涡黏性假设下带湍流模型连续伴随系统的建立,极大降低了RANS方程下复杂伴随系统的推导难度,简化了伴随系统表达式,节约了计算资源。同时采用定涡黏性假设耦合SpaIart-Allmaras湍流模型,实现了二维叶栅壁面压力反设计的数值验证,针对变量梯度、优化过程及结果与全湍流系统进行了分析对比;并以通道内熵增为优化目标完成了某亚音速叶栅基于该假设的气动优化及叶栅吹风试验,试验结果验证了优化设计结果的可靠性。
  • 某五级高负荷轴流压气机气动性能分析
  • 本文针对某五级高负荷压气机进行了实验和数值计算研究,详细对比分析了该压气机设计转速下的气动性能。首先就总体性能和流场细节对数值计算进行实验校核,结果表明:该压气机数值计算得到的总体性能曲线与实验结果吻合良好,设计点和近失速点的级间总压和壁面静压的数值计算和实验结果吻合良好。进一步气动分析表明;该压气机设计工况下气动性能良好,近失速工况下第五级静叶70%叶展以下部分流动首先恶化,进而引发该压气机失速。
  • 异相脉冲进气混流涡轮非定常特性数值模拟
  • 车用增压器双通道涡轮进口气流是脉动不同步变化的,基于稳态方法设计的涡轮在实际运行条件下的性能与其稳态性能存在差异。为了解异相脉冲进气条件下涡轮性能,改善涡轮与发动机的匹配,本文使用数值模拟的方法对最大扭矩工况对应的40 Hz脉冲频率进气条件下涡轮内部流场进行了研究。结果表明:涡轮入口两个通道内压力越不均衡,涡轮的效率和流通能力越低,叶轮入口攻角变化对叶轮流场影响很大,进口攻角随叶高变化,且与涡轮级入口压力水平有关,脉冲波还会影响吸力面的气体分离涡团。
  • 长叶片透平级非定常汽流激振数值研究
  • 通过应用商用软件ANSYS-CFX数值求解Reynolds-Averaged Navier-Stokes(RANS)方程和k-ε两方程湍流模型的方法对不同流量下的汽轮机末级流场进行了详细的非定常研究分析。本次数值计算的计算域包括末级静叶域、动叶域和弧形扩压段,同时采用叶片约化法减少了计算成本。动叶的围带和拉金(PSC)均考虑在计算域之内以获得更为真实的流场结果。结果表明:末级总总等熵效率和长叶片表面静压呈现明显的周期性波动;随着流量的减小,总总等熵效率和叶片载荷均明显降低,扩压段中出现分离涡,并逐渐扩展到动叶栅通道中;分离涡的频率较低,并对长叶片所受到的气流激振产生影响。
  • 涡轮导叶气膜冷却结构半反设计优化方法
  • 气膜冷却技术是高性能燃气涡轮设计的关键。本文研究并建立了涡轮叶片气膜冷却结构的半反设计优化方法。此方法以叶片的一维传热模型为基础,通过约束叶片的气膜冷却效率分布实现对叶片温度分布的半反设计;提出了基于三维CFD计算结果建立半反设计优化数学模型的方法,并采用组合优化问题遗传算法寻优得到满足设计约束且冷气量最小的气膜冷却布置方案。研究表明,气膜冷却半反设计优化方法能够设计叶片气膜布置方案并得到必要的冷气量,同时具有较高的设计效率。
  • 向心透平初始设计自动进化寻优方法与变工况性能预测模型
  • 发展了一套向心透平初始设计自动进化寻优方法及变工况性能预测模型。借助遗传算法,以向心透平的总-静效率为目标函数,在给定范围内选取载荷系数Ψ、流量系数φ以及转速n的最佳组合,配合变工况性能预测模型,快速得到性能曲线。以1996年Jones发表的T-100透平为例校核本文设计方法,结果表明设计结果略胜于T-100透平。变工况性能实验数据、CFD结果以及预测模型结果对比,CFD结果普遍偏高,预测模型结果在低于设计速比工况下更接近实验数据。
  • 基于OpenFOAM的风力机致动线模型研究
