矩形沟槽细薄膜蒸发弯月面区流动特性的研究

本文针对矩形沟槽内细薄膜蒸发弯月面区的流动特性进行了研究。采用伽辽金方法获得了矩形沟槽内液相具有曲面界面边界条件压力分布的解析解。在给定条件下对矩形沟槽细薄膜蒸发弯月面区的压力分布和速度分布进行了计算分析,研究结果表明：减小接触角有助于提高矩形沟槽弯月面区的流动性能。本文的研究结果将为细薄膜蒸发机理的研究提供良好的参考。     

工质物性参数对毛细蒸发弯月面传输特性影响

基于延展弯月面传热传质模型,以戊烷为基础工质探讨了汽化潜热、导热系数、表面张力系数和黏性系数等关键物性参数变化对毛细蒸发弯月面热、质传输能力的影响.针对同样条件下甲醇、戊烷和氨3种工质毛细蒸发传热能力,定义了一个仅与工质物性有关的物性参数群PF.分析结果表明PF具有明确物理意义,并能够有效评价工质的毛细蒸发特性,对该类系统的工质选择具有很好的指导意义.     

矩形明渠流动流速脊线的特性分析

1 问题的提出。圆管流动和矩形明渠流动是两种最基本的流动．圆管流动因其轴对称性而显得相对简单，在以轴心为极点的极坐标系中，流速只沿径向发生变化，横断面上等速线为一族同心圆．圆管断面上的点流速分布规律可归结为沿某一径向的流速分布规律予以描述．而在明渠流动中，由于自由表面的存在，其流动特性远较圆管流动复杂．即使是矩形明渠，流动断面上的点流速沿垂向和横向均有明显的梯度存在．为此，不同学者从不同的角度对矩形明渠均匀流动问题进行了研究，因其成果主要限于宽深比较大和没有自由表面影响的情况，所以常不能满足实际应用的需要．     

分离式热管蒸发段流动特性的研究

目前，普遍认为蒸发段内工质的流动型式依次为单相液流、弹状流、泡状流及环状流，通过可视化试验和壁温测量，分析了蒸发段工质的流动规律，发现在保证热管工作的条件下，其蒸发段工质的流动型式除单相液流和泡状流外，还存在有一种称之为飞溅降膜流的流型，它对热管的蒸发换热有很大的影响，试验表明，在飞溅降膜区内汽泡夹带液滴向上飞溅的频率及高度均与热流密度有关，当热流密度ｑ≥２０ ｋＷ／ｍ＾２，频率稳定在ｆ０＝０．８     

细竖管内流动凝结的换热特性

为探讨小尺度条件下管内流动凝结换热的特性,针对１～５ｍｍ的细圆管,考虑凝结液膜的弯曲、气液界面剪切力与液膜表面张力的影响,建立起柱坐标系下竖直管内受迫流动凝结换热物理数学模型;利用数值求解的结果,对小尺度条件下管内凝结换热的规律进行预测性分析．研究表明,细管径条件下,气液界面切应力与液膜表面张力对流动凝结过程的影响增大,使重力的影响处于相对微弱的地位;与Ｎｕｓｓｅｌｔ换热关联式的预示值相比,小尺度圆管有明显的强化凝结换热的效果．上述结果有助于深化对小尺度下凝结换热规律的理解     

竖直矩形细通道内的水沸腾换热特性

以宽度为1.0 mm和0.1 mm的竖直矩形细通道内的沸腾换热特性为研究对象,运用数值模拟的方法探索气泡生成、长大和脱离的过程,通过几何重构和界面追踪的方法获取相界面移动和变化对系统内压差以及平均表面换热系数的影响。计算中考虑重力、表面张力和壁面黏性的作用。研究结果表明:通道宽度的不同对气泡生长方式和气泡形态产生很大影响,且核态沸腾换热系数随着细通道宽度的减小而增大;表面张力在细通道沸腾换热过程中所起的作用明显增大,证明细通道有强化换热的作用;由于数值计算中进行了理想化假设,导致数值模拟的沸腾传热系数比现有细通道沸腾传热实验传热系数普遍偏高。     

电子束蒸发制备纳米ZnO薄膜及其特性研究

用电子束蒸发制备一系列纳米ZnO薄膜,用XRD和AFM研究其结构和形貌,重点研究其拉曼谱.ZnO靶的拉曼谱出现了4个明显的峰,与文献报道基本一致.室温下沉积的ZnO薄膜中存在大量缺陷和氧空位,其拉曼频移只有LO模和低频E2模,且其LO模有相对频移,峰展宽,强度加强.ZnO膜的高频拉曼谱对其结构不敏感,各种制备条件下的ZnO膜其高频拉曼谱基本一致.对拉曼谱,结合XRD和AFM分析给出了初步的解释.     

