微重力下热管内融化特性(英文)

探索了微重力环境下航天用热管内启动融化特性的地面实验技术,设计了专门的实验段模拟热管绝热段内的融化特性,并进行了实验观测. 建立了未考虑液体对流影响的二维融化分析模型,与实验测试和观察结果很好地相一致.理论分析和实验都表明,几乎整个融化过程中对流影响都非常小,而且热管的中间部分融化过程具有一维特性.     

饱和水土壤冻结过程中与热管耦合传热的数值分析

根据热管解决土壤冻胀问题，提出并建立了在冻结过程中饱和水土壤与热管耦合传热的数理模型，结合初始条件和边界条件，采用有限差分法以及Ｓｉｍｐｌｅ算法，对模型进行数值求解。数值计算的土壤温度变化规律与实测的试验值相比较，基本吻合且一致性较好。根据模型的计算结果，对热管解决土壤冻胀的作用机理进行了分析。     

三角形通道入口段流动与换热性能的研究

本文对直角等腰三角形通道内流体在混合入口段的流动特性和换热特性进行了数值分析,并用激光多普勒测速仪作了流动特性的实验研究。在理论计算中,考虑了通道内二次流和湍流切应力的各向异性,采用一组贴体正交曲线网格、湍流代数应力模式和k-ε方程,从而得到接近于真实流体的流动与换热性能。实验数据与计算结果吻合较好。     

新型径向平板热管传热性能的实验研究

提出了一种能够代替金属基板，并能与大功率模块一体化设计的新型径向平板热管结构．相对于金属基板，该热管基板的优势在于利用两相沸腾换热对功率模块内的集中热源进行扩散，因此其热扩散能力大大高于以导热热扩散的金属基板，从而能够提高模块的功率密度．对径向平板热管进行了稳态和瞬态传热性能实验，并与铜基板的实验结果进行了对比．结果表明：与铜基板相比，径向平板热管具有更高的热扩散能力，可降低模块的结壳热阻；热管冷凝面具有良好的等温性，当芯片功率密度为176W／cm^2时，热管冷凝面的温差在3℃以内；热管模块启动过程中芯片达到相同温度需要的时间长，有利于克服功率“飙升”和提高功率器件抗热冲击的性能．     

气—气热管换热器的传热有效度—传热单元数设计方法

用传热有效度－传热单元数法对热管换热器中连续变化的流体温度进行了计算，得到了冷，热流体之间的换热量和各排热管出口处的流体温度。这种方法物理概念清晰，计算程序简单，计算结果准确，是一种较完善的热管换热器设计计算方法。     

超薄交替变径通道平板脉动热管的传热特性

采用印刷电路工艺,设计制作了厚度为1.00 mm的铜基平板脉动热管.宽度分别为1.00和2.20 mm的通道在平板脉动热管内交替排布,宽通道底部为刻蚀有平行微槽的阵列结构.以HFE-7100为工质,在充液率为30%～50%条件下,对有、无微槽结构的交替变径通道平板脉动热管的启动和传热性能开展比较研究.研究结果表明：平板脉动热管在水平和竖直放置时均可以正常启动,且实现稳定运行,引入微槽结构可以显著改善脉动热管的启动和传热性能,降低蒸发段温度,并增强其抗重力性能;在加热功率为24 W、充液率为30%条件下,超薄脉动热管分别呈水平和竖直放置时,其等效导热系数可分别达到1 241和1 226 W/(m·℃),比无微槽脉动热管分别提高25.6%和18.7%,能够较好满足部分芯片器件散热冷却的需要.     

汽液通道结构对超薄热管性能的影响分析

随着微电子技术和大数据产业的飞速发展,电子元器件的高性能化、微型化、高集成化已成为当下电子设备发展的主流趋势．电子芯片的高功率及小尺寸导致热流密度大幅增加,散热问题越发严峻．超薄热管是解决当前电子设备在狭小空间内高热流密度散热问题的理想方案,蒸汽通道与液体通道(吸液芯)的匹配对提升超薄热管传热性能有重要影响．根据复合丝网型超薄热管的几何结构建立三维对称数值模型,基于前期团队工作的实验结果验证了模型的准确性,对不同吸液芯高度的热管进行了数值模拟,重点分析了稳态工况下汽液通道比对超薄热管内汽液流动特性以及传热性能的影响．结果表明：在吸液芯高度一定时,汽液通道比越大,蒸汽最大速度以及压降均减小,且当汽液通道比在低于80%时变化更剧烈．此外,随着汽液通道比的增大,热管整体温度和热阻均呈现出先减小再增大的趋势．因此在不同的吸液芯高度下,均对应着一个最佳通道比使得热阻最小．当吸液芯高度分别为0.3 mm、0.4 mm、0.5 mm和0.6 mm时,最佳通道比分别为135%、93%、71%和63%,热阻分别为0.68 K/W、0.47 K/W、0.36 K/W以及0.30 K/W,热阻相比于最大热阻...     

重力热管壁温与传热特性的实验分析

使用FC-72、乙醇和水作为工质,根据热管各部分的温度变化,研究重力热管的启动、壁温波动和传热性能,分析工质对重力热管壁温和传热特性的综合影响.实验结果表明:重力热管在启动和运行过程中的壁温波动与内部工质和加热功率等因素相关,使用FC-72作为工质时,重力热管可在加热功率Q=10 W时平稳启动,以乙醇为工质时虽在启动中有温度波动但当加热功率升高时波动消失,而充有水的重力热管在小功率启动时温度波动较大,且存在温度波动的功率范围较广.所以FC-72或乙醇为工质时热管壁温稳定性较好;而以水作为工质时热管整体传热性能较好,冷凝热阻较小.同时蒸发段的轴向温度均匀性受工质类型和加热功率影响,在加热功率较小时,以FC-72为工质的热管蒸发段轴向均温性较差.     

