以生产气化焦炭或半焦的中低温炼焦技术有利于拓宽炼焦煤资源、降低炼焦能耗。本文基于物料平衡与能量平衡,对以供热煤燃烧为热量来源的新型炼焦系统进行了性能分析,同时提出了新型炼焦系统的性能评价指标E_（HG）,通过比较不同温度下的E_（HG）,发现当炼焦温度在650℃至700℃之间时,E_（HG）迅速增大,系统能耗迅速增加,选择低于650℃的炼焦温度...
优化匹配出口阻抗是热声制冷机获得最佳性能的关键点之一。本文提出了一种电机调相式热声制冷机方案,它利用直线发电机提供热声制冷机高效工作所需的相位,同时回收制冷机出口膨胀功并转换成电能,提高整机效率。与现有技术相比,本方案的热声制冷机具有制冷效率较高、结构简单的优点,适用于冷量比较大、制冷温度较高、膨胀功相对较多的情形。此外,...
本文采用分子动力学模拟方法溅射制备和理想化建模得到调制周期为1.8 nm铜/3.6 nm金的纳米涂层样本,并研究涂层结构在温度梯度作用下的相关特性。结果表明不同纳米涂层在过渡界面处均存在共格生长界面层结构,其中溅射制备得到的涂层中存在一定的空位缺陷。这些缺陷将阻碍纳米涂层中的能量传递。同时共格生长界面层中的晶格失配和空位缺陷使得过...
着眼于获取电石炉气高效经济利用方案,本文从多角度对比分析了电石炉气生产二甲醚、低碳混合醇和费托合成三个工艺系统。通过Aspen Plus模拟三个工艺,获得物料转化及能量消耗数据。结果表明,二甲醚工艺系统碳收率较高,费托合成工艺系统的综合能耗和综合碳排放较低,综合考虑产品产率、单位/多产品综合能耗和单位/多产品综合碳排放,低碳混合醇工艺...
本文采用菲涅尔公式,分析了光线在穿过不同介质时入射角透射率的影响,发现光线中s偏振光的透射率总小于p偏振光,且随入射角的增大下降较快,故以s偏振光的透射率作为菲涅尔透镜的优化目标。依据斯托克斯倒逆关系推导出三棱镜对s偏振光的＂最优透射条件＂,并以此为依据,对平板式菲涅尔透镜进行了优化。最后,对不同曲面菲涅尔透镜的透光率做了比较...
针对某多级低反力度吸附式压气机末级静子较薄,存在叶片抽吸结构设计困难的问题,设计了三种叶型构型——传统双圆弧叶型、优化叶型以及串列静子作为末级静子主流区叶型备选方案。借助数值模拟的方法,详细对比分析了三种构型方案的变工况性能及其内部流场结构特点。结果表明,当叶型扩压因子超出常规设计范畴时,传统双圆弧叶型设计点处于损失急剧...
自由圆湍射流的稳定性分析依赖于收集射流界面演变的定量信息：射流表面微细结构。运用高速摄影及显微技术设计实验,对微孔圆柱液体射流表面波进行捕捉。讨论了高速摄影参数对射流捕捉能力的影响。运用谱方法对射流图像作后处理研究,对比分析了谱方法及其算法参数对处理结果的影响。基于所捕捉射流图像选用Burg法对射流表面波长进行测量,并对Bur...
数值研究了航行体表面等压气膜非定常发展过程及流场旋涡结构。结果表明,等压气膜可分为气相区、混合相区、尾部泄漏区等三个部分,斜孔排气时其轴向、周向尺寸明显增大,气膜轴向推进快、覆盖范围广;在横流与气流间的相互作用下,气相区呈＂沙漏＂状,排气孔附近存在马蹄涡、绕流分离涡、反向旋涡对等旋涡结构;混合相区以回射流动为特征,膜尾滞止高...
鼓包前缘叶片具有特殊型式的前缘。本文对所选的初始叶型进行鼓包前缘造型,采用三维CFD数值模拟方法,探究鼓包前缘叶片对环形叶栅气动性能的影响,并初步探寻鼓包前缘叶片对流场的影响机理及规律。计算结果表明：在大攻角的情况下,鼓包前缘叶片可以明显改善环形叶栅的流场结构,减小叶栅分离区范围,可使总压损失系数减小约15%。环形叶栅势流区近S1...
流化床干燥过程中床料物质属性和流动状态发生改变较大,单一的压力测量难以提供过程的全面信息。本研究将压力和电容层析成像（ECT）结合,用于干燥过程在线监测,探究不同工况下流化床的波动特性及不同参数对干燥过程的影响。结果表明,压差频谱分布可以反映颗粒密相和气泡相的波动特征;电容层析成像可以用于测量床料湿度和浓度分布。压差和电容层...
