HCPV用平板式环路热管实验研究

设计了一种用于高倍聚光光伏太阳能电池(HCPV)散热的混合烧结芯平板式环路热管,并实验研究了负荷、倾角、冷凝器参数等对热管启动和运行性能的影响.实验表明,该热管基本可满足HCPV负荷及安装角度要求,热面温度100℃内的最大负荷可达320 W(热流密度为40 W/cm2).蒸发器和储液器、蒸发器和冷凝器相对位置对热管性能影响很大.当储液器在蒸发器下方时启动更容易;冷凝器在蒸发器上方时低负荷启动温度下降.可通过减少冷凝器内冷却水流量,提升热管反重力运行的启动能力.     

多孔介质催化燃烧特性的数值分析

采用Deutschman甲烷/空气/铂氧化表面反应机理,气相反应采用GRI3.0机理,基于体积平均的双温度模型,对Pt催化的甲烷/空气在多孔介质燃烧器内的预混燃烧进行一维数值模拟,并与惰性多孔介质内预混燃烧结果进行比较.数值研究结果表明,有催化时,多孔介质内火焰面前移,且随着进口质量流率增大,火焰面前移更明显.催化使得多孔介质内温度分布更均匀,反应区内的最高温度亦低于惰性多孔介质过滤燃烧的最高值.催化剂的引入还可缩小燃烧器尺寸,有效降低污染物的排放.     

回热型燃烧辐射器性能实验研究

利用多孔介质高热容和良好的导热特性,设计了带回热侧面辐射式SiC多孔介质燃烧辐射器,研究当量比、功率对燃烧辐射器的热负荷、燃烧稳定范围、表面温度均匀性和辐射效率的影响.研究结果表明:当量比一定时,提高燃烧功率可增大燃烧器表面温度和降低表面温度梯度;功率一定时,存在最佳当量比使得辐射器表面温度梯度最低.回热器可以提高辐射器表面温度均匀性和辐射效率;当量比与功率对多孔介质燃烧器辐射效率都有较大影响.小功率时,功率增大导致辐射效率增加明显.燃烧辐射器功率一定时,存在一个最佳当量比使得辐射效率最佳.本实验研究的燃烧辐射器无回热功率为7.0kW,当量比为0.75时辐射效率最高达34.7%;回热后最佳当量比降低到0.54,其对应的辐射效率提高到36.9%.     

双层多孔介质燃烧器表面辐射特性的实验和数值研究

对双层多孔介质燃烧器表面辐射特性进行了实验和数值研究.实验通过改变当量比、预混气质量流量等条件,研究了影响多孔介质燃烧器辐射输出效率的因素;数值模拟采用一维模型和较为详细的化学反应机理,分析了燃烧器内温度分布及辐射通量.实验测得的表面辐射效率在22%左右,同时结果表明,实现贫燃料低流速燃烧可以有效提高表面辐射效率,缩短稳定燃烧区多孔介质也可提高对外辐射效率.     

数值研究“二次成核”在喷雾冷却中的作用

基于喷雾冷却换热原理和气泡-液滴动力学基本知识,对有气泡产生的换热表面进行数值研究,重点考察"二次成核"在整个换热过程中的作用,成核系数α和成核范围系数β变化对换热的影响.研究结果表明,随着成核系数α增大,换热效果增强,当α>6时,增强效果已不明显;成核范围系数β＝8为极值位置,增大或者减少都会使换热效果减弱.通过α=6,β=3,5,8,10的各种情况下的换热量计算,并与Cho,Ponzel提出的经验公式结果进行比较,发现在β=8的时,计算结果与经验公式结果符合最好,由此可以得出α,β的最佳值分别为6,8.     

湍流粉煤燃烧和稳定性的数值模拟

对炉内粉煤两相湍流燃烧过程作了数值模拟，计算结果与实验数据较为吻合．同时，用气相燃烧的火焰稳定性模型对煤粉燃烧的火焰稳定性作了初步分析，并与实验结果进行了比较     

基于长径比修正的飞艇对流换热准则关系式研究

飞艇热控制是平流层飞艇应用中涉及的关键技术之一,而外部对流换热是平流层飞艇热控制的重要影响因素.为了准确预测飞艇换热,基于数值模拟,建立基于飞艇长径比的对流换热准则关系式,并与实验结果比较,发现其预测误差为±7%.与0°攻角换热相比,15°攻角时迎风面换热比背风面增大了10%左右,而总体换热增大7%.     

多孔介质填充的小槽道散热器性能研究

为提高散热效率,设计了小槽道内填充泡沫铜的多孔介质散热器.通过对散热表面温度,冷却工质流量,进出口温差、压降的测量,分析热流密度-Nu数,热阻-压降等关系,评价散热器性能.结果表明,流量为2.77 g/s时散热器平均体积散热率高达250 W/mm3.通过与Zhang给出的热阻-压降关系比较,发现本文提出的散热器大流量时不仅降低功耗,还能减小热阻.此外,数值模拟发现多孔介质使流场温度更均匀.     

带挡板T型混合器性能的数值模拟

为了强化层流混合,设计并数值模拟了带挡板的二维T型混合器．挡板安装在混合器混合通道的进口．研究结果表面,当两股撞击来流由于温度不同而引起的动量不相等时,会明显改变混合通道的流动结构．由微混合器的几何结构及运行条件引起的不对称流动及回流区结构对提高流体混合效果有益．     

可压缩修正的k-ε模型在喉部射流推力矢量喷管中的应用

对标准的k-ε双方程湍流模型进行了可压缩性修正,并数值研究二次流矢量喷管中二次流不同入射角度时,二次流入射质量比对矢量偏角、推力效率的影响.通过比较实验数据,发现可压缩修正的k-ε双方程模型较标准k-ε模型、单方程湍流模型具有更好的计算精度.数值研究结果发现,二次流在获得较大的矢量偏角同时,系统推力效率降幅较小;当二次流入射角度为150°时,系统具有最大的矢量偏角.