  • 致动模型是一种较新的CFD计算模型,通过在N-S方程添加源项的形式模拟叶片对流场的作用,减少了网格数量和计算时间。在OpenFoam平台上对比了两种风力机尾流预测模型,包括PISO求解的致动线模型和多重参考稳态求解的CFD实体模型。进而数值研究了NREL 5 MW风力机在均匀来流中的近尾流区流场特性,结合大涡模型和致动线模型,通过对不同风速下尾流的流场特性分析,包括涡结构、尾流速度亏损、拟涡能等,验证了致动线模型的准确性,为近场尾流研究提供有利参考。
  • 径向导叶对混流式核主泵水力性能的影响
  • 基于三维不可压缩流体的N-S方程和RNG k-ε湍流模型,采用流体计算软件ANSYS-Fluent对设计工况下,不同导叶数及导叶进口边位置的混流式核主泵水力模型的三维湍流流场进行了数值模拟,研究了导叶进口边位置及导叶数对混流式核主泵模型水力性能的影响。计算结果表明:随着导叶数的增加,当导叶数为奇数时,泵的计算扬程和水力效率值都有所增大,且水力效率值增大的趋势在减小;导叶数为偶数时,泵的计算扬程和水力效率值先减小后增大,在导叶数为16片时,泵的计算扬程和水力效率值最小。随着导叶进口边与叶轮出口边夹角θ的增大,泵的计算扬程和水力效率值先增大后减小,当θ=14°时,模型泵的水力性能最好。研究结果可用来了解混流式核主泵水力模型的内部流场特征,并为其高效水力模型优化设计提供有益参考。
  • 600 MW超超临界机组高压进汽室流道的优选设计
  • 超超临界由于蒸汽参数的提高,进气室的流道将发生改变,原有的超临界机组进气室内部流道将无法通用。本文以某600 MW超超临界机组进气室为研究对象,建立流道的3D模型,通过流场的计算分析,优选出新的流道结构,并分析计算了流道的流动损失以及流道内压力温度分布情况。
  • 液氢循环泵的流动和绝热方案设计研究
  • 本文根据中国散裂中子源液氢循环泵的工作范围要求,提出液氢循环泵的总体设计思路,并针对叶轮型式和绝热结构开展设计研究。叶轮结构数值分析的结果显示,叶轮子午面流道进出口会出现较大分离泡从而影响氢泵的效率,后续将对此进行设计优化。绝热结构设计计算的结果显示,采用薄壁管的悬臂式延伸轴结构,液氢循环泵的轴向漏热值能够满足设计要求。
  • 基于格子Boltzmann方法的Rayleigh-Taylor两相不稳定流动研究
  • Rayleigh-Taylor(RT)不稳定性现象是一种复杂的两相流动问题,对两相界面动力学和计算流体力学提出了很大挑战。本文发展了一种相场格子Boltzmann方法,并对RT不稳定性现象进行了数值模拟,重点分析了黏度和界面张力对两相失稳过程的影响。结果表明:黏度的增加会减慢RT现象的演化过程,降低所形成的涡结构的数目;界面张力会抑制RT现象的发展,本文所获得的临界韦伯数为17,当韦伯数小于临界值时,界面张力与重力的作用相抵消,重相流体不发生下沉,两相界面趋于稳定;反之,两相界面发生失稳。研究工作有助于加深对RT不稳定性现象的认识。
  • 叶轮机械非定常测量的快速响应熵探针
  • 研制了一种用于叶轮机械非定常测量的新型快速响应熵探针,通过对总温和总压的动态测量,计算得到动态熵增。探针采用基尔探头捕捉大偏角来流总参数;采用半无限引压管及其传递函数提高探针时空分辨率;探头内部的热膜进行动态总温测量。通过对热膜各参数和总压测量传递函数的标定,完成了对探针动态特性和测量精度的分析。对一台低速压气机转子尾迹的测量结果表明,此探针具备足够的时空分辨率,能够用于叶轮机械非定常流动的熵增分布测量。
  • 多孔介质中超临界水渗流压降特性研究
  • 流体在临界点附近参数区域,其黏性系数、比热容、导热系数、密度等热物理性质都会发生剧烈变化,因此超临界流体在多孔介质中的渗流特性较为复杂,常规流体多孔渗流压降特性规律能否适用有待于验证。以超临界水煤气化技术为代表的一系列高新技术的发展对多孔介质中超临流体的渗流特性的认识提出了更高的要求。本文考察了典型操作参数(温度300450℃,压力22.725 MPa,流量0.83 kg.h-1)对多孔介质中超临界水渗流压降特性的影响。研究结果表明:Ergun公式在估算多孔介质中超临界水渗流压降的过程,黏性项被高估,惯性项被低估。本工作有望为超临界水煤气化技术中超临界水流化床的设计提供依据。