热管换热器流动与传热的CFD模拟及试验

根据热管换热器结构特点及传热特性，建立了热管换热器壳程流动与传热的三维物理模型。模型中引入了多孔介质模型中的分布阻力和分布热源的概念，通过CFD计算软件模拟研究了热管换热器压力降与温度场分布，模拟研究结果与试验结果吻合良好，为热管换热器的进一步理论研究和推广应用提供了依据。     

热管的传热极限与热管尺寸的优化设计

本文通过分析热管在传热过程中的最大传热极限及相关因素，探讨了在工质确定情况下热管的传热限与热管尺寸的关系，给出了热管最佳尺寸的设计计算方法，以保证热管达到最大的传热能力。     

冰蓄冷技术相关固液相变传热现象的研究进展

列举了与常规冰蓄冷技术相关的传热问题，综述了冰－水固液相变导热控制、导热对流耦合控制下圆管外和球内固液相变传热现象的研究进展情况，以及在冰－水固液相交换热实验研究中所采用的实验方法．     

相变材料在有限长矩形腔内接触熔化的分析

对水平矩形腔内相变材料的接触熔化过程进行了研究．矩形腔的长度可以小于、大于宽度，且在底面保持恒温对相变材料加热．通过边界层理论分析，求得了传热过程的熔化规律与液体边界层厚度，并与实验数据进行了比较，讨论了矩形长度对它们的影响，给出有益的结论．     

粉煤灰熔融固化利用探索性研究

我国每年都有大量的粉煤灰因无法得到有效利用而堆积在灰场,在占用大量土地的同时,扬尘、重金属浸出等现象严重污染空气、土壤及地下水。为解决上述问题,尝试采用熔融固化技术对粉煤灰进行处置。实验研究了粉煤灰的熔融固化特性、熔渣的利用以及设计了以煤为燃料的粉煤灰熔融联合余热发电系统。实验结果表明,熔融固化技术可以实现粉煤灰减量化、无害化处理以及熔渣的资源化利用。Aspen模拟结果表明余热发电能够有效地降低粉煤灰熔融处置的成本,熔融固化技术是粉煤灰处置的有效途径之一。     

自然对流对套管式相变蓄热器蓄热性能的影响

针对蓄热器内相变材料融化、相变区域自然对流换热过程中蓄热效率不确定问题,以套管式相变蓄热器为基本结构,以添加质量分数为10%膨胀石墨的石蜡作为相变蓄热材料,采用数值模拟的方法研究由重力引起的自然对流对相变蓄热器蓄热性能的影响。结果表明,固液相密度差引起的自然对流对相变蓄热过程有明显的促进作用,数值模拟过程中,考虑与不考虑自然对流时,蓄热器的蓄热时间相差近2倍;不同区域相变材料受自然对流的影响不同,在相变材料融化前期,套管上方由于液相自然对流的影响,融化速率更快。根据蓄热器融化速率和融化状态的特点,通过传热过程理论分析,将融化过程进行分段,可以更加深入地了解蓄热器蓄热过程的机理和规律,为优化蓄热器结构提供理论依据。     

壁冷式固定床反应器的多态研究

以邻二甲苯氧化制苯酐为工作反应，采用正交配置法和连续性算法对带有轴向导热的一维拟均相模型进行模拟计算，得到了反应器发生多态的区域。结果表明，轴向热反馈虽引起多态现象的重要因素，热反反馈越大，多态范围越宽，提高了反应器的操作稳定性，单管试验表明，在床层中设置导热片后，明显扩大了多态区域。     

（准）共晶系相变材料融点及融解热的理论预测

本文对（准）共晶系的融点和融解热进行了分析预测，得到了共晶混合物融点，融解热与组分物性（融点、融解热、比热）间的关系及两个推论．所得结果对按应用需要选配合适融点、融解热的相变混合介质具有指导意义．     

无机易熔混合物在太阳热能中的储存研究

用ＤＳＣ法对Ｍｇ（ＮＯ３）２·６Ｈ２Ｏ－ＭｇＣｌ２·６Ｈ２Ｏ组成物的储热性能（其中包括熔点、熔化热、过冷性能等）进行了测定，得到了该体系的相图．实验表明，它们是较好的储存热能材料．     

爆炸粉末烧结颗粒沉能和温度分布规律分析

借助于ls-dyna有限元分析程序对爆炸粉末烧结过程中颗粒间的变形和沉能过程进行了数值模拟,将爆炸烧结过程中颗粒间的结合和沉能机制区分为微爆炸焊接、微摩擦焊接、微孔隙闭合等,在考虑摩擦效应和传热的基础上计算了由上述沉能方式引起的热力耦合的颗粒温度分布,给出了爆炸烧结过程中不同沉能机制形成的局部高温区域,计算结果同爆炸烧结实验现象吻合良好。结果表明:温度由颗粒表面向颗粒中心呈较大的梯度分布,在适当的冲击压力下,颗粒表面温度将达到材料熔点。     

架空输电线路覆冰和融冰仿真研究

为了辅助运行人员在冬季不同气象条件下对输电线路的覆冰危害进行定量分析,以及合理选择直流融冰电流和融冰时间,对架空线路的覆冰和融冰仿真软件进行了研究,提出了一种便于使用的考虑导线所处微地形环境和风向等综合因素的覆冰增长计算方法,并分析了覆冰仿真软件程序框图;利用载流导线的热平衡方程,选择导线最高允许运行温度为70℃,计算了导线的最大融冰电流并对计算误差进行了分析;利用覆冰导线表面冰融化时的热平衡方程,分析了覆冰导线融冰时间的计算方法,并分析了融冰仿真软件的程序框图。