石墨烯复合材料电热除冰实验研究

石墨烯复合材料因其优良的导电性和高导热性,在各个领域均得到了广泛的关注。为研究石墨烯加热膜在电热除冰上的应用,通过实验比较石墨烯和电阻丝作为加热元件时的温升速率;将加热元件制备成可用于电热除冰的加热膜,在相同加热功率下验证两者的发热均匀性;根据自行搭建的电热除冰实验台,研究不同热流密度和结冰温度对石墨烯加热膜除冰效果的影响。实验结果表明：单纯的石墨烯加热元件比电阻丝升温速率快,由石墨烯作为加热元件制备而成的加热膜发热更加均匀;随着热流密度的不断增加,石墨烯加热膜除冰时间越短,效果越好;结冰温度越低,除冰时间越长。验证了石墨烯可以作为一种理想的加热膜材料应用于电热除冰领域。     

西气门紫油机两进气道的相互干扰——对气门口流场的影响

在稳流模拟试验台上,利用所研制的四气门柴油机试验缸盖和气门口三维流速测量装置,运用热线风速仪测量了四气门柴油机不同气道布置方案下的进气门出口三维流场,揭示了四气门柴油机两进气道的相互干扰对气门口流场影响的变化规律,。两气道的相互干扰使两进气道相互作用区域,近壁区域的内流速的大小和分布发生明显差异,这种差异随相互作用区域内速度峰值的增大而增加,切向速度分量影响最大,其速度大小及分布变化较大,切向气道较螺旋气道影响更大,螺旋气道对切向气道的影响随升程的增加而增大,切向气道对螺纹秘气道的影响则随升程的增大而减小。     

基于数值模拟的烘房加热通风方案优选

 使用Airpak软件,对集装箱烘房内气体流动传热问题进行非稳态模拟计算.针对两种不同送风方案,计算得到了烘房内气流的各种场分布(流速、压力、温度、空气龄等).重点考查了箱体表面的温度场、温升和空气龄随加热时间的变化.所研究的两种烘房送风方案中,方案1是从烘房底部送风,方案2则是把送风口位置抬高到集装箱内部送风,其他条件相同.计算结果表明,与方案1相比,方案2温度场分布更均匀,温度升高更快且空气龄较小(尤其在死角位置).可见采用方案2能较好地保证烘干质量,提高烘干速度,缩短箱体死角位置的加热时间,降低烘干能耗.     

流量非接触测量方法

提出了一种流量非接触式测量的新方法，即用管外加热套对被测管段加热，因管内流体的流动使其上下游产生温度差，由铂膜电阻将此温差转换成电阻差，从而实现了利用不平衡电桥测量管内流体速度及流量的新构想。     

空气稳定性对室内人体持续与间歇呼气的影响

空气稳定性概念来源于大气稳定性,在室内环境下反映室内空气的稳定程度.本文利用暖体假人实验,研究了室内空气稳定性对呼气扩散规律的作用.分别针对无通风、混合通风及置换通风3种方式,以及间歇与持续呼气两种形式,组合后形成7组对照实验.通过烟气实验及热球风速仪测量对呼气轨迹进行了可视化及速度测量.结果表明,稳定和中性两种室内空气状态下人体呼气的扩散规律不同.不论是持续射流还是间歇的呼气过程,空气稳定性对其扩散影响显著,影响其轨迹弯曲程度及速度衰减.同时,间歇呼气较持续射流湍流发展更充分,污染物与周围空气迅速掺混,且呼气气流更加平坦.此外,即使两种状态下的Ar与体表温度都接近,由于向上运动受到抑制,稳定的空气相对中性状态下呼出的气流更水平,而且由于气流与周围空气掺混能力减弱,速度衰减低于中性状态.     

火烧油层注气加热过程的模拟计算研究

在火烧油层的注气加热过程中,需要根据点火需求优化注气参数。考虑了空气在井筒、油层的流动及换热过程,包括空气进入油层的混合过程、水蒸发进入空气和湿空气降温后凝结为水的组分及相态变化、油层之间的导热过程,建立了相应的瞬态模型,提出了基于龙格库塔法的求解方法。利用该模型及求解方法进行了模拟注气验证,并用于油田的实际火烧油层点火过程的监测系统。研究表明：点火过程中加热带扩展速度非常有限（6 d 后加热带半径仍小于0.6 m）,并且受油层中含水率影响较大,加热带温度主要受电加热器功率和注气速度影响,受注气时间长短影响较小。点火过程中应保持电加热器功率和注气速度稳定。     

用背散射法对ECAF壁面沉积层的研究

应用康普顿背散射法对静电旋风空气滤清器的壁面沉积层进行在线研究,并分析壁面沉积规律与除尘效率之间的关系.在电旋风除尘器中,当气流入口速度一定时,壁面上的沉积层随气流含尘浓度的增加和运行时间的延长而加厚,从入口向下筒壁沉积层厚度也逐渐增加.除尘效率随入口气流速度的增加而提高,随气流含尘浓度的增加而下降.当入口处气流速度和气流的含尘浓度一定时,逐渐加厚的壁面沉积层就会使除尘空间的电晕电流降低,使静电的作用大大减弱,进而使得除尘效率降低.     