  • 超临界压力下竖直管内水的传热关系式研究
  • 超临界压力下水的管内传热计算在诸多领域有广泛的应用,如火力发电与水冷反应堆等。由于实验数据与关系式数量的局限,现有关于超临界压力下水的管内传热关系式的评价结果差别很大,这给选择合适的关系式带来困难。从13篇现有文献获得了5366组超临界水竖直管内传热实验数据,将其按不同传热区域进行分类,并与27个现有关系式进行对比,结果发现,曾提出的关系式对于所有实验数据的平均绝对误差为5.4%,且为各个传热区域的最佳关系式,大大提高了对超临界水竖直管内传热计算的精度。研究表明,综合考虑物性修正和密度变化带来的浮升力效应能够显著改善关系式的预测性能。
  • 壁面润湿性对沸腾核化的影响
  • 建立了近壁面区池沸腾系统分子动力学模型,将壁面对流体的作用作为附加力引入,从成核位置、平均分子动能和界面接触热阻三个方面研究了壁面润湿性对液氩沸腾核化的影响规律和机理。模拟结果表明,壁面润湿性越强,壁面对流体分子的束缚作用越强,成核位置离壁面越远;壁面润湿性较强时紧靠壁面区域的平均分子动能明显高于远离壁面处的平均分子动能,润湿性弱时沿垂直壁面方向分子动能变化不明显;对于润湿性较强的壁面,界面接触热阻较大,不利于沸腾核化。
  • 复合胺砜溶液对SO2/CO2/NOx吸收工艺的实验研究
  • 本文在微型鼓泡床实验系统中选用N-甲基二乙醇胺和二甲基亚砜的复合胺砜溶液,对SO2、CO2和NOx进行同时脱除。在前期研究已取得最佳溶液配比的基础上,进一步研究烟气流量、反应温度以及溶液pH值对各组分脱除率的影响规律;综合分析得200 ml的复合溶液对流量为1 L/min的烟气的综合脱除效果最好,最佳的系统反应温度为40℃;而溶液pH随反应进行而降低,溶液初始pH值越高则对气体组分的吸收效果越好。
  • 功能涂层分割表面降液膜流动过程的CFD模拟
  • 建立二维功能涂层分割表面流动模型,利用CFD方法研究了不同喷淋密度下功能涂层表面的降液膜流动过程。当喷淋密度小于最小喷淋密度时,壁面出现局部干壁并伴随液膜积聚和重新铺展现象产生。当喷淋密度大于最小喷淋密度时,含涂层壁面与不含涂层壁面对液膜的流动形态几乎无影响;但流动稳定之后,液膜内部的掺混加剧,可显著减薄传热边界层的厚度,对吸收器的传热传质性能起到影响。模拟结果与实验结果吻合良好,具有显著的实际意义。
  • 定向碳纳米管/橡胶复合材料导热性能研究
  • 基于连续介质理论建立了定向碳纳米管/橡胶(CNTs/Rubber)复合材料的代表体积元(RVE)模型,借助有限元方法(FEM)进行数值计算获得复合材料的等效热导率。将数值计算结果与Nielsen模型与Ce-WenNan模型预测值对比,验证了模型的有效性。基于此模型研究了CNTs体积分数及界面热阻对复合材料导热性能的影响。研究发现,在低填充量(0.2%~1%)下,复合材料的热导率随着填充量的增加而增大,且增大幅度随着体积分数的增大而逐渐减小;界面热阻的存在阻碍了CNTs与橡胶基体之间的热传递,对复合材料的热导率有很大的影响,另外在不同体积分数下,随着界面热阻的增大,复合材料热导率都先开始减小,当界面热阻降低到一定大小时,复合材料的热导率随着界面热阻的增大都基本保持不变。
  • 低GWP混合工质水平小通道内冷凝换热特性研究
