纳米氩颗粒导热性能的非平衡分子动力学模拟

为了研究尺寸变化对纳米颗粒导热的影响,采用非平衡分子动力学模拟方法研究了固定原子壁面边界条件下,平均温度在45 K、边长为3.186～12.744 nm的立方形和半径为4.248～10.62 nm的球形2种纳米Ar颗粒的热导率,并与其他研究者的结果及薄膜的模拟值进行了对比.模拟结果表明,在固壁边界条件下, 2种颗粒的热导率均随着尺寸的增加而趋向块体值,但均小于相同厚度、相同边界条件的Ar薄膜的热导率;球形颗粒的热导率小于边长与其半径相等的立方形颗粒的热导率.     

多孔颗粒床阴燃着火实验研究与数值分析

对发生在多孔颗粒床的阴燃着火过程进行了实验研究，针对最常见的加热方式热接触，设计了平板加热的实验模型，实验表明，长时间的缓慢升温后突然出现温度的跃升是阴燃着火的基本特征，采用有限区域临界着火理论进行了数值模拟计算，得出了发生阴燃着火的临界现象的规律，主要包括：（1）燃料床尺寸不变时，如果临界热流密度增加，则临界环境温度降低，临界点燃温度增高；（2）环境温度不变时，如果临界热流密度增加，则燃料床的临界尺寸减小，临界点燃温度增高；（3）热流密度不变时，如果环境温度较高，则点燃的临界尺寸较小，同时临界点燃温度较高，以上结论与实验结果一致。     

气固两相圆湍射流中湍流调制的数值模拟

对空间发展的气固两相圆湍射流进行了双向耦合的大涡模拟,系统地给出了不同颗粒尺寸和不同气载比时颗粒相对气相圆湍射流的调制规律.结果表明: 在下游区域,所有尺寸的颗粒均使气相湍流削弱,而在上游区域,颗粒对气相的调制存在临界尺寸.该临界尺寸随颗粒材料密度的增加而减少,而气载比的增加会加剧颗粒对气相的调制程度.     

铁电颗粒的尺寸效应

应用具有长程相互作用的横场伊辛模型模拟了铁电颗粒,考察了尺寸和长程相互作用对铁电颗粒的极化和相变的影响．我们得到的结论是：1．随着铁电颗粒尺寸的减小和长程相互作用的增强．铁电颗粒的相变温度降低,同时发现铁电颗粒存在一个临界尺寸,当铁电颗粒的尺寸小于临界尺寸时,铁电颗粒将不会有铁电相到顺电相的相变．且此临界尺寸随长程相互作用的增强而变大．2随着长程相互作用的增强,铁电颗粒的极化强度增大,在相同的条件下,晶格中心点的极化强度总是大于晶格边上的格点的极化强度．     

基于离心模型试验的砂土管涌特性研究

根据离心模拟技术的特点,运用自行研制的离心模拟试验装置,对几种不同颗粒组成的砂土进行了1g重力加速度和Ng离心加速度下的室内管涌试验.在相同试验容器内进行相同颗粒含量、相同密度和相同尺寸的砂土常规试验和离心模拟试验.砂土离心模拟试验结果表明:离心模拟技术可以用来模拟砂土的管涌特性;砂土在Ng离心加速度下的临界水力梯度与1g重力加速度下的临界水力梯度之比为0.8~1.0.     

纳米流体在回路型重力热管中的沸腾传热特性

对回路型重力热管蒸发段中氧化铜-水纳米流体的沸腾传热特性进行了试验,分别讨论了纳米颗粒的质量分数wCuO,工作压力p等参数对沸腾换热系数和临界热流密度的影响.结果表明：母液中添加适当浓度的纳米颗粒可以同时强化沸腾换热系数和临界热流密度;工作压力对沸腾换热系数有显著影响,而对临界热流密度的影响十分微弱;热管蒸发段的临界热流密度随wCuO的增加而增加,在wCuO>1.0%后保持稳定;而沸腾换热系数也随wCuO的增加而增加,在wCuO>1.0%后反而逐渐降低.临界热流密度强化机理主要来自于纳米颗粒在加热表面形成的吸附层;而沸腾换热系数强化与吸附层和纳米流体自身物性变化均有关系.     

