紊动浮射流中的普朗特数取值研究

采用k-ε双方程模型研究存在浮力的传热流动问题时，数学模型中的参数-紊动普朗特数的取值大小对模拟计算的流速和温度分布存在不同程度的影响．本文在已有实验推荐的取值范围的基础上，采用圆柱轴对称坐标系下的k-ε模型，研究了不同紊动普朗特数取值对数值模拟结果逼近真实值的影响程度．研究得到紊动普朗特数取值的变化对轴线流速的大小和分布影响很小，即数值模拟得到的轴线上的流速仍能很好的预报出实验或真实流速值；但对温度分布影响较大，且紊动普朗特数的取值越小，数值模拟出来的轴线上的温度值与真实值相比偏小．得出了紊动普朗特数在大小不同雷诺数下的合理取值变化范围，其结论对采用数学模型研究各种复杂流动具有指导意义．     

大涡模拟研究液态金属在环形管道内的湍流换热

使用大涡模拟方法,在雷诺数为Re=8 900和分子普朗特数Pr=0.01,0.026,0.2,0.4,0.71条件下对环形管道内的湍流对流换热过程进行数值模拟,计算分析湍流传热场中的平均温度、温度脉动、湍流热通量及湍流普朗特数Prt等物理量.通过与传统流体(Pr=0.4,0.71)的计算结果进行比较,研究了液态金属流体(Pr=0.01,0.026)的湍流对流换热特性.结果表明,液态金属流体湍流换热过程中分子热传导占主导地位,其湍流温度边界层内的线性区变长、对数律区变短甚至消失,温度脉动、湍流热通量变小.此外,相对于传统流体,液态金属的湍流普朗特数Prt比较大,且对Pr的变化很敏感.     

侧加热腔体内对流特性的研究

本文通过二维流体力学方程组数值模拟,研究了侧加热腔体内的自然对流。探讨了格拉晓夫数对流场、温度场以及热边界层厚度的影响,普朗特数对流速的影响。结果表明:压强梯度促使入侵流的分离。热边界层厚度在初始阶段只随时间变化,与格拉晓夫数无关,在对流稳定阶段,随格拉晓夫数增大而减小,随腔体高度线性增大。普朗特数为常数时,铅垂方向最大流速随格拉晓夫数增大而增大;普朗特数和格拉晓夫数都为常数时,铅垂方向最大流速随时间先增大后减小,最后达到稳定。     

热入口效应

本文提出了管道内热入口起始长度的定量估算公式,另外就管道内发展中的温度分布函数T(x,r)建立了在任意普朗特数下所遵守的微分方程,最后对几种特殊情况进行了数值计算。     

基于混合对流与传热的垂直延伸板驻点流研究

延伸板上不可压缩粘性流体的驻点流在工业和实际生产中有着广泛的应用,研究延伸板上驻点流的边界层流动一直是广大学者研究的热点。本文研究了不可压缩粘性流体在垂直指数延伸壁面上的二维驻点混合对流与传热问题,这是一种基本的物理现象,也是当今国内外学者研究的新热点问题之一。借助相似变换将边界层控制方程转换为非线性常微分方程,通过对其进行数值计算,用图表详细分析顺流和逆流时浮力参数λ和普朗特数Pr对流体流动和传热特性的影响。结果显示：顺流时,表面摩擦系数和努塞尔数均随浮力参数λ的增大而增大;随着Pr数增大,努塞尔数增大而表面摩擦系数减小。逆流时,表面摩擦系数和努塞尔数均随浮力参数λ的增大而减小,随Pr增大而增大。研究结果对于工程中探讨垂直板上浮力参数及普朗特数对表面摩擦力和传热特性的特殊影响具有重要意义。     

基于量纲分析的液力缓速器制动性能试验分析

为揭示液力缓速器制动性能诸影响因子的内在规律,基于量纲分析原理,通过台架试验,验证介质的物性参数、工作参数、缓速器结构参数等单值性条件对液力缓速器制动性能的作用效果,给出了由雷诺数、普朗特数、欧拉数、单位倾角和弦节比组成的液力缓速器准则函数.理论分析和试验结果表明:制动转矩受到油温的影响;在工作介质一定时,转矩与普朗特数成反比,随着普朗特数增加而降低;雷诺数越大,工作介质的受迫流动越剧烈,制动转矩随着雷诺数的增加而增大;随着工作腔内油压增加,制动转矩增加,液力缓速器制动过程的驱动力来源于工作腔工作介质的压力差.     

