微细通道相变传热的动力学特性

研究了微细通道相变传热的动力学特性,通过引入气-液-固三相分子间产生的不连续压力及Lie对称性,获得了描述气-液接触界面的微分动力系统,并对0.6 mm×2.0 mm的矩形微槽进行了实验,获得了压力时间序列.对该序列的功率谱分析表明,在7.39 Hz以上的频段,系统出现了混沌,表明微通道的高效传热性能与系统的混沌特征有一定的关系.利用所得微分动力系统对实验中的混沌特征进行了模拟,获得了奇异吸引子相图,所得结论与实验结果一致.     

热虹吸振荡传热过程非线性特征分析

采用Wolf算法编制相应的计算机程序,对由热虹吸传热实验获得的时间序列数据进行了处理。所提取系统的最大Lyapunov指数,定量描述了传热过程的复杂性和非线性特征,是判断热虹吸传热进入混沌的重要准则,也是实现对热虹吸传热过程混沌进行预测和控制的必要参数。最大Lyapunov指数作为定量描述热虹吸传热过程混沌的重要参数,可以更加客观地反映系统内在的非线性本质特征。     

微小型多槽平板热管的流动和传热分析及实验研究

对热管内部的流动和传热传质过程建立模型，分析槽道中液体厚度和弯月面的轴向分布，液体和蒸汽的压力、汽-液界面弯月面半径的轴向变化、汽一液界面流动的相互作用以及管壁的轴向导热，通过计算得到热管的外壁面温度分布和传热性能。同时对一种微小型多槽道平板型铜-水热管进行了性能实验，理论计算和实验数据进行了比较，计算方法得到了实验验证。     

变截面通道内超音速两相流升压过程的研究

通过对超音速汽液两相流在变截面通道中的升压过程的实验研究，得到了变截面通道内超音速汽液两相流的压力分布规律。实验结果表明，变截面通道中超音速汽液两相流的压力分布与出口压力、进水流量无关，而主要的影响因素是进水温度和进汽压力，同时超音速汽液两相流在变截面通道的渐缩部分的压力可以近似认为不变，凝结激波发生在变截面通道的喉部等，这些研究结果对该技术的进一步理论研究和应用均具有重要意义。     

Y型组合式微通道多相流流动形态实验研究

微通道设备具有高效的传热、传质能力,有利于实现气液多相流的有效混合,从而提高工业应用生产效率。但对于工业应用中,形状不规则的微通道的气液两相流流动形态研究一直是微通道研究的难点。本文基于优化过的Y型组合式微通道结构,进行了复杂微通道内部全流场流动显示实验,实现了对微通道内部不同流量下的气液多相流流动形态的综合测量,获取了基于高速摄像的微通道内部气液两相流分布,对Y型组合式微通道内部流型进行判别,并对气液两相间流动规律进行了数值模拟,提取了沿流道方向的压力分布。研究以时均特征面积为指标评判了不同流型下的时均气液高效混合区域面积。结果表明,气液多相流流型会显著影响气液多相流混合剧烈程度,大大促进了气液两相流混合效果,增大了气液接触面积。     

强一致收敛条件下序列系统与极限系统的关联性

混沌动力系统是广大研究者的研究课题,而很少有研究者研究混沌中的序列系统与极限系统。在混沌动力系统的基础上对混沌中的序列系统与极限系统进行研究,先在一致收敛条件下对序列映射非游荡点进行讨论,得出序列映射不能保持到极限映射。在此基础上,引入比一致收敛更强的收敛即强一致收敛,在强一致收敛条件下,序列映射的非游荡点与极限映射具有某种保持性。同时还讨论了在强一致收敛条件下,序列映射非游荡点与极限映射非游荡点集合的包含关系,得出序列映射非游荡点上确界的极限包含于极限映射非游荡点和若序列映射非游荡点集等于全空间则极限映射非游荡点集等于全空间。对序列映射和极限映射的研究为混沌动力系统中的序列动力系统和极限动力系统的研究作出了准备。
     