矩形窄通道内CHF点的数值模拟

采用VOF多相流模型,运用CFD软件对矩形窄通道内临界热流密度(CHF)进行了数值模拟.分析了通道内流型变化,并绘制流型图.对影响临界热流密度的因素进行了研究,与相同工况下试验结果进行了对比,证明了模拟结果的可靠性.结果表明:与常规通道相比,矩形窄通道内流型只有泡状流、弹状流和环状流,受通道尺寸限制,汽泡生长、合并不充分;临界热流密度随质量流速的增加而增加,随L/De的增大不断减小;入口过冷度对于临界热流密度影响可忽略;在相同的通道尺寸及入口条件下,上升流的临界热流密度比下降流略大,并随着质量流速增加,流向影响逐渐缩小.     

高速压制粉末散体空间分形维数及热传导

基于分形理论,利用粉末散体空间的堆积密度、粉末颗粒的密度和孔隙介质的密度,推导出了计算粉末散体空间分形维数的公式;利用等效热阻法建立了粉末散体空间有效热导率的串联分形模型,并给出了考虑热辐射条件的有效热导率的计算公式.通过分形维数和有效热导率计算公式的函数曲线,分析了堆积密度对分形维数以及分形维数、温度对有效热导率的影响,结果表明：粉末散体空间分形维数随堆积密度增大而增大,有效热导率随分形维数增大而减小,随温度升高而增大.     

阳离子类型对混凝土中钢筋腐蚀临界氯离子浓度的影响

选用4种常见化冰盐KCl,NaCl,CaCl2和MgCl2,应用半电池电位法、电化学阻抗谱、电化学滴定与X射线衍射分析等方法,研究了阳离子类型对混凝土中钢筋腐蚀临界氯离子浓度的影响,利用半电池电位和腐蚀电流密度分别判定钢筋的起始腐蚀.结果表明:阳离子类型影响临界氯离子浓度,临界氯离子浓度的相对大小与其表征形式有关.以游离氯离子质量分数表征时,wf(MgCl2)＜wf(CaCl2)＜wf(NaCl)＜wf(KCl);以c(Cl-)/c(OH-)表征时,cKCl(Cl-)/cKCl(OH-)≈cNaCl(Cl-)/cNaCl(OH-)＜cCaCl2(Cl-)/cCaCl2(OH-)＜ cMgCl2(Cl-)/c MgCl2(OH-);以总氯离子质量分数表征时,wt(KCl)≈wt(NaCl)＜wt(MgCl2)＜wt(CaCl2).     

探针法测量水稻秸秆热导率

在分析探针法测量原理的基础上,采用探针法测量秸秆的热导率,并探讨了秸杆密度、含水率和温度对其热导率的影响.结果表明,秸秆热导率随着秸秆密度、温度和含水率增加而增大,与三者之间基本呈线性关系.根据试验结果总结出计算秸秆热导率的经验公式.     

Least dissipation principle of heat transport potential capacity and its application in heat conduction optimization

In the viewpoint of heat transfer,heat transport potential capacity and its dissipation are defined based on the essence of heat transport phenomenon,Rspectively,their physical menings are the overall heat transfer capability and the dissipation rate of the heat transfer capacity.Then the least dissipation principle of heat transport potential cpacity is presented to enhance the heat conduction efficiency in the heat conduction optimization .The principle is, for a conduction process with the constant integral of the thermal conductivity over the region ,the optimal distribution of thermal conductivity,which corresponds to the highest heat conduction efficiency ,is characterized by the least dissipation of heat transport potential capacity .Finally the principle is applied to some cases in heat conduction optimization.     

