含醇溴化锂水溶液汽液界面的分子模拟

为研究界面活性剂在溴化锂吸收机组中对吸收过程的强化机理,采用分子动力学方法模拟303 K时的水、质量分数为60%的溴化锂水溶液以及分别添加不同量的乙醇、正辛醇(1-octanol)、仲辛醇(2-octanol)、异辛醇(2-ethyl-1hexanol)的水或溴化锂水溶液的汽液界面,并且分别对其密度分布、微观结构进行研究,计算分别添加上述醇类的溴化锂水溶液的汽液界面张力,计算结果与实验值相符.模拟结果显示:正辛醇、仲辛醇、异辛醇分子吸附在汽液界面并在界面处呈优势取向,即疏水烃基指向气相,亲水羟基指向液相;醇分子的亲水基尽可能多地趋向水分子,二者在界面处以氢键相互作用;醇分子的添加量为某一特定范围时,醇分子的烃基链在界面处产生较大摆动.     

Lennard-Jones 纯流体液汽界面的分子动力学模拟

在表面张力长程校正公式的基础上,应用正则系综分子动力学模拟方法较为系统地对Ｌｅｎｎａｒｄ－Ｊｏｎｅｓ（ＬＪ）纯流体的液汽平衡及界面性质进行了模拟研究。在温度Ｔ＊＝ｋＢＴ／ε为０．７５～１．２０范围内,分别计算了７个温度条件下ＬＪ纯流体的汽液相共存平衡密度、密度分布、表面张力和界面厚度。研究结果表明：文中得到的ＬＪ纯流体汽液相平衡密度与采用Ｇｉｂｂｓ系综ＭｏｎｔｅＣａｒｌｏ模拟计算结果基本一致;表面张力的模拟计算值与实验数据符合较好;另外,随着温度的升高,流体的表面张力降低而界面厚度变大。     

天然气液烃输送管道非平衡汽液相变及两相流动研究进展

天然气液烃(NGL)的主要成分是乙烷、丙烷、丁烷等低碳烷烃。在压力瞬变工况下,储运设备中的NGL汽液相变过程很难在瞬间达到热力学平衡状态,由此引发非平衡、非稳态的汽液两相流动。综述了NGL非平衡汽液相变机理及传热传质速率计算方法、非平衡汽液两相管流数学模型与数值模拟方法的研究进展。指出应着重开展以下三方面的研究:第一是采用实验和理论相结合的方法,探究NGL非平衡汽液相变的微观机理,建立汽液相间非稳态传热传质模型;第二是考虑非稳态传热传质过程与管道压力、温度、流速等参数之间的耦合作用,基于流体力学理论和非平衡态热力学理论,建立伴随非平衡汽液相变的NGL输送管道两相流动数学模型,研究模型的数值求解方法;第三是开发NGL输送管道仿真软件,揭示NGL汽液两相管流参数变化规律,为NGL输送管道的设计、运行和管理提供理论和技术支撑。     

蒸发与凝结现象的分子动力学研究

采用分子动力学方法研究了气液共存体系的蒸发与凝结现象,模拟验证了经典理论对界面分子碰撞流率预测的有效性,并通过对气液界面上的相变微观过程的分析统计,获得了气相分子凝结的判据,以此为依据提出了采用分子动力学方法统计凝结的新方法,模拟计算了3个不同温度下氩的凝结系数,对不同温度条件下的分子动力学模拟表明,氩的凝结系数随系统温度的升高而减小。     

汔液界面表面张力模拟中的影响因素

用分子动力学模拟方法研究汽液界面性质时，适当选取模拟分子数目和势函数截断半径，既能满足合理的计算时间要求，又减少分子数目效应和势函数截断半径对计算结果的影响，在NVT系综中，以氩原子为对象，对长方形模拟盒中粒中数目为500、864、1372和2048个的汔液平衡系统进行模拟计算，在计算时发现，汔液界面的表达张力值与模拟分子数目有关，模拟分子数目在1000个以上，表面张力值趋于恒定，势函数截断半径Rc=4.5σ，计算结果与实验值吻合较好。     