  • 本文对:R32/R134a(55.5%/44.5%)、R32/R134a(23%/77%)、R32/R1234ze(60.5%/39.5%)和R32/R1234ze(26.5%/73.5%)四种低GWP混合工质在内径2 mm的水平光滑圆管内的冷凝换热特性进行了实验研究和理论分析。设定饱和温度为35℃和40℃,对四种混合工质在不同干度下的冷凝换热系数进行了测试,发现四种混合工质的冷凝换热系数在18 kW·m-2·K-1之间,且冷凝换热系数随饱和温度升高而降低,随质量流量增加而增加;比较了相同工况、不同混合比下的混合工质换热系数,发现混合工质的传热恶化现象随着面积质量流量减小而变得明显。本文将实验得到的冷凝换热系数408个实验数据与8个模型的预测结果进行了比较,发现多数关联式的预测误差较大,仅有Fuji-Nagata关联式的预测值与实验值较为接近。
  • 固体氧化物燃料电池分布参数模拟研究
  • 固体氧化物燃料电池(SOFC)是一种将储存在燃料和氧化剂中的化学能通过电化学反应的方式直接转换为电能和中高温热能的全固态发电装置,被认为是最接近商业化的先进清洁高效发电技术之一。为了考察SOFC在变负荷条件下的稳态和非稳态特性,在MATLAB模拟环境下,建立了板式SOFC的一维稳态和非稳态分布参数模型,该模型充分考虑了SOFC中传热传质、流体流动、化学与电化学反应等因素相互耦合的影响,模拟分析了SOFC在不同条件下的工作参数变化对系统性能的影响。
  • BALI试验的大涡模拟研究
  • 以水和真实堆芯熔融物为工质,对BALI试验研究的IVR长期冷却条件下内热源驱动湍流自然对流传热现象进行了二维大涡模拟。通过对下边界局部热流密度的面积加权积分,得到了三维下边界换热量。结果表明,数值计算得到的水工质上下边界Nu数与BALI试验和ACOPO的传热关联式计算值符合较好。真实熔融物工质的计算结果表明,Pr数降低会显著减小熔融池向上边界的传热,从而减轻金属层侧壁的热聚焦效应,增加了IVR的热工安全裕量。
  • 内燃机缸套内表面激光微造型数值模拟与实验研究
  • 针对内燃机缸套-活塞环摩擦副系统,开展缸套内表面单脉冲同点间隔多次激光微凹腔和微沟槽的工艺实验和数值模拟研究,分析了激光功率、激光脉冲次数对45~#钢靶材表面微凹腔和微沟槽形貌的影响规律。研究结果表明,随激光功率的增加,微凹腔的深度增加幅度不大且趋于平缓,外沿金属残渣增多,光斑中心温度近似线性增加;增加激光脉冲次数,微凹腔深度增加显著,但金属熔液的重铸现象明显,表面加工质量下降;微沟槽深度和宽度随激光功率的增加都有所增加,且宽度的增幅较深度更为明显;相同工况条件下,仿真结果与实验结果趋势一致。
  • 气体在微孔介质中的等效扩散系数预测
  • 本文通过数值模拟研究了微孔介质内部结构对气体等效扩散系数的影响。采用随机生成生长方法生成多孔介质的三维微观结构,使用高效的格子-Boltzmann方法求解扩散的控制方程,可预测微孔结构内气体的等效扩散系数。模拟结果表明:微孔材料的内部结构对多孔介质中气体扩散及等效扩散系数有显著影响。对于高孔隙率情况,基于Fick定律数值预测的气体等效扩散系数和实验结果吻合较好;对于部分饱和的颗粒状微孔介质,孔隙内液滴阻碍了气体的扩散路径,多孔介质的无量纲等效扩散系数与饱和度呈非线性关系。
  • 圆管内插入螺旋片强化传热数值模拟及[火积]耗散分析
  • 本文对圆管内插入不同中空比(d*=d1/D)空心轴螺旋片的湍流传热过程进行了数值模拟研究,结果显示内插空心轴螺旋片圆管内的传热性能明显得到提升,平均努谢尔特数相比光滑圆管提高了105%385%;并从([火积])耗散与传热效率的角度定量分析了内插螺旋片强化传热机理,结果发现内插螺旋片管内传热效率在91.3%92.3%之间,均高于光管。
  • 高温熔盐蒸汽发生系统传热性能研究