喷雾过程中,液滴蒸发涉及液滴与周围环境的传热、传质以及动量交换,是影响喷雾效果的重要因素。本文针对单个液滴的蒸发过程,假设液滴内部温度符合三次多项式分布,建立了一种可反映液滴内部温度分布且计算简单高效的新型液滴蒸发液相模型。以Decane油滴蒸发为例,对比了集总参数液相模型、二次多项式温度分布液相模型与三次多项式温度液相模型对...
相比于传统相机,光场相机不仅可记录投射到相机探测器上光线的强度,而且能分辨光线的方向。本文在光场成像技术基础上,提出一种基于单光场相机的火焰三维温度场测量新方法。建立了基于光场成像的火焰辐射正向计算模型,追迹了燃烧火焰投射到光场相机探测器上每个像素对应的辐射光线,并用源项六流法（SSF）计算了对应光线的辐射强度,获得了光场相...
本文研究单个胶凝原油颗粒在水力悬浮输送过程中的运动规律,分析了运动规律对不同影响因素的敏感性。在模型建立过程中连续相采用k-ε湍流模型,胶凝原油颗粒采用DPM模型,并采用修正后的水-胶凝原油颗粒曳力系数进行计算,得到不同条件下胶凝原油颗粒的运动轨迹和y方向速度,同时通过实验验证模型的正确性,并对颗粒粒径、颗粒密度、释放位置、颗粒初...
实现了离散统一气体动理学格式（DUGKS）与浸入边界（IB）方法的结合（IB-DUGKS）。通过Strang-splitting方法来引入外力,提高计算的稳定性。每一时间步先计算得到不考虑边界时的流场预估速度,通过多重直接力的方法计算受力,并对预估速度进行修正,使之满足无滑移边界条件。该方法结合了DUGKS与IB两者的优点。并且对于Taylor-Green涡、圆柱绕流及...
对内径范围为15 mm到65 mm的垂直下降管内的空气-水两相流的摩擦压降进行了实验研究。实验在常温下进行,实验压力为0.168~0.278 MPa,液相与气相的折算速度分别为0.127~2.349 m·s^-1和0.013~15.401 m·s^-1,得到了1112个不同工况条件下的垂直下降管内两相流摩擦压降的实验数据点,并以本次实验数据为基础对现有文献中的两相流摩擦压降计算关联式进...
本文采用直接数值模拟方法（DNS）研究了单相槽道流动问题.采用联合密度函数对近壁面区域内脉动速度分量进行了象限分析,同时,对脉动速度进行了概率密度分析及频谱分析,从而对近壁区域内流动的概率事件,速度概率分布及不同频率的涡对速度场的影响有了清晰的认识。研究发现,方向性事件主要集中在对数层以下,低频涡对于流向和法向脉动速度的贡献随...
通过理论分析与数学推导,提出一种新的适用于管内气液两相流摩擦压降计算的模型。根据该计算模型,对螺旋管内水-水蒸气沸腾两相流摩擦压降实验数据进行关联,发现基于一种螺旋管实验数据所建立的摩擦压降关联式,在螺旋几何参数修正的条件下,能准确地预测相近工况范围内另一种螺旋管内的两相流摩擦压降;与不同学者的实验数据和关联式进行比较,本文...
水平井技术已成为稠油油藏开采中的一项重要技术被广泛应用。在理论和数值研究中使用较多的井筒线源模型,假定水平井段湿蒸汽参数不变,没有考虑湿蒸汽在井筒内传热传质的变化对油藏吸汽的影响。为进一步完善注蒸汽模型,本文以筛管水平井为例,建立了井筒与储层数值模型,研究了注蒸汽采油启动阶段的油、水、汽三相在井筒和油藏中流动与传热规律,分...
熵产率分析在能量转化系统的优化中有着广泛的应用,本文利用熵产率分析探究了光合细菌生物膜反应器运行条件的方法,通过模拟得出了光合细菌生物膜反应器内光合细菌葡萄糖消耗速率和氢气生成速率以及产氢过程中流动、传热、传质等因素引起的熵产率,分析了培养液流速、温度、底物初始浓度等运行条件对熵产率大小和反应速率的影响,最后提出了一个评...
针对人字形波纹板流道内蒸发换热过程进行了三维建模和数值模拟,研究了不同波纹倾角下人字形波纹板蒸发换热时流动及换热特性,并与单相流换热特性进行了对比。结果表明,蒸发相变对人字形波纹板内流体的流动形态影响不大,波纹倾角对人字形波纹板表面气相体积分数分布影响较大;相同波纹参数下,蒸发换热换热系数比单相流换热换热系数提高20%~100%;...