水平传热管外过冷水垂膜强制对流换热特性

用数值计算方法对水平传热管外过冷水垂下液膜的强制对流显热换热特性进行了研究．计算采用层流流动模型,将液膜流动区分为管顶部的滞止区和侧部的自由绕流区分别计算．滞止区计算采用Ｇｏｅｒｔｌｅｒ变换方法,绕流区计算采用自由流函数变换方法．结果证明,在喷嘴尺寸固定时,换热努塞尔特数除与膜雷诺数、普朗特数有关外,与反映管径尺寸的无量纲数、阿基米德数也相关．因此,在膜雷诺数１０３～１０４和普朗特数２～７内,得到了近似拟合公式．该公式和以往的经验公式吻合,较好地预示了文中的实验结果．为实际管排式蒸发器研究提供了依据．     

幂律流体在旋转盘上的流动与传热数值分析

针对非牛顿幂律流体在无限大旋转圆盘上层流边界层内三维流动与传热问题,在普朗特数为常数的条件下,利用广义Karman相似变换,将连续方程、动量方程及能量方程形成的偏微分方程组化成常微分方程组,再采用多重打靶法数值求解非线性两点边值问题.分别针对剪薄型流体、牛顿流体和剪厚型流体,得到不同幂律指标下的速度和温度分布及不同普朗特数下温度场的结果.结果表明径向速度分量的峰值随幂律指标的增大而增大,轴向速度受边界层厚度的影响较突出,盘表面的传热随幂律指标和普朗特数都呈现递增趋势.最后将本文流场结果与Andersson等在不考虑传热情况下的结果进行比较表明吻合性较好.     

板翅式换热器动态特性的试验研究

建立了可进行两股及多股流换热器动态特性试验研究的装置．对一．个两股流板翅式换热器施加流量按阶跃变化、进口温度按指数函数变化的时间域扰动信号，进行了动态试验．得到了换热器动态模型对流量扰动可接线性建模的扰动范围，确定了各股流体对进口温度扰动的响应延滞时间的计算公式．对换热器进行了一系列的动态特性测试，并获得其动态响应过程曲线．试验工况的传热单元数范围为０．６～３，雷诺数为２００～２０００，普朗特数为２～７．试验数据为建立完善的理论模型提供了可对比的依据．     

扭带管内油的受迫对流换热实验

以３０＾＃透平油为工质，对在光管内插入三种不同扭率扭带的受迫流动的冷、热态流阻及换热性能进行了实验。实验的雷诺数为２００－１１５０，普朗特数为３２０－５９０，实验结果表明：在本实验范围内，插有不同扭率的全长连续扭带管的换热系数为光管的１．７－２．６倍，而阻力系数为光管的３－７．５倍；且扭率的大小对扭带的流阻与换热影响较大。另外，还对间断扭带管内油的受迫对流换热进行了实验。     

温度分层剪切流的试验和数学模型研究

作者对温度分层剪切流进行了试验研究,并建立了数学模型.本文介绍了试验情况,并对数学模型进行了检验.试验结果表明,稳定的垂向温度梯度将显著地减弱紊动强度,分层的稳定性与密度弗汝德数及上下层流速比有关,而与雷诺数无关.模拟计算结果与试验结果符合较好.由计算过程可以看出,紊动Prandtl数,特别是垂向紊动Prandtl数并非常数,其数值与流动及分层条件有关.     

具有截面自然对流通道内湍流换热的直接数值模拟

对矩形管道内具有稳定自然对流的充分发展湍流换热进行了直接数值模拟，湍流雷诺数如和普朗特数Pr分别为400和0．71，格拉晓夫数Gr为10^4、10^5、10^6和10^7．分析了管道截面上雷诺应力对主流平均速度、截面流速以及截面平均温度的影响．结果表明：在Gr较小时，湍流雷诺应力的作用使截面的平均换热系数增大；在Gr为10^7时，浮升力的作用增强，但湍流产生的雷诺应力使自然对流的作用减弱．因此，与层流相比，在Gr相同时，湍流的管道截面平均换热系数反而减小．     

分子尺度下的水损沥青静态裂缝自愈合

为探寻水分对沥青自愈合的影响机理，采用分子动力学方法从分子角度对比分析常规沥青、水损沥青的自愈合过程，并通过宏观试验进行验证。首先，结合沥青体系能量变化，将愈合状态分为3个阶段：分子迁移低密度阶段、裂纹愈合及修复阶段、分子自由运动阶段；然后，运用径向分布函数和均方位移函数分析2种沥青在裂纹宽度、含水率、沥青组分的扩散机理和聚集状态，解释沥青的自愈合及水对沥青自愈合的影响机理；最后，进行宏观试验验证。结果表明：在裂缝自愈合过程中，水分将阻碍沥青分子间的作用力，削弱沥青体系能量，导致沥青扩散力降低，且含水量越多，扩散力下降越明显；裂缝减弱了沥青各组分的关联性，破坏了沥青质胶团和胶质过渡相的稳定性，且裂缝处的分子数目随着裂缝尺寸的增加而减少，促使沥青自愈合能力降低。采用分子动力学从分子角度解释沥青愈合机理的可靠性，有助于了解沥青分子在水损过程中结构形态和扩散行为的变化特征，为未来水损沥青自愈合的研究提供参考。     