  • 研究了高温熔盐蒸汽发生系统的蒸汽发生性能,特别分析了传热管在全部和部分浸没情况下系统的传热特性,结果表明:在实验的条件下,改变熔盐进口温度和流量对蒸汽量的影响很小;传热管部分浸没情况时的蒸汽量仅为传热管全部浸没时的1/2。在部分浸没情况下,随着熔盐流量增加熔盐出口温度先上升然后逐渐趋于稳定,稳定的流量值随熔盐的进口温度升高而增大;在全部浸没情况下,熔盐出口温度随着熔盐流量的增加近乎线性增大,没有观察到熔盐出口温度恒定现象。
  • 机械振荡下微结构表面沸腾换热性能实验研究
  • 进行了柱状微结构表面在添加机械振荡条件下池沸腾换热性能的实验研究。通过干腐蚀技术在硅片表面加工出30μm×60μm、50μm×60μm的方柱微结构,硅片尺寸为10 mm×10 mm×0.5 mm。实验研究了四组芯片,分别为光滑、PF30-60正规、PF30-60交错及PF50-60交错,实验工质为无水乙醇,同时在芯片上方安装振荡装置以达到强化换热的目的。实验结果表明,机械振荡对沸腾换热有强化作用,且在单相对流阶段强化作用尤其显著,同时CHF有20%左右的提高,核态沸腾阶段换热系数有一定增强。另外,所有柱状微结构芯片换热效果都优于光滑芯片,主要归结于换热面积的增加。
  • 石墨烯制备方法及粒径对复合材料热导率的影响
  • 石墨烯是由碳原子构成的单原子厚度的二维层状材料,具有许多优异的性能,是当前国内外研究热点之一,受到物理、化学、材料、电子、能源、生物和信息技术等领域的广泛关注。石墨烯是目前所测得导热系数最高的材料,在强化传热领域具有潜在的应用价值。较为系统地研究了石墨烯的制备方法及石墨的粒径对环氧树脂复合材料热导率的影响。实验发现,所采用的三种插层剂(硫酸、十四烷基胺及FeCl3)中,添加量较少时(如体积分数为1%),十四烷基胺插层法最为有效。而添加量较高时,硫酸插层制备的石墨烯纳米片效果最佳。制备石墨烯纳米片所采用的石墨粒径较大时,石墨烯/环氧树脂(Epoxy)复合材料的热导率越高。通过优化石墨烯的制备方法,石墨烯纳米片在体积分数为3.9%时,其热导率可达0.94 W·m-1·K-1),比基体材料提高了2.6倍。
  • 低熔点混合碳酸盐腐蚀特性的研究
  • 熔融盐的腐蚀特性的研究对于太阳能热发电站中的传热蓄热系统的设计非常重要。在三元碳酸盐中加入氢氧化钠后可形成熔点相对低的高温蓄热四元混合盐,本文在520℃空气气氛中对310S和321两种不锈钢分别在三元碳酸盐和四元混合盐中的腐蚀特性进行了研究,并对其腐蚀机理进行了讨论。结果表明,相对于三元碳酸盐,加入氢氧化钠(ω=0.1)后的四元混合盐对其腐蚀性能的影响不大,对于321不锈钢,在三元碳酸盐中加入氢氧化钠后会使其腐蚀性增强,对于310S不锈钢则会使其腐蚀性减弱。
  • 高温气流中液滴蒸发的表面张力效应
  • 针对高温气流中燃料液滴的受热蒸发过程,以正十二烷液滴为例,建立了考虑液滴受热膨胀、表面张力及气流热物性变化的分析模型。采用移动网格法,并通过温度插值减小网格移动产生的偏差,编制了计算程序。在与文献结果对比验证的基础上,数值模拟了高温对流环境中的液滴蒸发过程;探讨了高温气流加热条件下,液滴表面张力变化对液滴蒸发的影响。结果表明,是否考虑液滴表面张力及其随温度变化,对液滴内压和蒸发过程的影响不大。
  • 带有气体吹扫边界多孔介质内干燥过程可视化实验
  • 为了对多孔介质干燥过程进行准确的观察、分析,了解其干燥机理,采用可视化实验方案对带有气体吹风通道的多孔网络干燥进行观察,考察了不同吹扫条件下多孔网络的干燥机理。基于MATLAB数字图像识别方法编写了由背景图像预处理、边界提取、图像匹配及饱和度计算四部分组成的程序,利用这一程序来分析采集的多孔网络干燥图像。结果表明,以matlab为基础编写的多孔介质干燥图像分析程序初步实现了多孔介质干燥特征的原位识别,通过该程序提取干燥图像信息发现吹扫流量的改变在干燥初期对干燥速率影响显著,而当干燥进行到后期,吹扫流量对干燥速率的影响较小。
  • 中美典型煤种的脱挥发分特性