基于混沌序列的DCT域数字水印算法

采用混沌动力系统中Logisitc映射数字水印的产生方式和Cox’s扩频水印的嵌入方案,提出基于混沌序列的DCT域数字水印算法．该算法将数字灰度图像进行DCT变换以及把混沌序列添加到数字图像的DCT的交流系数中,从而获得数字水印图像．对所得的数字水印图像进行添加噪声、JPEG有损压缩,以及低通滤波等处理,结果表明：基于混沌序列的DCT域数字水印算法所获得的水印对常见的图像攻击具有较好的稳健性。     

天山南坡黄水沟洪水的混沌特性分析

黄水沟洪水发生的时序、强度特征表明这一自然动力系统具有复杂性。本文以42年连续观测资料为基础,运用混沌理论,对黄水沟洪水时间序列的关联维数D_2及Kolomogorov熵等定量指标进行了计算分析,表明洪水动力系统具有一定程度的混沌特征,并提出了平均可预报时间的估计值。     

车辆减振器动力系统实验数据序列混沌现象分析

利用相位随机化产生替代数据的方法对减振器动力系统台架实验和实车实验的数据序列进行分析，并编制了相应的计算程序．结果表明，具有异常响声的减振器实测数据序列出现混沌现象，而性能良好的减振器实测数据序列没有出现混沌现象．减振器动力系统中产生混沌现象对该系统的性能产生不良影响，这为减振器设计和改进提供了理论依据．     

基于混沌吸引子的压气机失速分析

采用基于混沌理论的非线性动力系统分析方法,进行压气机压力信号时间序列分析,重构了系统的相空间,从几何角度研究系统状态变化,计算出压气机系统的最大李雅普诺夫指数为正值,由此判断系统中存在混沌,基于某型发动机节流实验中压气机失速数据,将改进的混沌吸引子预测方法与局部线性化预测方法对比,分析表明新方法可减小误差9%。     

热孤子与微细通道相变传热研究

对于微槽流动相变传热,在给出汽泡的平衡半径及初值条件的前提下,提出了汽泡在微槽中演化半径的系综公式,并在此基础上结合汽泡生长随机变量的相关性得出了汽泡在微槽道中生长满足的随机微分动力方程,由方程的定态解进一步得出了微槽中汽泡生长系统的势能及概率密度函数随半径的演化规律。根据微槽中反应汽泡热通量的热孤子表达式,从理论上获得了以核态沸腾为主的微槽相变传热计算公式。为了验证该公式的可行性,本文对具有23条平行的0.3 mm×2mm 微槽进行了相变传热实验,实验结果验证了理论计算公式的可行性。     

水在微尺度槽道中单相流动和换热研究

水在微尺度槽道中单相流动和换热的研究,是通过对其流动阻力和换热强度等的实验进行的。研究表明,在微尺度槽道中流体单相流动换热性能明显高于常规尺度槽道,而阻力系数低于常规槽道。并得到了微尺度槽道的尺寸、结构形状和流体流动均匀性对其流动和换热的影响规律。     

微肋阵通道沸腾起始点实验研究

以去离子水为工质,在质量流速G=292.8~412.2 kg/(m²·s),入口温度T_in=50.6~81.5 °C,热流密度q"=10.1~87.1 W/cm²的条件下,对圆形、菱形和椭圆形微肋阵通道内沸腾起始点特性进行了实验研究。对微肋阵通道内单相对流传热和两相沸腾传热过程的分析结果表明,壁温和压降曲线的变化趋势均可作为沸腾起始点的判定依据。通过分析各实验参数对沸腾起始点热流密度的影响趋势,发现微肋阵通道内沸腾起始点热流密度随质量流速的增大而增大,但是随着入口温度的增大而减小;在相同工况条件下,圆形、菱形和椭圆形微肋阵通道沸腾起始点热流密度依次减小。     

超临界甲烷在竖直圆管内加热的数值模拟

在超临界压力下甲烷的相变现象消失,并且物性变化非常剧烈,换热过程变得相当复杂.通过数值模拟软件FLUENT导入制冷剂物性软件REFPROP中超临界甲烷的材料模型,在准确反映超临界甲烷的热力性能和传输物性变化的情况下,采用数值模拟的方法对竖直加热圆管内超临界压力下甲烷的传热特性进行了研究.在分析不同工况下超临界甲烷换热情况的基础上,重点研究了浮升力对换热的影响,并得出了适用于甲烷的浮升力影响判别标准.结果表明:换热系数随着压力的减小而增加;当流体平均温度接近临界温度,壁面温度大于临界温度时有利于换热;在高热流密度,低质量流量的条件下容易造成传热恶化;浮升力改变了径向速度分布曲线,抑制了湍动能的产生,削弱了换热.     

