太阳能热光伏发电是太阳能利用的重要途径之一。碳纳米材料具有优异的物理化学特性,因此是极具吸引力的太阳能热光伏系统材料。本文提出一种基于碳纳米材料的全碳太阳能热光伏(CSTPV)系统,竖直排列多壁碳纳米管阵列作为吸收器;堆木头结构多壁碳纳米管薄膜作为发射器。堆木头结构使发射器在两种偏振条件下都具有与光伏电池能带间隙匹配的波长选择...
本文基于热导式量热仪的量热原理,引入惰性气体进行压力平衡,搭建了一个可以应用于宽温区不同压力下制冷剂比定压热容测量的系统。在该系统上,选择苯和R22在305 K到340 K温区内进行验证实验,所得的实验结果与文献报道的最大偏差分别不超过2.08%和2.31%。该系统结构简单,结果可靠,且能够适用于液态混合工质的高精度比定压热容测量。
本文从实际应用角度出发,提出了一种基于三维数值模拟的分析方法,可用于快速比较不同轴流压气机周向槽机匣的扩稳能力。在对失速机理是主流/泄漏流交界面在前缘溢出的认识基础上,确定了以动叶端区轴向动量作为衡量不同周向槽方案对压气机稳定性影响的特征量。不需对机匣处理计算到失速点,仅在光壁失速点流量下,通过比较端区轴向动量的分布即可预...
不同维耦合数值模拟对带冠涡轮的设计评估具有重要意义,能够兼顾计算效率和计算精度进而缩短工程设计周期。本文建立了考虑质量、动量、能量等关键特征且能够预测泄漏流的二维分布特征的叶冠流动低维模型,并对进口腔流动进行了针对模化。基于该模型开展了带冠涡轮多维耦合计算研究,对提出的模型和方法进行了校验。结果表明发展的叶冠模型及在其...
在课题组自行开发的结构化有限体积代码上实现了用于非定常流动计算的谐波平衡方法,采用作者发展的Block-Jacobi Rnnge-Kutta/Implicit方法求解谐波平衡方法,将其应用于单级轴流压气机的非定常计算,并将谐波平衡方法的计算结果与时间推进方法进行了对比。结果表明,谐波平衡方法能够较好地预测多排叶轮机械中的非定常流动,计算中取较少的谐波数即...
采用数值模拟的方法研究了动叶尾迹对跨声速压气机设计工况下静叶表面和下端壁分离结构的非定常影响规律。首先,采用Rotor37的实验结果验证了数值模拟方法的可靠性。通过对跨声速压气机设计工况的计算,认为定常计算和非定常计算的结果整体上是相似的,非定常计算考虑了动叶尾迹对静叶流场的影响。研究表明,动叶尾迹在向下游输运过程中经历了拉伸...
基于5阶WENO格式结合AUSM+-up通量分裂方法编制密度基有限差分数值计算程序,并对NACA 65平面叶栅在不可压和亚音速工况下的流动进行三维大涡模拟研究,计算所得翼型表面时均压力系数分布与文献中实验结果符合较好,使数值算法和计算程序的可用性得到验证。大涡模拟获得了叶栅流道内瞬态流场的细节特征,体现了高分辨率格式捕捉精细流动结构的能力。...
目前很大一部分风电场都处于复杂地形中,处于山后的背风区域具有大分离的流动特征。为把DES方法应用到复杂地形模拟中去,采用带有壁面函数的DES方法对具有几乎垂直的悬崖地貌特征的Bolund岛进行了数值模拟。计算中采用了不同密度的网格。计算采用中心差分格式。在山后的大分离区,当网格大小为山高的5%时,可以获得很好的计算结果。在模拟大分离流...
建立压力能交换器的二维非稳态数值模型,研究了进流速度v、斯特劳哈尔数St以及脉动幅度A等对孔道内旋涡运动和掺混区形成的影响。结果表明,旋涡周期性脱落是掺混区形成的主要原因,涡强越大掺混越严重;St数的增大以及A的减小将使孔道内旋涡强度增强;St数的增大将使尺寸效应明显,掺混受涡强影响小,因而对于一定孔道存在最优的运行St数。并且随着A...