矩形微通道流动入口段的阻力特性分析

运用Fluent软件对宽高比ε为0.1～1.0的矩形微通道层流流动入口段的阻力特性进行了三维数值模拟.结果表明:宽高比ε和雷诺数Re对表观摩擦因子与雷诺数乘积f_(app)Re有一定的影响.f_(app)Re值随着宽高比ε的增大而减小,在不同的Re数范围内呈现了不同的影响.当Re数小于300时,f_(app)Re值随Re数的增大而减小;Re数大于300后,f_(app)Re值随Re数变化很小.当流动达到充分发展后f_(app)Re值保持不变,且与Re数无关.此外还研究了ε和Re数对水力进口长度的影响.发现当Re数小于和等于20时,无量纲进口长度随着ε的增大逐渐减小;当Re数大于20,无量纲进口长度随着ε的增大呈先增后减的趋势,且在宽高比为0.3～0.4时达到峰值.基于得到的结果,提出了新的层流流动进口长度关系式,该式对微型设备的设计和优化具有一定的指导意义.     

绕任意轴旋转的矩形截面弯管流动特性

为了探讨绕任意轴旋转的矩形截面弯管流动规律,利用数值计算的方法研究了绕任意轴旋转的矩形截面弯管内的粘性流动情况,分析了在不同入口距离处离心力和科氏力共同作用下的二次流动、轴向主流的发展变化情况。计算结果表明：对于宽高比λ≤1．0的矩形截面弯管,在距入口的不同距离上,依次有2涡-4涡-8涡-4涡流动结构的变化,最多有四个速度极值区并且都靠近管道的外侧;大曲率、大上Dn数时,F=0轴向速度的极值点靠近管道外侧,F=-1的轴向速度的极值点靠近管道内侧。     

丝米级矩形沟槽表面的水滴融合过程

采用高速摄像技术测试丝米级矩形沟槽表面的水滴融合过程,分析了平行沟槽、垂直沟槽方向的2个等大、非等大水滴间的融合和振荡规律.试验中,采用壁面预埋针头法实现了预置静态水滴与缓慢生长的准静态水滴的融合.结果表明,水滴的融合过程包含融合、振荡2个阶段.在等大水滴间的融合过程中,当水滴平行于沟槽方向融合时,受到沟槽的引导作用,沿沟槽方向的水滴振荡剧烈并伴随接触线的往复移动;当水滴垂直于沟槽方向融合时,受到垂向肋间"能垒"的限制,垂直沟槽方向的水滴振荡较弱,且接触线位置无明显变化,但竖直方向的水滴振幅显著.在非等大水滴间融合时,小水滴被吸引到大水滴一侧,融合过程呈现出不对称性,且液桥高度峰值、融合时间及接触线长度均随两水滴总体积的增加而增大.     

圆柱表面电渗驱动液体薄膜流动特性

以Debye-H¨uckel假设近似下线性化的Possion-Boltzmann方程和黏性不可压缩流体运动的Navier-Stokes方程为基础, 采用漏电介质模型, 分别研究了直流(direct current, DC)稳恒电场和交流(alternating current, AC)周期电场驱动下柱体表面电渗驱动液体薄膜问题, 得到了流场的电位势、速度分布的精确解. 结果表明, 定常解的流速与电位势仅相差一个常数, 而自由面上流速只与自由面电位势和圆柱固壁电位势的比值α有关. 周期电场下的流速振幅、流场中与固壁双电层中的流速相位差, 均与雷诺数有密切的关系: 当雷诺数较小时, 周期电场下流速振幅与定常解相近; 随着雷诺数的增大, 固壁附近流速振幅减小, 相位差增大. 当α较小时, 自由面上流速振幅随着雷诺数的增大而减小; 当α较大时, 流速振幅随着雷诺数的增大而增大.     

连铸结晶器弯月面区温度波动的模拟研究

作者设计了连铸结晶器弯月面处传热模拟实验 ,并测量了在结晶器振动情况下弯月面处的温度 ,发现该温度随着结晶器的振动而产生周期性的变化 .基于这种温度波动现象 ,讨论了包括热顶结晶器、高频小振幅振动、软接触结晶器电磁连铸等诸多技术改善铸坯质量的机理     

矩形微细通道纳米流体沸腾流动阻力特性研究

以质量分数为0.5%的Fe3O4-H2O磁纳米流体为工质,分别在横截面积宽×高为0.6 mm×2.0 mm,1.0 mm×2.0mm和2.0 mm×2.0 mm 3种微槽内进行磁性纳米流体流动的沸腾流动阻力特性实验,分析不同磁感应强度对纳米流体沸腾传热两相摩擦压降的影响,并将本实验中0.6 mm×2.0 mm微槽道内的两相摩擦压降与现有理论模型及支持向量机预测模型进行比较。研究结果表明:外加磁场对纳米流体的流动特性产生明显的影响,两相摩擦压降在外加磁场作用时增大比较明显,且随着磁感应强度的增大而增大;两相摩擦压降随热流密度和质量通量的增大而增大;尺寸小的微槽两相摩擦压降显著比尺寸大的微槽的大。由于理论预测模型实验条件的差异性,3个理论预测模型均有较大误差,其中效果最好的M-H模型平均相对误差也高达35.7%。支持向量机模型效果很好,平均预测误差小于5%。     