  • 本文以中美典型煤种为研究对象,研究了不同煤阶煤种在接近于工业炉膛的O2/N2和O2/CO2气氛下的脱挥发分特性。详细对比探究了煤阶和脱挥发分气氛对表观挥发分产率、元素释放率和挥发分热值的影响。研究结果表明;高挥发分煤在O2/CO2气氛下的高温快速脱挥发分产率低于O2/N2气氛;煤粉在O2/N2和O2/CO2气氛下脱挥发分过程中元素的释放率没有明显差异;单位kg煤粉中含有挥发分的热值随煤阶的增加而降低;单位kg高挥发分的烟煤、次烟煤和褐煤在O2/CO2气氛下的挥发分热值要低于O2/N2气氛。
  • 不同预热温度下H2/CO/O2/CO2的层流火焰传播特性
  • 本文利用双腔泄压式球形火焰实验台研究了不同预热温度下H2/CO/O2/CO2燃烧层流火焰特性,得到了不同预热温度(298450 K)和CO2稀释率(50%70%)下层流火焰传播速度和马克斯坦(Markstein)长度。结果表明Markstein长度随着CO2稀释率的增大而减小,随预热温度增大而增大。CO2稀释火焰中热力效应占更大比例。CO2化学效应随CO2稀释率的增大而增大,在低CO2稀释率下随预热温度增大而减小,在高CO2稀释率下随预热温度增大而增大。
  • 印尼褐煤经溶剂提质后理化特性的变化规律
  • 分析印尼褐煤经乙醇和正己烷两种有机溶剂加压提质后理化特性的变化规律。在反应温度为300℃,压力为17MPa时,褐煤经乙醇提质后的固体产率为65.1%;在反应温度为300℃,压力为12 MPa时,褐煤经正己烷提质后的固体产率为74.4%。提质后褐煤的O/C和H/C降低,热值大幅度提高,煤阶升高。提质后褐煤表面产生较多微孔和大孔,且随着反应温度的增加,小孔数量减少,大孔数量增加。提质后褐煤中羧基、羰基、羟基等含氧官能团大幅度减少,芳香环缩合程度增加。在反应温度为300℃下,褐煤中的羰基所含比例由原煤19.42%分别下降到5.72%(乙醇提质)和2.04%(正己烷提质),而羧基已经全部分解。
  • 甲烷旋流预混火焰动力学特性的实验研究
  • 本文将气流扬声器作为激励源,研究旋流预混火焰在入口速度扰动下的火焰动力学响应特性,并通过测量不同扰动频率下的火焰放热率变化规律得到火焰传递函数。实验结果表明,随扰动频率的变化火焰结构会发生显著变化,火焰传递函数幅值随扰动频率的变化呈现单峰特性。当量比较小时,火焰传递函数的幅值可能大于1,火焰对速度扰动较敏感。利用n-τ模型对实验测量的火焰传递函数进行拟合,结果显示随当量比的增加,特征频率增加,且在特征频率两侧延迟时间不同。
  • 基于水泥/CaO修饰铁矿石载氧体的煤化学链燃烧试验
  • 煤化学链燃烧是一种基于CO2零排放的新型燃烧方式。对铁矿石加以水泥/CaO修饰,在串行流化床上进行煤化学链燃烧试验,考察了修饰后的载氧体对煤转化特性及含N气体排放的影响。结果表明:相比于铁矿石载氧体工况,采用修饰铁矿石能够促进煤及煤气化产物在燃料反应器中的转化,从而提高CO2捕集效率并降低额外耗氧率;采用修饰铁矿石减弱了燃料反应器中的还原性气氛,燃料反应器中的NO析出增加,而空气反应器中的NO析出减少。
  • 有机阴离子柱撑钾修饰水滑石吸附性能研究
  • 类水滑石是250450℃下用于CO2燃烧前捕集的一类重要吸附剂。本文通过替代普通碳酸根镁铝水滑石(MG70)中的CO32-,制备了正辛酸根柱撑水滑石(LDH-8C)和硬脂酸根柱撑水滑石(LDH-8C),并通过XRD谱图表征水滑石层板间距。热重分析(TGA)实验结果表明,正辛酸根柱撑的钾修饰水滑石吸附量可达1.36 mmol/g,硬脂酸根柱撑的钾修饰水滑石吸附量可达1.93 mmol/g。但考虑到硬脂酸根离子常温下溶解度较低,制备工艺复杂等因素,正辛酸柱撑钾修饰水滑石更具应用潜力。
  • 一种基于分子结构相似的生物柴油替代燃料模型构建方法
