分类: 物理学 >> 普通物理:统计和量子力学,量子信息等 提交时间: 2018-01-02 合作期刊: 《工程热物理学报》
摘要: 本文采用加速量热仪与电池充放电循环仪联用技术,实时测量了钛酸锂电池在脉冲放电过程的电压、电流、温度、温升速率变化。电压曲线在脉冲过程及之后的静置时间内呈现先急剧下降再增加的变化。电池温度因脉冲的存在高于正常放电过程的温度,温升速率曲线在脉冲瞬间也急剧增大,但随着电池内部温度的增加,脉冲对温度、温升速率的影响减弱。此外,由于传热的滞后性,电池温度在脉冲瞬间并没有表现出明显的上升过程。
分类: 物理学 >> 普通物理:统计和量子力学,量子信息等 提交时间: 2018-01-02 合作期刊: 《工程热物理学报》
摘要: 生物质在热转化过程中,部分K 进入到气相,会造成高温对流受热面积灰结渣和高温腐蚀等严重问题。本文利用固定床实验系统对生物质热解和燃烧过程中碱金属的析出迁移特性展开了研究。实验结果表明:温度升高有助于小麦秸秆中K 元素的析出,而氧化性气氛能促进K 元素的析出;小麦秸秆和稻壳的热解析出曲线差异较大,燃料种类对K 元素的析出起着决定性作用;在所研究的温度范围内,水溶性K 的析出占据着主导地位。
分类: 物理学 >> 普通物理:统计和量子力学,量子信息等 提交时间: 2018-01-02 合作期刊: 《工程热物理学报》
摘要: 燃烧振荡是不稳定燃烧过程与燃烧室内声波耦合产生的一种现象,在燃气轮机的贫预混燃烧室中较为常见,其发生易损坏燃烧室结构及缩短运行寿命。本文通过模型燃烧室进行系列实验研究燃料与空气的混合时间对旋流预混燃烧稳定性的影响规律。实验中通过改变预混长度和空气流速来改变混合时间,通过变当量比获得燃烧振荡与稳定的范围。实验结果表明混合时间对燃烧稳定性有重要影响,仅当混合时间处于一定区间内时才有可能发生燃烧振荡,发生燃烧振荡的当量比范围也与混合时间有关。本文同时还研究了燃烧振荡频率、振幅与当量比和空气流速的关系。
分类: 物理学 >> 普通物理:统计和量子力学,量子信息等 提交时间: 2018-01-02 合作期刊: 《工程热物理学报》
摘要: 以石墨粉(G)为原料,通过化学方法制备了氧化石墨烯(GO)、纳米Fe3O4 负载石墨烯复合材料(MGO)、纳米Ag 颗粒修饰磁性氧化石墨烯(GO-Ag/MGO-Ag)四种吸附材料,对材料进行了表征并考察了氧化石墨烯及其复合物对烟气中汞的吸附作用。研究表明四种石墨烯基吸附剂可被成功合成和表征;GO 在100-150℃时对Hg0 表现出优异的吸附性能,Ag-NPs 修饰GO 能有效提升吸附剂对汞的吸附能力,MGO-Ag 复合吸附剂对汞的吸附能力最佳;MGO-Ag 在150℃-200℃时表现出优异的汞吸附能力,在反复循环之后吸附性能几乎不变;以MGO-Ag 为代表的可再生磁性石墨烯基复合吸附剂在中低温条件下对Hg0 具有优异的吸附性能,且能有效与飞灰进行分离,具有良好的工业应用前景。
分类: 物理学 >> 普通物理:统计和量子力学,量子信息等 提交时间: 2018-01-02 合作期刊: 《工程热物理学报》
摘要: 采用新型含氧燃料PODE 作为缸内直喷燃料实现PODE/汽油双燃料RCCI 燃烧,研究PODE 在不同边界条件下对RCCI双燃料燃烧和排放的影响,结合进气门晚关策略进行了大负荷扩展的试验研究。结果表明:相对柴油燃料,PODE 作为直喷燃料能够实现更低的烟度排放,同时有效的改善燃烧效率和热效率;降低λ 可以有效的抑制峰值燃烧速率,而PODE/汽油RCCI 的烟度排放对λ 不敏感,即便在λ<1 的富油条件下依然可以实现极低的烟度排放,但当量比附近区域会引起CO 的恶化;进气门晚关可以降低缸内压力和峰值燃烧速率,但是过于推迟的进气门关闭时刻会导致进气量降低引起NOx 的升高;进气门晚关结合高增压实现当量燃烧可以将大负荷范围扩展至2.31 MPa IMEP,同时并未引起有效热效率的显著恶化。