Least dissipation principle of heat transport potential capacity and its application in heat conduction optimization

The heat conduction following the Fourier law widely exists in nature and engineering. Usually, the thermal resistance is applied to evaluating the perform-ance of the heat conduction, i.e. the less resistance corre-sponds to the better performance. Therefore, the heat conduction is often enhanced by means of using high conductivity materials or reducing the thermal contact resistance. The more general performance criterion is the heat duty for the given temperature difference DT, or the temp…     

新疆沙漠砂有效导热系数的测定

为了给新疆沙漠油气输送管道的设计提供基础依据。采用准稳态平板尖对新疆塔里木沙漠砂的有效导热系数进行了实验研究，测量了冻结和非冻结条件下，不同含水率和不同容重的沙漠砂的有效导热系数，实验结果表明，无论是冻结还是非冻结条件下，沙漠砂的视热导率主要受到含水率的控制，在冻结条件下含水率的影响量一些，此外，为了提高测量效率，为准稳态平板导热仪配置了计算机数据采集和处理系统，并依据我们提出的一个实用的准稳态判据，实现了数据的自动测量和处理。     

地表温度异常机理及热红外遥感监测——以河南焦作煤层气富集区为例

在地表能量辐射平衡理论分析的基础上,从岩石热传导、土壤热传导以及煤层气储层影响热导率等方面分析了地下热传导,探讨了地球内部热量传递导致地表温度异常的原因.选择河南焦作煤层气富集区作为热红外遥感监测靶区,运用ASTER热红外遥感数据进行温度反演.首先利用大气辐射传输模型MODTRAN 4进行大气校正获得大气透过率,然后根据NDVI计算地表比辐射率,最后采用分裂窗简化算法反演地表温度.结果表明: 研究区温度反演最低为296.62K,最高为302.67K,部分研究区呈现显著温度异常.通过分析该区域温度异常的不同原因,注意到富含煤层气对应的靶区呈现温度异常,根据地下热传导机理,据此推断该靶区温度异常是由于地下煤层富含煤层气从而导致地下热导率低于周围地层的热导率所致,该结论仍需要应用其他手段进一步验证.     

地表温度异常机理及热红外遥感监测——以河南焦作煤层气富集区为例

在地表能量辐射平衡理论分析的基础上,从岩石热传导、土壤热传导以及煤层气储层影响热导率等方面分析了地下热传导,探讨了地球内部热量传递导致地表温度异常的原因。选择河南焦作煤层气富集区作为热红外遥感监测靶区,运用ASTER热红外遥感数据进行温度反演。首先利用大气辐射传输模型MODTRAN 4进行大气校正获得大气透过率,然后根据NDVI计算地表比辐射率,最后采用分裂窗简化算法反演地表温度。结果表明:研究区温度反演最低为296.62K,最高为302.67K,部分研究区呈现显著温度异常。通过分析该区域温度异常的不同原因,注意到富含煤层气对应的靶区呈现温度异常,根据地下热传导机理,据此推断该靶区温度异常是由于地下煤层富含煤层气从而导致地下热导率低于周围地层的热导率所致,该结论仍需要应用其他手段进一步验证。     

聚苯乙烯掺量对石渣粉混凝土性能的影响

系统测试聚苯乙烯掺量对石渣粉混凝土干表观密度、28 d抗压强度和传热系数的影响程度和规律,以及其砌块和墙体的相关物理、力学和热工性能.试验数据表明,掺加聚苯乙烯在一定程度上降低了石渣粉混凝土干表观密度和传热系数,但28 d抗压强度有较大幅度降低.通过改变成型工艺和调整配合比,与基准砌块相比,掺聚苯乙烯的石渣粉混凝土空心砌块强度可增大,墙体传热系数K≤2.0 W·(m2·K)-1,可满足夏热冬暖地区节能50%的要求.当单掺聚苯乙烯时,可在一定程度上降低混凝土的导热系数,从而提高空心砌块壁肋的热阻,降低砌块墙体的传热系数,但砌块墙体传热系数降低幅度不大,需进一步采取其他配套措施.     