  • 提出了一种通过匹配实际燃料的官能基团来构建生物柴油替代燃料的方法。选取MD5D、正十二烷和1,4-己二烯作为基础燃料,以燃料的重要化学官能基团、H/C比、O/C比和(CH2)/(CH3)×[GH2+CH3]值等为匹配目标得到各基础燃料的配比,并结合各基础燃料的既有机理构建了生物柴油的替代燃料机理。将获得的替代燃料机理用于理想搅拌反应器燃烧和零维均质着火过程的模拟,模拟结果与实验数据的对比表明,该替代燃料机理能较好地预测生物柴油在不同压力、温度和当量比下的氧化过程和着火特性。本文所提出的生物柴油替代燃料机理构建方法具有一定的通用性,为替代燃料机理的构建提供了新的思路。
  • 燃煤源PM10的CCSEM单颗粒分析
  • 借助计算机控制扫描电镜(CCSEM)技术实现了对PM10和PM2.5的单颗粒物化特性分析。选用一种典型无烟煤在沉降炉内开展燃烧实验,分别收取PM10和全灰。通过将CCSEM所测全灰中灰颗粒的几何粒径换算为空气动力学直径,发现全灰空气动力学直径为0.510μm的细颗粒与低压撞击器(LPI)收取的PM0.5-10的物化性质较相似。随后对全灰中细颗粒的CCSEM单颗粒分析表明,PM0.5-2.5的矿物组成与PM2.5-10、全灰相差较大,其Fe硅铝酸盐、混合硅铝酸盐等成分的含量为三者最大,而莫来石相成分含量为三者最低。相比PM2.5-10和全灰,PM0.5-2.5中Fe分布在莫来石相成分中的比例最小。
  • H2/CO/空气贫燃预混火焰的临界熄灭条件研究
  • 通过详细数值计算在较宽H2/CO比范围内研究了H2/CO/空气贫燃层流预混对冲火焰的熄灭极限。结果表明:H2/CO/空气预混火焰的熄灭拉伸率随当量比和燃料H2含量的增加而增加。分析发现主要分支反应和主要终止反应的平衡和竞争是火焰熄灭的决定性因素,对于组分确定的合成气,引入火焰面上主要分支反应的反应速率ωB与主要终止反应的反应速率ωT的对数比值β=ln(ωT)/ln(ωB)作为火焰熄灭指数,熄灭时刻所有当量比火焰的β趋近一个常数βext,βext为临界熄灭指数。β随着拉伸率的增加而增加,当β=βext时,火焰熄灭。βext略大于1,随着H2含量的增加逐渐减小并趋近于1。
  • 热力学第二定律的量化表述及其应用例(陈则韶;李川)
    褐煤抽汽预干燥发电系统变负荷特性仿真研究(刘明;秦远智;翟梦旭;严俊杰)
    太阳能化学链燃烧的固体燃料蓄能分布式系统(张浩[1,2];洪慧;高健健[1,2];金红光)
    一套新型冷电联供系统的性能研究(高鹏;宋分平;王丽伟;江龙;周志松)
    可燃性液体爆炸极限实验系统的研制(张可;朱华龙;孟现阳;张元桥;吴江涛)
    SiO2-导热油纳米流体的黏度研究(刘腾跃;胡芃;钱辉;赵盼盼)
    二元制冷剂R134a+DME在温度范围(253.15~273.15)K的汽液相平衡研究(高赞军;管文洁;杨璋璋;吕岩;韩晓红;陈光明)
    基于动态光散射的SiO2/H2O纳米流体分散稳定性初探(申韶磊;毕胜山;胡丰凡;谭益农;马纶建;崔军卫;吴江涛)
    不同冲击冷却结构对旋转效应的敏感性(杨力;Kartikeya Tyagi;任静;Srinath Ekkad;蒋洪德)
    基于定涡黏性假设的连续伴随优化方法研究(张鹏飞;卢娟;丰镇平)
    某五级高负荷轴流压气机气动性能分析(宁涛[1,3];顾春伟[1,3];肖耀兵[1,3];李孝堂;刘太秋)
    异相脉冲进气混流涡轮非定常特性数值模拟(詹志胜;施新;彭文)
    长叶片透平级非定常汽流激振数值研究(李彬;宋立明;李军)
    涡轮导叶气膜冷却结构半反设计优化方法(迟重然[1,2];任静;蒋洪德;臧述升)
    向心透平初始设计自动进化寻优方法与变工况性能预测模型(邵帅;邓清华;丰镇平)
