风力发电机叶片覆冰状况及防冰除冰措施

适用于寒冷气候条件的风力发电机研究已成为可再生能源领域广为重视的方向。针对环境因素、翼型、风机型号和运行状态等多因素协同作用下的叶片覆冰特性,依据能量分配理论和叶片表面温升特性,论述了主动防冰除冰技术的结构、热载荷分布以及能量传递方式。被动防冰除冰技术中,具有水滴自去除效应的涂层优势显著,依据涂层的防冰机理、导热导电性和化学稳定性等方面,论证其应用在风力发电机叶片上的可行性。最后,防冰涂层与电加热结合构成的复合防冰除冰结构,能够有效降低能耗、减少回流水结冰,但在涂层表面润湿性转变、导热率和耐久性等方面的研究尚存在一定的争议,将是未来主要的研究方向。     

零度写作

<正>零度,通常被用来描述温度,是温度计刻度零表示的温度,是水在一个标准大气压下开始凝结成冰的温度。小读者,你们知道吗?零度也可以和写作联系起来。零度写作,这一理论源于法国文学理论家罗兰·巴尔特在1953年发表的一篇文章《写作的零度》。在进行零度写作时,作者不表达任何个人想法或情感,完全采用机械陈述。这是因为感情容易遮住作者的眼睛,干扰作者判断。不过,零度写作并不缺乏     

神奇的万年冰洞

正在我国山西省,有一个非常神奇的天然冰洞,它如童话中的冰雪世界一样美丽,被人们称为万年冰洞。万年冰洞位于山西省忻州市宁武县的芦芽山上,海拔2300米,人们在其内部已向下开发100多米。夏天,洞外温度最高可达38摄氏度,洞内温度却恒定在0摄氏度以下,积冰常年不化。洞内冰笋、冰柱、冰锥、冰花等随处可见,冰的形态多达10余种。因为世界上已发现的冰洞大多分布在西伯利亚和南极洲等极寒地带,处在低纬度的宁武县不具备形成大冰洞的条件,所以这里的万年冰洞实属罕见。     

车轴钢高温黏塑性本构模型及流变行为分析

高温黏塑性本构模型是连铸坯近凝固终点压下工艺数值模拟的基础,但该条件下的应力应变数据极为缺乏,严重限制了连铸新工艺的开发.利用热模拟实验对比研究了车轴钢在近凝固终点压下和常规热变形工艺下的流变行为.结合动态回复和动态再结晶理论构建了近凝固终点压下工艺下的本构模型.结果表明:在近凝固终点压下工艺下,类铸态组织奥氏体晶粒粗大,流变应力明显低于常规热变形工艺下的流变应力;同一变形量下,动态再结晶体积分数较大.本文构建的本构模型对不同变形条件下的应力预测值与实验值吻合较好,平均相对误差约为2.62%.     

氟化改性硅树脂制备的超疏水涂层防覆冰性能

研究具有超疏水表面特性的疏水涂层实际防覆冰效果.首先理论分析了水滴在固体表面浸润性影响因素,利用不同硅烷水解缩合反应制备出低表面能的含氟硅树脂,之后引入分形理论在含氟硅树脂中添加二氧化硅微粒制备疏水涂层.观察掺杂微粒的涂层表面微观结构,并测试水滴在不同涂层表面的接触角;为直观分析涂层防覆冰效果,将不同涂层涂覆试验件后在结冰风洞中进行覆冰测试.结果显示掺混不同量级微粒的疏水涂层表面形成复合粗糙结构,有着更好的粗糙度;含氟硅树脂表面水滴接触角较普通硅树脂提升10°,含有不同量级粒径微粒的涂层表面水滴接触角较单一粒径微粒掺混的涂层提升近20°,达到超疏水表面效果;具有复合微观结构的疏水涂层涂覆的试验件在5 m·s-1和15 m·s-1的风速下较无涂层表面覆冰减少率分别达到35.6％和25.9％,较只有一级粗糙结构的表面有效防覆冰时间长,具有较好的防覆冰能力.结果表明本文设计的超疏水涂层达到超疏水表面效果,且具有较好的防覆冰性能.     