Effect of bilayer number on the photoluminescent property of TPE-based self-assembled film

Tetraphenylethylene (TPE) derivatives have been proved to be typical aggregation-induced emission (AIE) luminogens when they were aggregated in the free three-dimensional space. In order to reveal the effect of the dimensional degree on AIE property of TPEs, we utilized tetra(4-hydroxyphenyl)ethylene (TPE-4OH) and 1,4-benzenediamine diazonium salt (BD) to fabricate the ultrathin films (TPE-4OH/BD LBL SA film) through layer-by-layer self-assembled technique. The interaction between TPE-4OH and BD in the films was converted from electrostatic force and hydrogen-bond to covalent bonds through photodecomposition of diazonium groups under UV irradiation. Fluorescence emission spectroscopy, UV-Vis absorption spectroscopy and atomic force microscope were carried out to evaluate the relationship between bilayer number and photoluminescence of the TPE-based self-assembled films. The experimental results showed that the TPE-based film with three bilayers only displayed AIE character, whereas the fluorescence of the film became randomly changed if the bilayer number was above three. It is supposed that the fluorescence property of the TPE-4OH/BD LBL SA film with limited molecular length in z-axis and infinite aggregation space in x-and y-axis is dominated by two competitive effects, one is the partial restriction of intramolecular rotation through short inter-molecular interactions in cross-linked structure of TPE-4OH/BD, and the other is deactivation of its excited state through unrestricted intramolecular rotations or π-π interactions.     

单纤维抽拔理论模型和实验验证

单纤维抽拔的分析模型有两种:基质完全包埋纤维和基质呈点状粘结纤维。针对后者研究的不足,提出了多粘结点的抽拔模型。纤维从多个粘结点中的抽拔力并不是所有粘结点单个作用时抽拔力的加和;纤维上粘结点的增加,抽拔力将增加,但存在一个增长极限,过量的粘结点对抽拔力并没有贡献;由于纤维只具有有限的强力,存在一个临界粘结点数,该值主要与粘结点的粘结长度有关。     

2-氨基-3-苯并恶唑喹啉水复合物激发态分子内与分子间质子转移的竞争机理

基于密度泛函与含时密度泛函理论方法, 研究2-氨基-3-苯并恶唑喹啉（ABO）水复合物(ABO-H₂O)激发态分子内与分子间质子转移的竞争机理. 结果表明： ABO-H₂O复合物中存在一个分子内的氢键和两个分子间的氢键; 基态ABO-H₂O复合物被激发至第一电子激发态后, 仅需越过一个34.157 kJ/mol能垒, 复合物即可发生激发态分子内的质子转移反应; ABO-H₂O复合物激发态分子间的双质子转移过程中存在一个63.585 kJ/mol能垒; 在第一电子激发态上, ABO-H₂O复合物中存在分子内与分子间质子转移的竞争机制; ABO-H₂O复合物更易出现激发态分子内的质子转移过程.     

列车轮轨黏着力在线估测计算方法

针对列车的制动防滑控制,提出黏着力的在线估测计算方法.因为黏着力不易测量,如何实时监测黏着力大小以便充分利用轮轨黏着是防滑控制的关键.建立了轮对动力学模型,并采用卡尔曼滤波器、扩张状态观测器等,以轴速和车轮等效夹紧力作为可输入量,设计了5种黏着力在线估测计算方法.采用Simulink软件平台,设置了信号噪声污染和传输延迟,并仿真了黏着力不变和黏着力变化两种工况,结果显示5种算法都能对黏着力进行估测,但综合黏着力估测的响应时间和最大误差两个指标来看,非线性扩张状态观测算法对黏着力的估测效果是最好的.最后,采用实测数据,进一步验证了算法对黏着力估测的准确性.     

橡胶混凝土改良之研究

探讨橡胶混凝土之改善,借由橡胶表面改质技术的开发,并应用原子力显微镜直接量测橡胶以水泥水化物间之作用力,以作为橡胶表面改质的参考.文中除做简单之文宪回顾外,并以三种表面改质技术为例,说明橡胶混凝土改进方法之研究方法.