三重同心套管相变传热的数值模拟与实验研究

通过数值模拟与实验,研究了三重同心套管内的相变传热过程。相变材料填充在三重同心套管的夹层内,热流体和冷流体分别在套管外层和内层中流动。根据能量守衡,运用了一种简化数值模拟方法(称为温度热阻叠代法)计算分析了三重同心套管内凝固过程。搭建了实验台,实验验证了数值模拟结果,并得出冷流体的入口温度及流量对释热量的影响规律。     

身矩形槽道内的气体滑移流动和传热分析

分析了微矩形槽道内的不可气体在速度滑移和温度跳跃区的流动和传热过程。在分析模型中,假定矩形槽道底面定热流加热,其余三面绝热,流动和换热均匀为充分发展,且处于滑移流动区。给出了截面上速度分布和温度分布的分析解,讨论了阻力持性和换热特性,并与实验结果作了比较。二者的吻合程序表明,在一定的Knudsen数范围内,传统的Navier-Stokes方程和能量方程在考虑了速度滑移和温度跳跃影响后可以描述微矩形槽道内的气体流动和传热过程。     

基于界面分子动力学的双壳微纳胶囊热湿传递模拟

为了进一步研究双壳微纳相变胶囊掺入建筑石膏中对多孔材料热湿传递的影响,提出了含有相变胶囊的多孔墙体热湿耦合模型.考虑相变微纳胶囊发生相变过程由表及里的特征,利用界面分子动力学中的对势和多体势,给出了胶囊界面模型的热性能参数的计算方法,同时考虑到双壳微纳胶囊外壳亲水性质及石膏孔隙对水分的吸附/解吸的热湿耦合作用,提出了胶囊界面湿参数的模型,对掺与不掺相变微胶囊模型进行了实测模拟,并应用计算机软件对方程进行了求解.结果表明:该模型可用于模拟含有相变胶囊墙体材料的热湿传递过程.     

球体内有机材料相变传热研究

利用移动热源法对相变材料在球壳内的凝固与熔化过程进行了理论分析,得出了不同工况条件下的相变热量与相变界面随时间变化规律．在与有机混合相变材料所做的实验结果进行对比后得出该理论分析对实际相变过程有着很好的预见性．     

模拟孔喉构型变径通道中微气泡流动特性研究

为了了解微泡沫驱中微气泡在多孔介质中的渗流特性,设计制作了一种集成T型通道和变径通道的微流控芯片,采用基于显微成像的微流控系统观察了液相分别为去离子水和0.02%吐温20水溶液时,微气泡在变径通道内的流动特性,并采用CFD方法分析了微气泡融合、变形过程中速度和压力变化情况。研究结果表明,以去离子水为液相时,随着气体压力和液相流速的变化,微气泡在流经变径通道时出现融合和不融合两种行为;以0.02%吐温20水溶液为液相时,微气泡在流经变径通道时会依次通过;微气泡在“喉—孔”处融合时,表面张力促使微气泡变形导致周围流体速度波动较大,形成“涡流”;融合后的气泡再次进入“喉道”时,“孔道”内压力增大。本研究有助于进一步认识微泡沫驱的渗流特性及驱油机理。     

高温固液相变吸热器研究现状与发展

高温熔盐相变蓄热是空间站太阳能热动力发电系统的关键技术之一,吸热/蓄热器是其关键部件,它的传热性能直接影响到整个动力系统的性能。文中着重从结构设计方面介绍了近年来国内外空间太阳能动力装置吸热/蓄热器的研制情况,概括了研究中存在的主要问题并指明了今后高温固液相变吸热器研究及发展的方向。