干热大气环境中涂层材料失效行为研究进展

 西部干热大气环境中,涂层材料的腐蚀磨损失效行为直接关系到各种机械、车辆等的使用寿命.西部沙漠干热大气环境的典型特点是昼夜温差大、紫外线辐射强度高、沙尘量大风速大等,这种恶劣的环境对涂层材料的耐蚀性提出更高的要求.本文根据西部地区典型气候特征,结合相关研究报道,主要介绍了近几年国内外学者对高温差、高辐照、高沙尘等恶劣自然环境对涂层材料的破坏作用的研究进展,并总结出3种环境条件下涂层材料的失效机制.高温差条件下,涂层材料的主要失效机制为涂层和基体膨胀系数改变、涂层组织结构改变,以及发生热腐蚀等;高辐照条件下涂层材料的主要失效机制为涂层材料分子吸收能量发生降解;高沙尘条件下涂层材料的主要失效机制为风沙切削挤压变形等.本文综述了干热大气环境下涂层材料的失效行为研究进展,以期为涂层材料在干热大气环境中的服役行为进一步研究提供数据支持.     

直面人类生存危机

正近些年来,大家越发深切地感到气候变得异常了。气候变化是人类面临的共同生存危机,从目前趋势看,主要是全球气温升高,其后果是灾难性的。据研究,地球温度平均上升2摄氏度,海平面就上升7米,若上升4摄氏度,南北极将无冰覆盖,人类赖以生存的生物资源将大幅减少,生态环境会发生巨变,从而引发全人类的生存危机。这不是"危言耸听",而是正在一步步往前走的客观现实。2016年底全球第一个具有法律效力的公约,即《联合国气候变化框架公约》(简称巴黎协定)生效,这是一个具有历史     

扩散阻挡层对NiCrAlYSi涂层不同条件下热腐蚀行为的影响

利用电弧离子镀技术在DSM11合金基体上制备含或不含扩散阻挡层(diffusion barrier,DB)的Ni Cr Al YSi涂层,对比研究2种涂层在900℃恒温热腐蚀行为和从900℃到室温的循环热腐蚀行为(表面混合盐质量分数为75%Na2SO4+25%K2SO4)。研究结果表明:在恒温热腐蚀条件下,含或不含扩散阻挡层的Ni Cr Al YSi涂层表面主要生成了α-Al2O3和γ/γ′相;腐蚀100 h后,Ni Cr Al YSi涂层出现了较多的Kirkendall孔洞,基体与涂层元素的互扩散明显。Ni Cr Al YSi/DB涂层的扩散阻挡层可有效地抑止基体与涂层的元素互扩散,防护效果比单一Ni Cr Al YSi涂层的效果好。在循环热腐蚀条件下,含或不含扩散阻挡层的Ni Cr Al YSi涂层表面主要生成α-Al2O3、尖晶石、Ti O2和γ/γ′相;腐蚀100 h后,Ni Cr Al YSi涂层内氧化和内硫化现象严重,Ni Cr Al YSi/DB涂层的扩散阻挡层界面易开裂,影响扩散阻挡层的效力,导致涂层体系比单一Ni Cr Al YSi涂层更快失效。     

负温度你该如何想象

开宗明义,我们不要把负温度与零下摄氏度混为一谈,这是两码事。科学家所说的温度一般都是指开尔文温度,即大于0开(-273.15摄氏度) 的温度。如果画一个坐标轴,把0开作为原点,我们所说的温度都是原点右边的温度。那么,原点左边的温度该怎样描述呢?     