本文采用SST k-ω湍流模型对环形压水室离心泵和螺旋形压水室离心泵进行了数值模拟,比较了两种泵在设计与非设计工况运行时叶轮所受的径向力,并对两种泵的压力沿叶轮出口分布进行了分析。分析结果发现,当运行在设计工况时,两泵的叶轮受力表现出周期性,螺旋形压水室离心泵的叶轮所受到的径向力相对更大,这是由于受到压水室自身设计和隔舌的影响,使...
漩涡泵运转时,其自身压力脉动问题会引起流动噪声和振动,影响设备运行可靠度,因此,需要尽可能减少旋涡泵的压力脉动问题。本文采用数值模拟分析用于汽车燃油输送的微型旋涡泵压力脉动特征,并采用随机叶片分布的方法设计了两只新的涡轮,分别采用不同的叶片分布规律,通过数值仿真研究在非等距叶片分布下压力脉动的特征。结果显示,采用非等距叶片分...
火电厂烟风通道的优化设计不完善,导致烟风煤粉系统普遍存在阻力偏大、能耗偏高等问题。烟风管道阻力主要产生于扩散管、缓转弯头以及矩形切角弯头等异形件,本文采用标准k-ε模型,利用Fluent求解器对这些异形件的流场进行了三维数值计算,得到了不同结构形式异形件的流动及阻力特性,获得了异形件优化结构及阻力范围,为烟风通道的优化设计提供了依...
本文以我国首座MW级塔式太阳能热发电示范电站的光热转化系统为研究对象。采用光线踪迹法建立了塔式太阳能电站镜场内单台定日镜光学效率模型,进而获得镜场总的光学效率。并依据塔影随时间的变化规律和集热器接收范围等因素确定了镜场布置范围。并在此基础上提出了镜场放射栅格式布置方式以及镜场优化准则,给出了我国首座MW级塔式太阳能电站的定...
弯头是火力发电厂煤粉管道和烟道的主要异形件,气体夹带煤粉或煤灰颗粒在管道中形成高雷诺数气-固两相流,存在着流动特性复杂、阻力较大、冲蚀磨损严重等问题。本文采用欧拉多相流模型以及结合了颗粒固壁反弹模型和磨损模型的DPM离散相模型,分别对弯头内的气固两相流动阻力特性与磨损特性进行了三维数值模拟。通过分析弯径比、转弯角度、截面形...
为更好地认识流场中W/O乳状液分散水滴的聚并规律,利用涡轮式搅拌槽结合显微摄像技术,对水滴中位粒径变化与相关准则数的关系进行了深入研究,提出了表征惯性力与湍流场力关系的新准则数T数,并探讨了其与分散相水滴聚并特征的关系。结果表明:当含水率为20%,Re=2500~3000时,水滴中位粒径变化显著;各含水率下,对聚并最为有利的We=750~1050;随T变化,...
根据Hord液氮环境下水翼空化实验开展数值模拟,结果显示FCM模型不能准确模拟沿水翼壁面的温度分布。然后分析低温环境下FCM模型失效原因,发现当热效应显著时FCM模型中气泡数不变假设不成立。最后利用气泡生长过程的能量方程建立了一种可同时适用于等温空化和低温空化的改进FCM模型,并利用数值模拟验证了模型的有效性,结果表明所建立的改进FCM模...
滴状冷凝过程中,存在蒸汽流动对液滴的吹扫作用,液滴在蒸汽剪切作用下克服壁面黏附变形和运动,液滴运动速度越大,冷凝传热性能越高。但是液滴在蒸汽作用下变形和运动的细节还不清晰,蒸汽速度对液滴变形和运动的影响机理还不明确。本文采用自由能格子Boltzmann方法研究了在不同蒸汽速度剪切作用下,液滴在具有不同润湿性固体表面上的变形和运动过...