分类: 物理学 >> 普通物理:统计和量子力学,量子信息等 提交时间: 2018-01-02 合作期刊: 《工程热物理学报》
摘要: 为了解干燥过程中玉米籽粒内部水分的扩散过程,优化干燥工艺参数,本文采用模拟研究和实验研究方法分析干燥过程中玉米籽粒内部水分分布随时间的变化规律。玉米籽粒由种皮、角质胚乳、粉质胚乳和胚四组分组成,四种组分水分扩散系数各不相同,本文分别假设玉米籽粒由单组分均质体和多组分非均质体组成,分别建立了玉米籽粒的干燥数学模型,利用COMSOL Multiphysics模块模拟研究了玉米籽粒内部的水分变化情况,并通过玉米籽粒的薄层干燥实验进行了实验验证。研究结果表明,建立的两个模型均可有效模拟玉米籽粒薄层干燥过程;80℃的模拟值与实验值的差异较70℃的小;玉米籽粒多组分模型精度优于单组分模型精度。
分类: 物理学 >> 普通物理:统计和量子力学,量子信息等 提交时间: 2018-01-02 合作期刊: 《工程热物理学报》
摘要: 实验观察了加热基板上0.65cSt 硅油液滴蒸发过程Marangoni 对流失稳现象及其演变规律,测量了Marangoni对流失稳的临界条件,分析了润湿半径和Ma 数对液滴内Marangoni 对流稳定性的影响。结果发现:只有当液滴的接触角减小到某一临界值以下时,液滴内才产生Bénard-Marangoni 对流涡胞,涡胞呈“花瓣”状,液滴顶点处较尖细,三相接触线附近为圆弧形,涡胞相互挤压处呈直线形。随着蒸发的进行,涡胞变短变粗。涡胞数随润湿半径、Ma 数的增大而增多。产生Bénard-Marangoni 对流涡胞的临界接触角θc 随Ma 数的增大而增大。液滴边缘处始终为热毛细对流,无Bénard-Marangoni 对流涡胞。
分类: 物理学 >> 普通物理:统计和量子力学,量子信息等 提交时间: 2018-01-02 合作期刊: 《工程热物理学报》
摘要: 质子交换膜燃料电池(PEMFC)水管理是影响其性能的主要因素之一。本文针对大电流运行的PEM 燃料电池,提出了一种基于MEA 水平衡的温度控制方法。在一定的操作压力和过量系数下,得到了基于无净电拖的PEM 电池水平衡温度,并通过三维模拟对无净电拖水平衡温度进行修正,获得了基于电池最优性能的操作温度;电池实际的操作温度控制,可以以无净电拖水平衡温度线为基础,加上一个修正量,使电池在性能良好区域运行。这种电池操作温度的控制算法简单,对电池的设计与操作优化具有参考意义。
分类: 物理学 >> 普通物理:统计和量子力学,量子信息等 提交时间: 2018-01-02 合作期刊: 《工程热物理学报》
摘要: 建立了流量分配不均下多股流板翅式换热器通用传热数学模型,并通过FLUENT 仿真和自主编程相结合的方式实现了板翅式换热器数值计算。以机载交叉式三股流板翅式换热器为例,通过与文献试验数据对比论证了数值方法的合理性,分析了变流体比热容、流体入口温度和流体流动阻力条件下流量分配不均对多股流板翅式换热器传热性能的影响。
分类: 物理学 >> 普通物理:统计和量子力学,量子信息等 提交时间: 2018-01-02 合作期刊: 《工程热物理学报》
摘要: 自然界中的尘卷风蕴含的较大能量,据此提出的一种新型类尘卷风旋转风能系统已证实能够形成稳定旋转风场。带有预旋导流叶片的太阳能聚热棚是该系统中提供热源产生旋转气流的核心部件。本文通过数值模拟结合实验研究的方法,改变聚热棚模型的尺寸参数(聚热棚半径、叶片入射角度)和加热温差,模拟得到不同条件下出口处旋转风场特征风速值的变化规律,选取出适合的聚热棚入射角度;此外,通过模拟和实验结果与相似理论综合分析得出该入射角度下聚热棚尺寸与特征风速值在不同加热温度下的曲线关系图,并给出符合火星气候条件的同类曲线,为合理预测该系统结构及运行参数,以及更进一步太空中的应用前景提供重要参考。
分类: 物理学 >> 普通物理:统计和量子力学,量子信息等 提交时间: 2018-01-02 合作期刊: 《工程热物理学报》