基于孔隙尺度的燃料电池气体扩散层结冰研究

针对燃料电池用气体扩散层内液态水在孔隙尺度下的动态结冰过程,首次引入了一种介观模拟尺度方法——格子Boltzmann方法.首先,构造燃料电池用真实气体扩散层三维微孔隙结构;其次,通过一维半无限大空间凝固热传导、二维直角区域凝固和二维介质方腔凝固三组数值试验严格考察该凝固模型中液态水、固体冰和碳纤维不同热物理参数选取的精确性,证明引入的格子Boltzmann方法在研究燃料电池气体扩散层中结冰现象的有效性;最后,针对孔隙率分别为0.5、0.6、0.7、0.8和0.9的二维气体扩散层在孔隙尺度下的结冰过程进行模拟研究.模拟结果表明,对应孔隙率分别为0.5、0.6、0.7、0.8和0.9时,气体扩散层孔中液态水完全结冰量纲一时间F_0分别为2.67、3.11、3.68、4.31和4.84,有自然对流情况下的结冰时间F_0比无自然对流时分别减少0、0、0.001、0.001和0.007.     

提取凝固热装置性能的实验研究

对所设计的凝固换热装置进行了性能测试实验,针对刮冰问题以及系统能效比偏低问题进行了改进实验.所进行的实验包括冰刷型凝固换热装置、冰刀型凝固换热装置以及水冷片冰机的性能测试实验.对三种凝固换热装置的刮冰效果以及系统能效比进行对比,冰刀型是刮冰效果最好、系统能效比最高的最优换热装置.     

碳纳米管能使水在室温下凝固,此时似可用作超高速开关

据英《新科学家》2003年2月22日报道 :美国伊利诺伊大学的科学家EeikJakobsson在进行计算机模拟后得出了结论———用一个碳纳米管充满水时 ,得到的不只是一个潮湿的碳纤维 ,而是一个可以用于纳米电子装置的超高速开关。当他们意外地发现水流因凝固而不能通过精确尺寸为0.86纳米直径的碳纳米管时 ,他们开始用计算机模拟水流是否能通过其它各种直径的碳纳米管。模拟结果显示 ,模拟的水分子自身排列成六角形分子组 ,类似于一种冰的结构。当然他们还不知为什么某种纳米尺度的碳纳米管会使水凝固 ,甚至在室温下也凝固 ;而这是一种由几何形状引…     

功能梯度热障涂层热震裂纹的形成和扩展

探索热障涂层在热震中裂纹的形成规律 ,揭示涂层热震危险截面位置 .采用在铝基体上以等离子喷涂法制备 Al/Ni- Zr O2 功能梯度涂层 ,在所研制的热性能测试仪上 ,用单面加热急冷法 ,观察不同热循环次数下的裂纹形成情况 .结果是热震 15次时首先在纯 Zr O2 与 Zr O2 和 Al/Ni质量比为 8∶ 2的界面上方产生水平裂纹 ,5 0次时出现龟裂纹 .热震裂纹出现的最危险截面在上述界面上方大约 80 μm处 ,此处热应力最大 .     

除雪化冰路面微波敏感涂层材料与设备

为了在寒冷地区进行科学有效、环保经济的道路除雪化冰,弥补现有传统除雪化冰方法存在的缺陷,提出微波除雪化冰涂层技术。基于微波吸收材料的吸波机理与影响因素,优选羟基铁粉(RW)、羟基铁粉(YW1)、四氧化三铁、氧化铝和膨胀石墨作为微波敏感涂层吸波材料,进行微波敏感涂层材料融冰试验;通过对比不同组试验的温度升高值,分析不同涂层材料吸收微波产热并融化厚冰的能力,选用四氧化三铁、RW、膨胀石墨作为涂层材料分别进行涂层试件加热与融冰试验,研究沥青混凝土吸波涂层路面实际吸收微波融雪化冰的能力,在沥青混凝土试件制作涂层后,冻制5cm的厚冰,微波加热下采用升温差值来直观比较涂层材料吸收微波升温能力,综合考虑微波除冰效率、经济成本等因素,提出选用膨胀石墨作为微波敏感涂层材料。此外,进行了除雪化冰微波设备发射频率、功率、磁控管阵列等技术参数研究,在此基础上研发了便携式微波除冰车,并进行了便携式微波除冰车现场涂层微波加热试验。研究结果表明:四氧化三铁、RW、膨胀石墨3种材料吸收微波升温融冰的效果较好,膨胀石墨60s升温差值为40.2℃,四氧化三铁为8.4℃;采用膨胀石墨作为涂层材料与便携式微波除冰车配合应用的除冰效果良好,今后可为大型微波除冰雪设备的研究开发提供依据。     