圆管内液态铅铋合金的强制对流换热特性研究对加速器驱动的次临界核能系统的发展具有重要意义。运用大涡模拟方法,对恒热流密度条件下三维圆管内液态铅铋合金强制对流换热特性进行了数值计算,对比发现模拟结果和实验数据及关联式吻合良好。对比了不同入口速度条件下流场的速度和温度分布、传热Nu数、无量纲时均温度、无量纲均方根温度和湍流涡分...
本文通过数值模拟的方法对不同开槽孔结构对壁面的流场分布和冷却效率进行了研究,综合考虑固体内部导热和壁面表面对流换热的耦合传热特性,研究了开槽锥形孔和开槽圆柱孔对下游壁面冷却效果的影响。结果表明：在流速比V_r=0.5时,开槽锥形孔的冷却气能更好的被压覆在冷却壁面上,且有较大的横向扩展,对整个下游壁面有较好的冷却效果。
不同材料间由于共振频率不匹配使得其表面波不能耦合,进而使得近场辐射换热强度较相同材料间有所降低。超材料的发展为近场热辐射的可调控性开辟了新的通道。本文利用涨落耗散定理和并矢格林函数研究了两种不同的电磁超材料间近场辐射特性,通过调节两种材料的强可调控特性来调节近场辐射热流,克服由于共振频率不匹配产生的不同材料间辐射换热降...
在数据中心热管理与节能的研究当中,如何降低数据中心制冷能耗是目前研究的热点问题之一,对数据中心热量传递的建模和温度分布的求解是解决此问题的前提和关键点。采用计算流体力学模拟数据中心内的流动与传热过程耗时较长,不适合用于数据中心热管理的实时自动控制系统。本文通过研究各机柜负载和空调出风温度变化对数据中心温度场的影响,将数据...
换热器表面结霜会造成热阻增加、空气流道堵塞等危害。本文对水平冷面上霜层生长过程进行数值模拟。结果显示：霜层平均高度和密度均随时间增长,冷面前沿处水蒸气浓度高,相转移速率快,霜密度较大;霜层内部热传递以导热为主,霜层外以对流换热为主,霜层界面处温度曲线出现拐点。模拟结果与实验结果的对比显示：霜层平均高度90%以上的数据在-15%到...
风的作用使海浪发生破碎进而在海水上方形成稳定的水平均匀气泡层,并在海水与大气之间形成粗糙海面。本文采用Monte-Carlo法模拟蓝绿波段的漫射光在含气泡水层介质内的传播过程,在自然水体对光的吸收和散射基础上,分析浓度随风速变化、沿重力方向非均匀分布的气泡层以及粗糙海面对蓝绿光穿透特性影响。研究结果表明粗糙海面对透射能量的分布占主...
通过有限元方法分析计算了高填充型复合材料面心立方和紧密堆积单胞模型的等效热导率。模拟研究了填料的填充量、填料的热导率和填料间接触面积的相对大小对复合材料等效热导率的影响。结果发现高填充量的面心立方复合材料可以获得较高等效热导率,大小颗粒混合填充的紧密堆积复合材料能够更大幅度地提高等效热导率。并且当填充颗粒之间出现接触...
液滴的流动蒸发换热是一个即常见又基础的问题,对液滴的流动蒸发换热进行准确的描述对许多工程实际及科学研究都有很重要的意义。对于这样一个多相、多组分输运的物理过程,本文使用VOF方法对液滴形态进行描述,建立动力学蒸发模型对液滴的蒸发过程进行刻画,同时在气相中使用组分输运方程最大程度上还原了液滴蒸发的物理过程。本文使用所建立的数...
热电器件由于对热源要求低,因此可以用来提高太阳能发电系统的效率。in-plane型热电薄膜器件目前引起了较多学者的关注,本文针对热电薄膜器件的结构进行了改进。通过在热电薄膜中插入电极,使得更多的热量可以通过热电薄膜传递。结果表明改进后的结构可以有效提高热电器件的效率。减小单段热电薄膜的长度是提高效率的有效途径。增加电极长度可以...
采用非平衡分子动力学的方法,基于AIREBO势函数描述碳-碳原子间的相互作用,对双壁碳纳米管管间添加碳原子的导热特性进行了模拟,与空碳管进行对比,并开展声子谱分析。模拟结果表明：1）在双壁碳管内外管间添加碳原子,会导致双壁碳管热导率降低。2）随着添加碳原子数目的增加,碳管的热导率进一步下降;相较于沿管长均匀添加碳原子,集中在截面上添...
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