开口热力学系统的(火积)分析

(火积)是近年提出以描述热量传递能力的物理量.将(火积)的概念拓展应用于涉及做功的开口热力学过程的分析.定义了焓(火积)的概念,基于该定义发展了开口系统的(火积)平衡方程,并给出了开口热力学系统中的"(火积)损失"的概念.应用(火积)平衡方程,对空气标准循环进行了分析和讨论.研究表明,当工质吸收的热量来自燃料燃烧反应时,(火积)损失速率可以描述循环净输出功率的变化;当工质吸收的热量来自高温热流体加热时,则系统的最大(火积)损失速率和最小熵产速率均对应于循环的最大输出功率.因此,(火积)损失是一个可以描述空气标准循环性能的参数.     

(火积)耗散与热力学过程的不可逆性

分析了(火积)耗散与热量传递、功热转换、自由膨胀、等温物质扩散等热力学过程不可逆性之间的关系.研究表明,对于功热转换、自由膨胀和等温物质扩散3种不可逆过程,均存在熵产而不存在(火积)耗散,因此(火积)耗散不能反映这些过程的不可逆性.对于热量传递过程,熵产和耗散同时存在,表明(火积)耗散只能反映与热量传递过程相关的不可逆性.进一步,对内可逆热力学循环的不可逆性进行了分析.由于内可逆循环将所有的不可逆性归结为工质与热源之间传热过程的不可逆性,因此(火积)耗散能反映这一类循环的不可逆性.以内可逆卡诺循环为例进行了计算验证.     

温度场与温度梯度场的均匀化

基于模拟退火算法和仿生优化方法，分别以均匀化温度场和均匀化温度梯度场为目标，对二维导热问题进行了数值研究，优化了高导热材料的分布．研究结果表明：这2个优化目标之间存在一定的一致性，而仿生优化方法可以有效的节约计算时间；此外，对2个优化目标而言，高导热材料的填充量和导热系数比都存在阈值，高导热材料的填充量和导热系数比超过阈值后，其增加对均匀化温度场与均匀化温度梯度场的作用不再明显．     

纳米薄膜导热系数的分子动力学模拟

建立了一种导热模型，采用分子动力学方法模拟研究了厚度为纳米量级的固体薄膜在垂直于膜平面方向的导热系数，选取具有可靠实验数据和势能函数的固体氩作为模型系统。通过计算机模拟预报了纳米薄膜导热系数的“尺寸效应”：在膜厚度为２－１０ｎｍ范围内，薄膜导热系数值显著低于大体积实验值，并随膜厚度增大而增大。声子Ｂｏｌｔｚｍａｎｎ输运方程的近似解与计算机模拟结果相一致，揭示了导热系数的“尺寸效应”来源于薄膜边界对     

测定生物软组织导热系数的微型热针

近年来我国在热物性研究领域开展了大量工作,并获得了许多成果,但涉及生物和医学工程的生物软组织导热系数的测定尚处于起步阶段。本文作者在国内首次利用微型热针对猪肉类和内脏器官进行了测试,获得了满意的结果。这种微型热针具有使用方便、测试时间短、     

(火积)耗散、耗散热阻与单股流混联热网络优化

本文基于理论对混联热网络进行了分析和讨论,并与熵产优化结果进行了对比.理论分析表明,混联热网络热量加权平均温度最小值对应于热网络最小(火积)耗散和最小热.以三个热件构成简单混联热网络为例,出了其(火积)耗散表达式,并对其传热面积与流体流量进行了优化计算,了使热网络(火积)耗散和热取最小值优化结果.本文还计算分析了三个热件之间多种合方式优化结果,如串联、并联以及其他形式混联等.数值计算结果与理论分析吻合.本文理论推与数值计算表明最小(火积)耗散和最小热对应最低热网络平均温度,而最小熵产不对应.     

半直线上矩量问题的唯一性

对右半平面内的满足一定条件的复数列{λn}的矩量问题的唯一性给出了充要条件.     

载人航天器密封舱内空气压力的动态分析

为了给载人航天器密封舱压力制度的建立提供依据,采用数值分析的方法,分析了小型载人航天器密封舱内的动态压力变化。使用集总参数模型和理想气体模型推导出舱内气体组分的分压力及总压变化的数学模型,用此模型计算了正常作息制度、极端作息制度以及各种氧气补充方式下的压力变化,并对比了2人和3人乘员组的压力波动幅度。结果表明,航天员的新陈代谢强度变化引起的压力波动一般不超过允许值。     

功率型发光二极管芯片的温度场与应力场

发光二极管(LED)的结点温度和应力分布对它的发光效率、可靠性和寿命有着至关重要的影响。为了优化器件的性能,该文利用有限元方法对功率型LED芯片在不同输入功率、基板材料、换热条件下的温度和热应力进行了模拟与分析。结果表明,目前广泛应用的Sapphire基板效果不是很好,如果能减小晶格不匹配的影响,采用硅基板是较好的选择。当基板导热系数、换热系数大于一定值后,单纯的改进基板的导热系数或强化基板换热,对提高器件的性能已经没有明显的效果。     

载人航天器SPE水电解制氧系统的轻量化研究

为了减小载人航天器中制氧系统及其相关系统的质量 ,在所建立的系统质量、功耗构成的数学模型基础上 ,对系统进行了轻量化计算 ,分析了影响系统当量质量的主要因素 ,并进行了系统当量质量的全局优化计算与分析。结果表明 ,在氧产量和其它参数一定的前提下 ,电解小室数目、电解面积、电流密度等都存在最佳值。研究结果对载人航天器环境控制与生命保障系统的优化设计有一定意义。