射频磁控溅射和电子束蒸发制备ZnO薄膜特性的比较

利用射频磁控溅射(Radio frequency-magnetro sputtering,RF-MS)和电子束蒸发(Electron beam evaporation,E-BE)方法制备ZnO薄膜,并对两种方法制备的薄膜在400、450和500℃退火后的微观结构、光学与电学性能进行比较.结果表明,RF-MS比E-BE制备的ZnO薄膜的晶粒细小且均匀,表面粗糙度小.两种方法制备的ZnO薄膜的平均透光率均大于80%,且随温度升高均表现出禁带宽度变小以及在380 nm附近出现近带边发射和绿光发射现象.此外,E-BE比RF-MS制备的ZnO薄膜的电阻率小.     

低高宽比矩形微通道中流动沸腾的压降特性

以甲醇为工质,在不同进口温度、质量流率、热流密度和倾角下,对低高宽比矩形微通道中流动沸腾压降特性进行了研究,并分别采用均相模型和分相模型对通道压降进行了计算。通过对比实验结果与计算结果发现,均相模型中两相平均粘度的计算应当采用Dukler公式,用其他计算式时误差较大;利用LockhartMartinelli关系式进行的分相模型计算发现,现有C值计算公式,如Chisholm,Lee and Lee,Mishima及Qu and Mudawar等,都不能用于预测该实验中低高宽比微通道的两相压降。实验发现当通     

带有平直-矩形内翅片管的流动与传热特性

利用三维模拟计算与试验的方法研究应用于废气再循环(EGR)冷却器的带有平直-矩形内翅片管的流动与传热特性,以及内翅片的迎风距离对管侧传热的影响。研究表明:这种新型的内翅片管能够显著地强化传热;数值模拟计算获得的管侧压降.摩擦因子和努塞尔数与试验方法得到的数据相比,最大偏差分别是6.7%、6.5%和5.9%;内翅片的迎风距离越大,传热性能越好。     

矩形微槽内水的流动沸腾压降特性实验研究

对截面尺寸为0.4 mm×0.2 mm,水力直径为0.267 mm水平布置的不锈钢矩形微槽内水的流动沸腾压降特性进行了实验研究.实验结果表明:当L-M参数X较小时,两相摩擦压降修正因子φ2FL随X的增大而减小,相同进口温度下,φ2FL的变化随流量的增大而增大;当X大于0.3时,φ2FL随X增大而增大,且几乎不受流量的影响.在实验结果基础上,考虑水力直径及流量的影响,在本实验范围内导出了新的矩形单微槽内水流动沸腾的压降关联式,其预测本实验结果的误差在12.6%以内.     

空气-水鼓泡流动的阻力与蒸发传热特性

实验研究了一种新的适用于蒸发冷却过程的鼓泡装置的阻力与传热特性.实验中将换热盘管浸没于空气-水的鼓泡层中,空气-水两相流通过盘管的表面.这种换热方式可以极大的提高换热管与空气之间的换热系数,降低水泵功率的消耗,而且对气流速度的要求低于空冷式冷凝器.文中给出了空气穿过空气-水鼓泡层的压降以及盘管与冷却水之间换热的实验数据,该结果显示影响压降及换热系数的因素包括多孔板的几何尺寸,鼓泡层的高度,空塔速度及热流密度.换热盘管与冷却水之间的换热系数比管外降膜冷却的换热系数大2倍多.     

离心泵蜗舌区非定常流动特性

采用Navier-Stokes方程和RNG k-ε双方程湍流模型,对多工况下离心泵全流道进行了非定常流动数值模拟. 非定常计算得到的离心泵外特性与试验数据吻合较好. 在离心泵蜗舌区设置了3个监测点,计算得到了蜗舌区流体瞬态速度矢量分布,各监测点的压力、径向速度、周向速度的脉动时域特性,并对其进行了分析. 结果表明:设计工况下,蜗舌区流动比较均匀,压力和速度脉动幅度较小. 大流量工况下,在叶轮出口的射流-尾迹结构影响下,各监测点的压力和速度随叶片转动出现相应的峰值和谷值. 小流量工况下,蜗舌区内存在绕蜗舌顶端逆向流动、叶轮出口回流、蜗舌附近蜗型段内旋涡,使得流动非常复杂,流体压力和速度脉动幅度较大,压力最大值约为最小值6倍.      

矩形微通道内滑移区气体流动换热的数值模拟

在等壁温边界条件下对矩形微细通道速度滑移区的对流换热进行了二维数值模拟、在一阶速度滑移和温度跳跃的边界条件下，计算出了通道内的速度和温度以及压力分布。比较了不同克努森数Kn对于滑移速度和跳跃温度的影响。结果表明，由于气体的稀薄性，压力呈现更加线性化减小的趋势，随着Kn的增加，通道入口与出口处的滑移速度和跳跃温度至现增加的趋势。在通道入口附近，气流速度和温度变化剧烈，而在出口处截面平均流速和温度随加的增加而降低．