单罐填充床蓄热是一种重要的高温蓄热方式,填充材料的物性和边界条件对传热性能具有重要的影响。本文利用局部非热平衡能量控制方程对单罐斜温层蓄热系统进行了数值计算分析,对换热过程中熔盐和蓄热材料之间的传热温差进行了重点研究,得到了蓄热过程中传热温差随蓄热时间、蓄热材料的密度、导热系数和熔盐的速度等参数的变化规律,为进一步分析传...
本文通过实验研究了超声波作用下不同操作温度对脉动热管传热性能的影响。实验结果表明,超声波对脉动热管的传热性能有强化作用,但超声波的强化传热作用会随着热负荷的升高而逐渐减小;超声波能有效减小脉动热管的热阻,且其减小量与操作温度有关,当操作温度由20℃增加至40℃时,超声波对脉动热管传热性能的强化作用会逐渐增强,当操作温度由40℃增...
液体相变换热是高热流密度器件冷却的有效方式。本文提出了一种适用于强化液体相变换热的纳米结构的制备与调控方法。通过热溶液法生长出的氧化锌纳米线阵列结晶优良、物质纯净,并且可以通过不同的磁控溅射方式沉积种子层实现生长不同形貌的纳米线,进而改变表面的润湿性。多步生长的方法被用来调控纳米线阵列的尺寸,实现了对表面粗糙状况、核态...
对水力直径为0.715 mm的方孔及0.86 mm的圆孔多孔扁管内液相流体对流换热特性进行了实验研究,Re数范围为50~2300,入口温度为5~45℃,加热热流密度为3~9 kW/m~2。实验结果表明,对流换热在Re=2000附近发生过渡;入口段效应明显;在Re数较小时,Nu数明显小于充分发展流动的预测值;热流密度越大、入口温度越高,对流换热强度越低。两种管型扁管的实验值变...
本文采用COMSOL Multiphysics软件对离子风强化通道内平板对流传热进行了三维数值模拟研究。文中研究了离子风作用下通道内的速度场和电场力的分布情况,同时还对比研究了三种不同流动情况下对流传热系数的变化规律。研究结果表明电场力是影响离子风强化传热效果的一个重要因素。
设计了一种新型的半导体制冷空气隙膜蒸馏系统,将具有半导体制冷的冷腔与膜蒸馏系统的热腔有机地结合起来。实验研究了半导体输入电流、冷却水流量及热液温度对通量的影响。实验表明:冷却水流量900 L/h,输入电流8 A时的冷壁温度平均为5℃,制冷面各测点的温差最大只有0.5℃,制冷面温度均匀;实验工况8~12 A,冷却水流量300L/h时,膜通量随半导体输入...
利用共轴双色飞秒激光泵浦-探测技术测量了铋(Bi)纳米薄膜的相干光学声子。采用自相关技术测量得到探测光的脉宽约为45 fs,用探测光和泵浦光的互相关信号得到泵浦光经过脉冲整形以后的脉宽约为250 fs,进而测量得到Bi纳米薄膜的对称振动模频率为2.86 THz,与自发Raman光谱的结果吻合。采用指数衰减函数与互相关信号的卷积拟合延迟时间在10 ps以内...
本文利用计算流体力学CFD技术,对内置发热圆的方腔内双扩散混合对流的振荡特性进行了数值模拟研究。发热圆为高温高浓度且位于方腔中心,低温低浓度的流体从方腔左侧底部流进,右侧顶部流出。在不同的理查德数Ri(0.001≤Ri≤1.0)和发热圆直径和方腔边长的比值S(0.2≤S≤0.6)下,利用时间历程和相空间轨迹法来量化分析方腔内部的振荡特性。研究结果...
温度是影响太阳电池性能的关键因素之一。本文采用光电耦合模型研究了温度对光子晶体型纳米结构薄膜硅太阳电池性能的影响,研究了温度对其光学吸收特性与电学特性的影响。研究发现,随着温度的升高,其光学吸收特性增强,而电学特性降低,整体转换效率降低。光学吸收的增强弥补不了电学特性的减小,因此导致整体转换效率减小。此外,我们还研究了热膨...
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