过量空气系数对微细腔内氢气预混燃烧效率的影响

针对微型涡轮气体发动机燃烧效率和停留期等问题，设计了一套微细环型腔燃烧实验装置．进行了氢气与空气预混燃烧特性实验，测试并获得了微细环型腔内燃烧效率和着火浓度极限，分析了燃气浓度比对燃烧状况的影响．结果表明，在微细型腔内进行可燃气体与空气的预混燃烧具有可行性，但由于微细通道管壁表面散热损失相对增大，火焰传播速度减小，过量空气燃烧效率较低．实验发现，在微细燃烧装置中，富燃料燃烧时燃烧效率相对较低．在相同系数下，燃烧效率先是随氢气量的增大而增大，而后随之下降．在相同的供氢量条件下，燃烧效率随过量空气系数的增大先是增大，而后则随之减小．     

湿蒸汽中超临界加热引起的非定常凝结流动一维数值分析

缩放喷管湿蒸汽两相凝结流中,凝结潜热对超音速气流加热使流动变为音速的加热量称为临界加热量.远大于临界加热量的凝结潜热对气流加热将导致喷管中产生不稳定的气动激波.文中采用时间推进方法,对喷管中超临界加热引起的非定常凝结流动现象进行了一维数值分析,并对计算的凝结流动波动周期和压力振幅与实验值作了比较.研究发现进口过冷度对非定常凝结流动特性有主要影响,而且在一定进口过冷度下,不稳定凝结流动的频率和压力振幅都存在极值;同时进口压力对不稳定凝结流动特性也有一定影响.     

绝热材料导热系数测定方法的发展

导热系数的测定方法,从古典的基于稳定导热的费时很多的测量方法,改进到近代快速而简单得多的基于不稳定导热的测量方法。在近代测量中,常规的方法是用电阻丝或恒温器作为热源加热试样,而最新的方法是用大功率脉冲激光作为热源以加热较小的试样。本文重点在于介绍常规的利用不稳定导热原理测量导热系数的方法。     

CSP辊底式均热炉钢坯氧化烧损的数值模拟

基于数值模拟方法研究65Mn钢坯在均热过程中氧化层的动态增长过程。根据紧凑式带钢生产(CSP)均热工艺特点,利用等效热阻和等效质量法,以实验均热炉为研究对象,建立三维非稳态钢坯均热过程氧化烧损数学模型,考虑氧化层的增长对传热过程的影响对氧化烧损量进行计算。利用计算流体力学软件FLUENT6.2计算65Mn钢坯均热过程中加热速度、均热温度及空气消耗系数对钢坯氧化烧损量的影响,首先计算符合工艺要求的稳定的初始温度场,然后耦合氧化烧损UDF程序,进行计算分析。研究结果表明:在加热过程中生成的氧化层增大了换热热阻,使钢坯的加热速度减小;钢坯氧化烧损量随加热速度的增大而减小;当达到同一特定的均热温度时,钢坯氧化烧损量随空气消耗系数的增大近似呈线性递增;当空气消耗系数一定时,钢坯氧化烧损量随均热温度的提高而急剧增加;数值计算结果与实验结果变化趋势一致,并在CSP均热温度范围内较吻合。     

电气体发电中有热添加的喷管流动及热力循环分析

为了提高电气体发电循环的热效率,在有回热的布雷顿循环基础上,对喷管中膨胀的气体进行加热,使循环过程尽量接近Ericsson循环。用CFD数值模拟的方法研究了有热添加的喷管流动,并分析了喷管加热对循环热效率的影响,提出了一种可以提高电气体发电循环热效率的方法。计算和分析结果表明:定热流加热条件下,延长喷管渐缩段和增大入口高度能有效提高喷管流体速度和温度;受边界层的限制,壁面加热方式对主流区域影响不大,而内热源加热方式在主流区域效果明显;将壁面和内热源加热方式结合能够有效地将热量添加到喷管气流中,并能提高循环热效率。     

嵌入式空调室内机气流组织分析

以温度不均匀系数、速度不均匀系数和能量利用系数作为气流组织评价指标,对嵌入式空调室内机的气流组织进行了实验研究,并专门对其送风口处速度分布进行测量.结果发现:嵌入式空调室内机气流组织的整体温度分布尚可,但气流分布不太均匀.尽管室内机每个送风口的形状和大小相同,但由于机器内部结构的设置,送风口处速度的分布存在较大的差异,并存在气流短路现象.     