摘要: 基于若干热辐射输运求解方法的一维辐射平衡和温度间断算例结果的对比分析,提出了一个由离散坐标法、P1 近似和光学厚度极限近似构建的热辐射输运解算方法库,该方法库可与再入飞行器热化学非平衡流场控制方程实现有效耦合模拟。利用该方法库模拟了60km高空、马赫数35 的球头算例,计算表明热辐射对高温流场具有显著的“冷却”作用;辐射传热与对流传热水平相当,流场非耦合热辐射计算的辐射热流将高出耦合计算值27%,此类飞行条件下的数值模拟研究应当考虑热辐射耦合效应。
分类: 物理学 >> 普通物理:统计和量子力学,量子信息等 提交时间: 2018-01-02 合作期刊: 《工程热物理学报》
摘要: 针对工程中的反问题,以POD(最佳正交分解,Proper Orthogonal Decomposition)技术为基础设计了一种反问题的低阶计算模型,通过采集到的有限输出结果,仅采用简单的非线性规划与插值法即可求解该模型,大幅度地降低了工程中的反问题的求解难度与计算时间。由于模型求解过程不涉及原物理问题的控制方程,因此,该模型在实际中具有一定通用性。以圆管内强制对流换热问题为应用实例,结果表明,基于一些热电偶测量的温度数据,低阶反问题计算模型能够较精确地反算出未知的流体进口温度与圆管外壁热流密度,与真实值相比仅相差1.0%左右。此外,与经典的共轭梯度法相比,低阶反问题计算模型的计算速度可提高1200 倍以上。
分类: 物理学 >> 普通物理:统计和量子力学,量子信息等 提交时间: 2018-01-02 合作期刊: 《工程热物理学报》
摘要: 本文利用随机泡沫数目守恒模型对均质多孔介质内泡沫液渗流过程的入口效应进行了数值研究。随机泡沫数目守恒模型仅利用两个参数:泡沫生成速率Kg 与最大泡沫个数n∞,来描述多孔介质内非稳态驱替过程中泡沫的生成和发展。采用IMPES方法对二维介质内泡沫两相渗流过程的控制方程组进行求解,基于驱替过程中液相压力、液相饱和度及气泡密度分布等参数的分析,对泡沫驱替过程的入口效应进行了详细研究。结果发现,增大泡沫生成速率Kg,泡沫渗流过程的入口效应减小;而增大参数n∞,虽可提高驱替压差,但对多孔介质入口段各参数的分布规律影响不大。
分类: 物理学 >> 普通物理:统计和量子力学,量子信息等 提交时间: 2018-01-02 合作期刊: 《工程热物理学报》
摘要: 依据涡旋流动强化传热技术,变传统直流道的梅花形支撑孔板为螺旋流道的梅花形支撑孔板,进而设计出一种新型螺旋梅花形孔板换热器,建立了相应的数学模型,并对其传热与流动特性进行了仿真计算。通过与梅花形孔板换热器的对比分析,展示了新型换热器壳程强化换热机理,并进一步探索了螺旋流道的螺旋角对新型换热器的影响。计算结果表明:在研究范围内,新型换热器壳程平均对流换热系数高于传统换热器,但同时壳程压降也相对应增加,在一定雷诺数范围内新型换热器综合性能参数优于传统换热器。当螺旋角为27 º、雷诺数小于19672 时,其综合性能比传统换热器较佳;探究了不同螺旋角的影响,发现螺旋角越大,新型换热器压降越大,同时换热能力也越强。
分类: 物理学 >> 普通物理:统计和量子力学,量子信息等 提交时间: 2018-01-02 合作期刊: 《工程热物理学报》
摘要: 基于某轴对称排气系统,建立了一种小中段偏径比(Sm/D)、出口偏径比(So/D)大于0 的双S形二元排气系统模型。该双S形二元排气系统在除了上方探测面0°到20°的角度范围内,所研究的其余方位角均做到了喷管型面对排气系统内部涡轮等高温部件的遮挡。通过数值计算研究了双S形二元排气系统的推力和红外特性,并与基准轴对称排气系统进行了对比。结果表明:小中段偏径比和大长径比使双S形二元排气系统避免了推力损失,相比基准轴对称排气系统,该双S形二元排气系统的推力增加了0.2%;双S形二元排气系统的红外辐射强度在侧向探测面上最小,在上方探测面最大;相比基准轴对称排气系统,双S形二元排气系统在0°方位角降低了97%以上,在侧向、上方和下方探测面90°方向分别降低了62.1%、26.1%和34.9%。