油砂蒸汽辅助重力泄油中汽液界面运移数学模型及规律分析

油砂SAGD过程实施蒸汽捕集控制的目的是为了在生产井上方形成一定高度的汽液界面,预防蒸汽突破的发生,提高热量利用效率。然而,现场操作中汽液界面位置并不能直接监测,只能通过监测注采井间温度差(subcool)进行间接估测。为了准确预测蒸汽腔汽液界面运移位置,将蒸汽腔内液池垂向剖面形状简化为“扇形”,根据流体渗流理论建立了汽液界面高度随subcool、注采压差和产液速度变化的数学模型,通过数值模拟证实其可靠性,并分析其运移规律。该模型结合动态监测资料和生产动态数据实现了汽液界面运移位置快速预测,可为现场技术人员准确判断汽液界面运移位置提供重要手段。     

膜状冷凝初期过程的分子动力学模拟研究

采用分子动力学模拟方法,对氩蒸气在铂金属表面发生的膜状冷凝过程进行了研究.为保证冷凝过程在相对较长时间范围内持续稳定进行,提出了一种改进的气态分子补充方法.通过逐时对系统内局部温度及密度进行统计,获得了不同时刻的参数分布.结果显示:在模拟时间范围内,液膜厚度近似线性增加,壁面附近液相分子受固壁势能作用而呈现出密度振荡的"液体层状化"分布;液膜内产生温度梯度,固液界面处温度跳跃现象明显.考察了气体温度以及壁面润湿性变化产生的影响,结果表明:随着气体温度的升高,温度梯度以及温度跳跃均增大;液相密度略有下降,液体内层状区域的密度振荡范围略有减小,气液界面厚度增加;质量流率以及液膜厚度增长速率也都增大,反映出更大的气固温差加快了冷凝过程的进行,这一点与宏观规律一致.随着润湿性增强,液膜厚度增长加快,液体层状区内的密度振荡范围增加,液膜内温度梯度增大,温度跳跃大幅减小,冷凝过程得到显著强化.显然,近壁面区内的热传导对整个冷凝过程进行的速度具有重要影响.     

二氧化碳-二甲醚-甲醇-水四元体系汽液平衡的测定与预测

利用自吸式搅拌静态平衡釜,由气相色谱检测汽液相组成,测定298.15、313.15、333.15、353.15 K下二氧化碳-二甲醚-甲醇-水四元体系的等温汽液相平衡数据。采用状态方程-活度系数法,由彭-罗宾逊方程计算气相各组分的逸度系数,有序双液方程计算液相活度系数,进行了二氧化碳-二甲醚-甲醇-水四元体系汽液平衡数据的热力学计算。模型计算值与实验值吻合良好。     

汽—液相变中成核的热力学理论

对现有汽－液相变过程有关文献中关于汽泡形成过程的分析提出了不同看法，并利用热力学理论从亚稳平衡态的特性出发对汽泡形成的热力学机制作出了分析，对系统从液态转变到汽－液共存状态的各阶段作出了说明。     

中原、孤岛和克拉玛依油低压汽液平衡常数的测定

在自建的汽液平衡装置上,测定了压力为 ４．００～１０１．３２ｋ Ｐａ 条件下近 １５０ 个窄馏分汽液平衡常数 Ｋ 值;回归了 ４ 个 Ｋ 值计算式,回归式 Ｋ 值最大平均绝对偏差为７．０％ ,泡点温度的最大绝对平均偏差为 ６．０ ° Ｃ。     

混合工质制冷机中凝结传热的计算

分析了混合工质制冷机中水平管外凝结传热的计算问题,对守恒方程进行了处理,得出了分析解.通过对分析解的结果的研究,得出了近似算法,它可使计算过程大为简化,且近似程度又较为令人满意.     

高温球体与水的沸腾传热特性研究

为研究高温流体与水的传热特性,采用理论分析与自由界面追踪数值技术对高温球体表面的沸腾传热过程进行研究,得到球体表面传热特性的变化规律. 分析结果表明,当球体温度不变时,蒸气膜层厚度自前滞点往后逐渐增大,膜层内温度呈非线性分布降低,速率呈抛物型分布. 当球体温度提高时蒸气膜层厚度变大,相应的蒸气速率峰值也变大,球面传热系数却变小. 数值仿真结果显示了气-液界面上不稳定性波动发展和气泡成长过程,较为真实地反映出沸腾传热的动态过程.      