薄板坯连铸结晶器内凝固坯壳三维有限元分析

用已获得的薄板坯连铸结晶器内凝固坯壳的几何形状和温度场，建立凝固壳三维热弹塑性接触有限元分析模型。得到两种拉速下ＩＳＰ和ＣＳＰ型结晶器内凝固壳的应力和变形分布，以及凝固壳与结晶器壁间的气隙分布，给出了成指数在坯壳中的变化曲线。     

镍基热喷涂层对列车车轮铸钢抗制动热疲劳损伤作用机制探讨

这里主要研究了镍基热喷涂层对车轮铸钢材料抗热疲劳的作用机制,分别对有涂层试样和未涂层试样进行了450～20℃温度幅下热疲劳试验.研究发现,镍基涂层试样在涂层表面出现一些腐蚀坑和微裂纹,但具有层状结构的韧性镍基涂层未出现剥落现象,涂层层状结构阻碍了涂层裂纹向基体的传播,镍基涂层很好地避免了基体材料的热疲劳损伤.而在同等条件下,未涂层试样不论是表面还是断口处都已经遭受到了较为严重的破坏.     

镍钛形状记忆合金线坯连续定向凝固温度场的数值模拟

连续定向凝固过程中结晶器的温度分布对固-液界面位置和形状具有重要影响.在建立三维物理模型以及确定材料热物性参数、边界条件与冷却水对流换热系数计算方法的基础上,采用ANSYS有限元软件对不同参数组合条件下镍钛形状记忆合金线坯连续定向凝固的稳态温度场进行了数值模拟.研究结果表明,在所给定的模型及各种参数条件下,镍钛形状记忆合金在结晶器内可以完成凝固过程,且固-液界面呈平直状,具备了进行连续定向凝固制备的基本条件.     

双辊铸轧凝固层焊合点位置判别式的研究

在建立旋转坐标系和引进虚拟系统条件下,根据傅立叶传热微分方程,建立了双辊铸轧过程中凝固层焊合点位置的判别式K=d-4asη2ω-1arcsin(H/R)+s20+s0,由该式能够推断出凝固层焊合点的位置,即当K=0时,凝固层焊合点位于辊缝之间;当K>0时,凝固层焊合点位于辊缝之上;当K<0时,凝固层焊合点位于辊缝之下.根据这一判别式,为确保凝固层焊合点位于理想位置,铸轧速度、熔池高度和辊缝宽度三者之间应满足:arcsin(H/R)=(d+2s0)dω/4asη2.     

化冰盐环境下钢筋混凝土桥梁结构承载力退化试验

在冰冻灾害等极端天气条件下,采用化冰盐解除道路交通危机成为中国北方冬季道路除冰雪常用的举措.本课题采用锈蚀和冻融两种环境的叠加来模拟化冰盐环境,通过对相同锈蚀条件下冻融梁和非冻融梁的对比试验,研究化冰盐环境下钢筋混凝土梁剩余承载力的退化.结果表明,模拟的化冰盐环境下,经受冻融循环的试验梁比非冻融循环试验梁承载力下降了13.6%;根据试验结果,将钢筋质量锈蚀率换算成钢筋半径锈蚀率,得出化冰盐环境下梁剩余承载力与半径锈蚀率的关系.     

中锰球铁磨球温度场及凝固动态曲线

本文在砂型及金属型条件下,利用热分析法测定了一定成分的中锰球墨铸铁磨球断面不同位置的冷却曲线,做出了磨球断面的温度场分布及凝固动态曲线,依此分析了中锰球墨铸铁磨球的凝固特点。