大功率半导体发光二极管液冷板散热性能分析

液冷板体积小,散热效果明显,被广泛应用于密集电子器件的散热。为研究液冷板内部的流动与传热过程,实现高效散热,利用计算流体力学(computational fluid dynamics, CFD)方法对液冷板进行热固耦合三维数值模拟,对比分析了水、乙二醇、酒精及甘油4种常见的不同类型冷却液在冷板内的流动规律与换热特性,研究了冷却液入口流速对综合散热性能的影响,并通过理论计算的方法加以验证。结果表明：设计的液冷板具有较好的流动和换热性能,4种冷却介质的综合散热效果均随入口流速增加而得到不同程度改善,最佳入口工况流速为2.5 m/s。以发光二极管芯片结温为散热性能指标,发现水的散热效果最佳,基板表面温度分布较为均匀。     

污染物对热膜式气体流量传感器精度的影响

为了预测污染物对热膜式气体流量传感器精度的影响,研究传感器精度下降机理。首先,分析传感器测量原理,建立传感器电压输出理论数学模型,并基于绕流理论推导气体流经污染物后流速公式;然后,搭建污染物颗粒累积试验平台,进行长时间颗粒累积试验,验证理论模型合理性。研究结果表明:传感器的输出电压与所测气体流速、基底隔膜厚度以及导热系数有关;气体流速下降幅度随污染物高度增加而增大,随污染物与加热电阻中心距离增加而减小;污染物颗粒主要围绕热膜电阻周边呈"U"型分布,热膜电阻上方基本无累积,说明传感器精度下降主要是由热膜电阻前端累积的污染物改变气流流速所致;传感器电压输出理论计算值和试验测量值相吻合,证实了理论模型的合理性。     

什么是风洞？

风洞是一种呈管道状的实验室，即风的物理模拟实验率，它主要用来研究气流的物理性质或气流对物体的作用力。这种实验室中能产生速度为每秒几米直到超过音速20多倍的气流。为了迫使空气流动而产生“人造风”，特别设置有类似风扇的装置，以及控制气流的温度、湿度等附设的加热、冷却、动力等设备。现代风洞配备有光学仪器可以直观地显示气流的形态，同时有天平和传感器采集被洲物体的各种数据，送到电子计算机处理系统，及时处理分析所得的资料。     

粮食烘干机管壳式换热器传热仿真与性能分析

为提高粮食烘干过程中的能量利用率，建立基于薄层传热规律的管壳式换热器的仿真模型，以研究管程和壳程出口温度随入口参数的变化规律。烟气通过管程进入换热器，由于折流板的阻挡作用，在管程内呈现S形流动，流速和温度变化均匀，有利于传热。烟气的出口温度随着烟气的入口流速增大而升高，随空气入口流速的增大而降低；空气的出口温度随着空气入口流速的增大而降低，随烟气入口流速的增大而升高；传热系数随着烟气和空气入口流速的增大而增大。为适应不同种类谷物的烘干需求，建立了空气出口平均温度随入口参数变化的幂指数回归预测方程，该方程可以用于预测烘干机换热器的输出温度或指导换热器的设计。     

膏体推进剂在热管道内流动的建模与仿真

为研究膏体推进剂供给管道受热后对推进剂的热稳定性及流动性能的影响,针对膏体推进剂在热管道内的流动情况,结合不可压缩N-S方程及幂律本构关系进行建模与仿真,获得膏体推进剂在热管道内的流动特性,分析了其流动时的受热状况.仿真结果表明:膏体推进剂在热管道内的流速比在普通(绝热)管道快,并且管径和入口速度越小,流速增大越明显;近壁面膏体推进剂加热层厚度随着流速的增大而减小,随管径的增大而增大.     

受限射流流场热量传递特性的实验研究

锅炉煤粉燃烧往往是通过煤粉与空气混合后喷射进入炉内卷吸高温烟气而预热、着火的,其着火过程的早晚与射流和烟气间的热量交换情况关系极大.而这种交换实质上就是射流流股与被卷吸的气流之间的质量、动量和热量传递的结果,在湍流情况下这三者之间是相互影响的.尽管对湍流射流的研究比较成熟,有大量的文献资料可以查阅,然而由于射流流场的复杂性,大多数结果很难直接应用于具体的实际情况.如上所述,要计算射流与卷吸气流间的热通量就是一件较困难的工作.有鉴于此,本文对受限平面射流流场进行了实验测定,以模拟炉内冷态流动情况,而重点放在射流流股与外卷吸气流间的热量传递过程的测量与计算.实验的具体做法是用热线风速仪和热电偶测定流场的速度、脉动速度、温度及温度梯度,并结合湍流单方程模型计算出射流流场的热流分布,尤其是扩散热流的分布.     

斜三通的CFD数值模拟及传热影响因素研究

为研究斜三通管内流体的流动与传热过程,应用CFD软件Fluent分别对管间夹角θ为20°～90°、流速比λ为2～3.5以及支管位置l为500～1 000 mm的斜三通内流体的流动与传热过程进行了数值模拟,并通过正交试验设计对影响三通壁面平均换热系数的各参数进行了敏感性分析。结果表明,随着θ和λ的增大,三通出口处流体最大速度逐渐增大,其中λ的影响更为显著;壁面平均换热系数随θ和λ的增大而增大,随l的减小而增大;支管位置l主要影响壁面平均换热系数,对最大速度的影响可忽略不计。按照影响壁面平均换热系数作用的强弱,支管位置l>流速比λ>管间夹角θ,即支管越靠近主管进口、流速比越大、管间夹角越大,则壁面换热效果越好。因此,支管位置是影响斜三通壁面传热效果的首要因素。