直接甲醇燃料电池双极板冷却通道的热设计

将单个直接甲醇燃料电池的固体骨架看成开口系统,燃料电池稳定运行时的热负荷由阳极反应、阴极反应和甲醇直接氧化反应产生的3部分热量组成,利用热力学原理将其计算.在双极板上设置平行的冷却通道,将电池电化学反应产生的热量及时排出,有利于燃料电池的稳定运行.根据燃料电池中燃料、氧化剂的流向和冷却通道内冷却水流向的不同,冷却水和壁面的换热分别在恒热流密度和恒壁温热边界条件下进行.计算了2种情况下冷却通道壁面的温度和换热系数.结果表明,前者的换热效果要比后者好,但是,后者保证了工作层面具有恒定的温度,更有利于直接甲醇燃料电池的稳定运行.     

太阳能-U形埋管土壤蓄热特性数值模拟与实验验证

为了探讨利用太阳能-地源热泵系统中现有钻孔U形埋管进行太阳能跨季节性土壤蓄热的可行性及其特性,基于多孔介质传热传质及地下水渗流理论,建立了考虑地下水渗流与热湿迁移影响的准三维U形埋管土壤蓄热的数学模型.基于对模型的数值求解,探讨了间歇蓄热运行模式及地下水渗流对U形埋管土壤蓄热特性的影响,结果显示:间歇蓄热方式有利于土壤温度的恢复,从而可提高蓄热效率;同时,地下水渗流的存在可以强化地下埋管的换热效果,但不利于用埋管作为蓄热装置.实验验证表明,埋管日平均出口温度及日蓄热的计算值与实验值随时间的变化规律一致,其平均相对误差为5.6％.所建模型为U形埋管土壤蓄热及其传热特性的研究提供了理论基础.     

磁流化床中铁磁颗粒流化特性的数值模拟

针对磁流化床中颗粒浓度高,相互作用强的特点,在双流体模型的基础上,引入颗粒流的动力学理论,对床内铁磁颗粒在不同工况下的流化特性进行数值模拟.计算结果表明:在无磁场或弱磁场作用下,床内多处产生气泡,颗粒呈鼓泡流化状态;在适度磁场作用下,磁场对颗粒的作用明显,可以抑制床内气泡生成,实现颗粒的稳定流化.增大气体表观流速比后,磁场的调节作用相对减弱,颗粒不能实现稳定流化.与试验数据比对,二者吻合较好,数值模拟结果较好地反映磁流化床中颗粒的流化行为.     

逾渗模型阈值附近的非线性特性

逾渗阈值附近非线性的特性有着极大的探索空间，文中对不同孔隙通道联结率下的逾渗规律进行了分析.在渗流阈值附近，一些新的现象在模拟中被发现：（1）其压力分布类似自然流域地形分布，而全部联通时压力分布类似平缓的斜坡；（2）流体微团的扩散特性受结构影响很大，逾渗阈值附近流体微团的穿越时间分布有一个非常长的拖尾.结构上的自相似性使扩散过程也表现出标度特性（自相似性），在看似随机的扩散过程中，蕴含了一定的“秩序”；（3）扩散密度函数具有不同空间尺度上的自相似特征，非常类似大自然中1/f 噪声和多重分形时间序列.     

利用分形方法确定聚氨脂泡沫塑料的有效导热系数

聚氨脂泡沫塑料是一种多孔介质, 它的不规则泡孔结构对导热过程有重大的影响. 本文利用局部面积分形维数来描述聚氨脂泡沫塑料的泡孔结构, 计算了沿发泡方向和垂直发泡方向的局部分形维数, 构建了当量元泡. 根据截面分形空隙分数, 提出了一个计算聚氨脂泡沫塑料导热的简化分形导热模型, 导出了多孔泡沫材料分形导热系数的计算公式. 模型的预测值与聚氨脂泡沫塑料样品的实测值吻合.     

生物组织冻结相变过程的数值模拟

建立了生物组织(含正常生物组织和肿瘤)冻结过程的传热模型.生物组织作为一种多孔介质,其相变发生在一个温度范围内,且存在一个固相与液相共存的糊状过渡区.采用显热容法模拟了生物组织冻结过程中的传热和冰晶增长过程.模拟结果显示,在冻结过程中,冷刀的初始温度越低,冷刀的降温速率越快,生物组织内温度下降和冰晶增长的速率越快.结果还表明组织中液相流动会增加生物组织内传热和冰晶生长的速度.计算结果为冷刀设计和冷冻外科手术提供了理论依据.     

计算肋片散热的一种改进方法

通过对二维肋片导热机理的分析，提出了一种改进的计算二维肋片散热和温度分布的一维近似方法。这一方法与经典的一维近似方法一样简单实用，并可套用经典方法的所有公式和图表，分别用改进的一维近似方法、经典一维方法和二维方法对工程中几种常见肋片进行了计算并加以比较。结果表明，一维近似方法较经典一维方法的精度有明显提高。     

多孔介质内部高强度传热的非傅里叶效应

通过对傅里叶方程和非傅里叶方程的比较,系统地分析了高强度干燥过程中,多孔介质内部超常传热的非傅里叶效应,得到了一些重要结论,即：在高强度干燥过程中,需要考虑由于热扰动的有限传播速度所引起的非傅里叶效应;当距离加热端足够远时,非傅里叶效应就变得不明显;随时间的增加,高热流密度干燥过程中需要考虑非傅里叶效应。