燕尾形轴向槽道热管的蒸发冷凝传热特性

建立了燕尾形轴向槽道热管蒸发和冷凝薄液膜传热特性理论模型,并对模型进行了数值求解.对蒸发薄液膜区液膜厚度、接触面温度和热流密度分布进行了分析,给出了汽液接触面蒸发/冷凝传热系数沿轴向的变化.研究表明:在蒸发薄液膜区域,薄液膜厚度沿槽壁方向呈线性增加;汽液接触面的温度在起点几乎和壁面温度相同,随着薄液膜厚度的增加而迅速降低;在薄液膜的起始段,热流密度快速达到最大值,随即迅速减小.蒸发段的蒸发传热系数大于冷凝段的冷凝传热系数,蒸发/冷凝传热系数在整个绝热段并不都为零.同时,通过实验验证了模型的正确性.     

竖直管内液膜层流时汽-液界面切应力对冷凝过程的影响

根据冷凝的控制方程及边界条件,采用数值计算方法得到了冷凝模型的解。根据冷凝过程的特点,将其分为液膜形成段和液膜成型段;并对蒸汽的不同流向,以及影响界面切应力和冷凝过程的主要机制和因素,如反映蒸汽速度对界面和冷凝影响的相对速度比B,表征由传质引起动量传递的因子U分别进行了讨论,并就本文解与努塞尔解进行了比较。     

微重力下绕汽柱热毛细对流的渐近分析

用渐近线方法求得了微重力条件下绕汽柱稳态热毛细对流的近似解析解,得到了液体区域的温度场,速度场及界面形状的表达式。通过数值模拟、得到了有关无量纲参数对热毛细对流的影响规律。     

CPL冷凝器多孔芯及槽道内蒸气的冷凝分析

基于Navier—Stokes方程，同时模拟了CPL冷凝器的多孔芯和槽道内蒸气和凝结液的流动过程，在不同的进口蒸气流速、冷凝器冷负荷和液膜过冷度的条件下，显示了气液界面的形成位置，分析了液膜形成和换热强度的影响因素。     

爆炸焊接生成波状界面的数值模拟

波状界面是爆炸焊接的一个重要特征，利用弹塑性材料的二维有限差分方法模拟爆炸焊接中的波状界面结合过程。研究表明波状界面和涡街是由界面处的剪力流速度分布和周期性扰动所造成的。对波状界面的涡流参数值进行了定量分析，得出波状界面的波高和波长比与涡流状区域中心的纵间距和横间距比分别接近于常数0．3和0．22的结论。数值模拟结果与试验结果吻合较好。     

细竖管内流动凝结的换热特性

为探讨小尺度条件下管内流动凝结换热的特性,针对１～５ｍｍ的细圆管,考虑凝结液膜的弯曲、气液界面剪切力与液膜表面张力的影响,建立起柱坐标系下竖直管内受迫流动凝结换热物理数学模型;利用数值求解的结果,对小尺度条件下管内凝结换热的规律进行预测性分析．研究表明,细管径条件下,气液界面切应力与液膜表面张力对流动凝结过程的影响增大,使重力的影响处于相对微弱的地位;与Ｎｕｓｓｅｌｔ换热关联式的预示值相比,小尺度圆管有明显的强化凝结换热的效果．上述结果有助于深化对小尺度下凝结换热规律的理解     

热管式降膜吸收器波动降膜传热传质过程模拟

对第二类吸收热泵热管式降膜吸收器溶液降膜吸收传热传质并通过热管移出吸收热的过程进行了数值研究．根据所求得的波动膜流解及建立的数学模型，通过求解热管加热段外壁面溶液波动降膜传递方程和热管传热方程，研究了膜雷诺数、低位余热温度、输出热温度及降膜波动等因素对传热传质过程的影响，并与平滑膜进行了比较．