分类: 物理学 >> 普通物理:统计和量子力学,量子信息等 提交时间: 2018-01-02 合作期刊: 《工程热物理学报》
摘要: 液滴蒸发机制目前引起人们广泛重视。通过研究纳米颗粒质量溶度为0.05%的Al2O3液滴在铁表面和玻璃表面的蒸发过程,发现液滴在铁表面蒸发时呈现4 种蒸发形态:定接触线形态、定接触角形态、粘滑形态和不稳定形态;而在玻璃表面的蒸发只有不稳定形态。主要原因是液滴在铁表面蒸发时,固-液表面张力更大,形成定接触线蒸发形态;随着蒸发进行,液滴温度下降,气-液表面张力变大,因而产生粘滑形态。
分类: 物理学 >> 普通物理:统计和量子力学,量子信息等 提交时间: 2018-01-02 合作期刊: 《工程热物理学报》
摘要: 本文以热响应法测量航天器微重力条件下贮箱推进剂剩余质量为背景,建立了航天器贮箱内外热环境耦合作用下的整体热分析模型,通过将航天器贮箱外部热环境视为第二类浮动热边界条件,实现贮箱气液两相分布下的热分析解耦计算,为热响应法提供精确的温度场计算方法。采用该方法,针对热响应法测量微重力条件下某航天器贮箱内部推进剂质量所需的温度场分布,通过数值仿真获得了空间在轨阶段,热响应法加热工作时贮箱内外热环境整体耦合下的温度场分布,并依据特定检测点的瞬态温度变化,反演得到了剩余推进剂的质量。研究发现采用热响应法测量推进剂质量时,贮箱温度场不仅受贮箱内部加热影响,在轨外部热环境也会明显影响贮箱壁面温度的均匀性。
分类: 物理学 >> 普通物理:统计和量子力学,量子信息等 提交时间: 2018-01-02 合作期刊: 《工程热物理学报》
摘要: 采用SST k - ω模型对冷却条件下超临界压力CO2 在水平管内的对流换热进行了数值研究,分析了流体物性、热流密度、直径以及浮升力等对其在拟临界点附近的流动换热特性的影响,并从场协同的角度分析了超临界压力CO2 的传热机理。结果表明:浮力效应使流体在流动截面上出现温度场不对称和二次流现象;下壁面的对流换热系数比上壁面先达到峰值,但换热系数小于上壁面;增大热流密度对换热系数的影响较小但能够使换热系数的峰值向入口段移动;增大热流密度和增大直径能够增强浮力效应对流体换热特性的影响;场协同原理可以解释同一截面处的换热不均匀现象。
分类: 物理学 >> 普通物理:统计和量子力学,量子信息等 提交时间: 2018-01-02 合作期刊: 《工程热物理学报》
摘要: 大气中水蒸气会影响气溶胶颗粒的生长演化动力学特性,从而改变其环境效应。当前,对包含有机组分气溶胶颗粒与水相互作用机理的认识还很局限。本文建立了纯有机气溶胶和有机-无机混合气溶胶颗粒水溶特性研究分子动力学模型,分别模拟了不同温度条件下不同卤化钠盐(NaI/NaCl/NaF)对丙二酸(C3H4O4)团簇水溶特性的影响情况。重点分析了各影响因素作用下团簇结构和气粒界面特性。结果表明,温度升高,C3H4O4-H2O 团簇相继出现分层结构和混合结构。加入40 个卤化钠分子后,水分子对初始团簇溶解程度的排序为40 NaF < 40 NaCl < 0 NaX < 40 NaI,且差异随着温度的升高而变大。高温(T=300K)时,各种团簇的表面均包含C3H4O4分子和H2O 分子,且C3H4O4分子的疏水基朝向气相一侧。
分类: 物理学 >> 普通物理:统计和量子力学,量子信息等 提交时间: 2018-01-02 合作期刊: 《工程热物理学报》
摘要: 本文采用自行搭建的一套液态镓铟锡回路,并通过合理地设计液膜生成装置,开展了考虑液膜出口流速、水平磁场强度影响的金属液膜铺展特性实验研究。实验中采用高速摄像法并引入测量微小位移的高精度激光位移传感器获得了大量的金属液膜厚度特征数据。实验结果表明:金属液膜的波动特性随着Re数的增加而逐渐增大,波动从二维波转变成三维波,且高频率的波动逐渐占主导地位,而磁场的增强具有使液膜表面波趋于稳定的效果。