    基于OpenFOAM的风力机致动线模型研究(卞凤娇[1,2];徐宇;王强;宋娟娟;徐建中)
    径向导叶对混流式核主泵水力性能的影响(杨敏官;倪丹;陆胜;高波;张宁)
    600 MW超超临界机组高压进汽室流道的优选设计(孙晓晶[1,2];李孝伟;黄典贵[1,2])
    液氢循环泵的流动和绝热方案设计研究(王国平[1,2];张玙[1,2];孙大明;雷蒋;刘立强;何昆[1,2])
    基于格子Boltzmann方法的Rayleigh-Taylor两相不稳定流动研究(王宁宁;刘海湖;张楚华)
    叶轮机械非定常测量的快速响应熵探针(王偲臣;杨林[1,2];林峰;聂超群)
    多孔介质中超临界水渗流压降特性研究(金辉;宋星星;郭烈锦)
    超临界压力下竖直管内水的传热关系式研究(陈玮玮;方贤德;商辉;张贺磊)
    壁面润湿性对沸腾核化的影响(郑文秀;厉思杰;白博峰)
    复合胺砜溶液对SO2/CO2/NOx吸收工艺的实验研究(李炼;胡斌;李娜;周屈兰)
    功能涂层分割表面降液膜流动过程的CFD模拟(姜东昌;马学虎;兰忠;牛家豪)
    定向碳纳米管/橡胶复合材料导热性能研究(邱金友;何燕;常强;王钰鹏)
    低GWP混合工质水平小通道内冷凝换热特性研究(吕佳桐;李敏霞;顾昊翔;党超镔;王飞波;马一太)
    固体氧化物燃料电池分布参数模拟研究(乔威[1,2];于泽庭;韩吉田)
    BALI试验的大涡模拟研究(汲水;胡腾;史韵白[1,2];常华健[1,2])
    内燃机缸套内表面激光微造型数值模拟与实验研究(杜云鹏;董非;符永宏;尹必峰;康正阳)
    气体在微孔介质中的等效扩散系数预测(何新婷;王沫然)
    圆管内插入螺旋片强化传热数值模拟及[火积]耗散分析(郑年本;刘志春;刘伟)
    高温熔盐蒸汽发生系统传热性能研究(何石泉[1,2];陆建锋;丁静;王维龙)
    机械振荡下微结构表面沸腾换热性能实验研究(丁婕;魏进家;孔新;张永海)
    石墨烯制备方法及粒径对复合材料热导率的影响(于伟;谢华清;陈立飞;汪明珠;余应好;倪佳禄)
    低熔点混合碳酸盐腐蚀特性的研究(桑丽霞;赵阳博;吴玉庭;马重芳)
    高温气流中液滴蒸发的表面张力效应(孙凤贤;杨金;刘昌宇;夏新林)
    带有气体吹扫边界多孔介质内干燥过程可视化实验(程树;吴睿;崔国民;李延铭)
    中美典型煤种的脱挥发分特性(黄晓宏;皮理刚;柳朝晖;张泰;卢兴;郑楚光)
    不同预热温度下H2/CO/O2/CO2的层流火焰传播特性(韩敏超[1,2];艾育华;陈正;王岳;孔文俊)
    印尼褐煤经溶剂提质后理化特性的变化规律(刘猛;段钰锋;马贵林;李建)
    甲烷旋流预混火焰动力学特性的实验研究(刘石;翁方龙;张晓宇;朱民)
    基于水泥/CaO修饰铁矿石载氧体的煤化学链燃烧试验(顾海明;沈来宏;仲兆平;牛欣;葛晖骏;周玉飞;蒋守席)
    有机阴离子柱撑钾修饰水滑石吸附性能研究(曾洪瑜;李爽;史翊翔;蔡宁生)
    一种基于分子结构相似的生物柴油替代燃料模型构建方法(禹进;王卫;王子君;苟小龙)
    燃煤源PM10的CCSEM单颗粒分析(温昶;于敦喜;徐明厚)
    H2/CO/空气贫燃预混火焰的临界熄灭条件研究(张扬;张海)
    《工程热物理学报》封面
      2010年
    • 01

    主管单位:中国科学院

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    主  编:蔡睿贤

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