非均匀多孔介质中导热过程

采用控制容积法和界面调和平均导热系数以及图形处理方法,对典型非均匀多孔介质Sierpinski地毯中的导热过程进行分析与模拟计算.结果表明:实际多孔介质中温度与热流分布是不均匀和不连续的,内部结构是影响温度分布和热量传递的主要因素,其影响程度与骨架和孔隙的导热系数、孔隙的大小和分布有关;温度梯度在孔隙中明显变大与孔隙处导热系数很小相对应;热流在孔隙和骨架交界处的局部区域中明显变大,尤其是在方形孔隙的角部出现热流峰值,这与温度发生突变的位置点相对应.研究结果可以推广到更为复杂的非均匀多孔介质的场合,可以进一步认识非均匀多孔介质中的导热规律,为工程计算提供更精确的计算方法.     

Constructal entransy dissipation rate minimization for ＂disc-to-point＂ heat conduction

Based on constructal theory,"disc-to-point" heat conduction is optimized by minimizing the entransy dissipation rate whereby a critical point is determined that distributes the high-conductivity material according to optimized radial or branch patterns.The results show that the critical point is determined by the product of the thermal conductivity ratio of the two materials and the volume fraction of the high-conductivity material allocated to the entire volume.The notion of optimal heat transfer performance can be attributed to the disc based on the entransy dissipation extremum principle.Comparing the results based on EDR minimization (entransy dissipation rate minimization) with those based on MTD minimization (maximum temperature difference minimization),one finds that the performance derived from the two optimization procedures are different.When the product of the thermal conductivity ratio and volume fraction is 30,the critical point of the former procedure is that for which the nondimensional radius of the disc equals 1.75,while that of the latter procedure is that for which this radius of the disc equals 2.18.Comparing heat transfer performances from the two procedures,the mean heat transfer temperature difference is decreased more for the former procedure thereby receiving an improved performance quota.     

Ni/Al层合结构热传导性能的非平衡分子动力学研究

采用非平衡分子动力学方法研究了[111]方向的Ni/Al层合结构的热传导性能.首先模拟了温度为300 K下[111]方向Ni/Al层合结构的热传导,通过分析界面处的声子态密度,发现交换热冷浴位置之后,层合结构的热参数基本没有变化,说明热冷浴的位置对结果影响不大.其次讨论了300 K下单层的Ni/Al层合结构的尺寸效应,计算结果表明随着系统尺寸的增大,界面热阻值逐渐减小并趋于平缓,并分别讨论了Ni和Al的热导率的尺寸效应;采用外推法计算了无限大系统下Ni和Al的声子热导率以及声子平均自由程,结合Wiedeman-Franz定律计算了Al和Ni的电子热导率,得到了Al和Ni的总热导率,并与实验值进行比较,结果与实验值在同一量级.然后讨论了传导方向为[001]和[110]时层合结构的界面热传导性,并和[111]方向的结果对比,发现界面热阻具有明显的各向异性.最后讨论了双周期层的Ni/Al层合结构的热传导性能,结果表明最靠近热浴的界面温度跳跃值最大,对应的界面热阻值最大,即对层合结构的热传导性能影响最大;与相同长度的单周期层结构对比,发现双周期层结构的热导率明显要小,因此可以通过增加材料的层数来提高隔热效果.     

高功率短脉冲激光照射下生物组织内的热传导研究

采用响应时间为1μs的超小型薄膜铂热电阻温度计及日本YOKOGAWA DL2700高速数字示波器，对微秒量级脉冲激光照射下离体动物组织内的热传导进行了实验研究，结果发现：在激光脉宽较短时，组织内出现了非傅时叶导热现象，脉宽越短，组织厚度越薄，非傅时叶导热特征越明显，功率密度和光斑直径只影响温度上升的高低，对是否会出现非傅里叶导热没有影响。