检索结果-内蒙古大学图书馆

物理学报 2024年第15期73卷 154-161页

作者：齐凯朱星光王军夏国栋北京工业大学传热强化与过程节能教育部重点实验室暨传热与能源利用北京市重点实验室北京100124

在固体表面布置纳米结构是一种强化固-液界面传热的简单有效的方法.但是,当固-液界面相互作用较弱时,由于纳米结构并不能被液体浸润,纳米结构的存在反而会弱化固-液界面之间的传热,而外电场的施加则可以解决这一问题.本文基于分子动力... 详细信息

在固体表面布置纳米结构是一种强化固-液界面传热的简单有效的方法.但是,当固-液界面相互作用较弱时,由于纳米结构并不能被液体浸润,纳米结构的存在反而会弱化固-液界面之间的传热,而外电场的施加则可以解决这一问题.本文基于分子动力学模拟的方法,研究了纳米结构固-液界面在外电场作用下的传热特性.通过在2块平行金属板布置数量相同的正负电荷,产生垂直于板面的均匀电场,并在下层金属板上布置了不同尺寸的纳米结构.结果表明:在外电场作用下,纳米结构处会产生电润湿现象,固-液界面的润湿状态能够从Cassie态变为Wenzel态,界面处的Kapitza热阻长度明显减小,因而热流密度显著增大;当电荷量增至发生电冻结的临界值,液态水会产生电冻结现象,其热导率骤增至1.2 W/(m·K),热流密度也随之发生骤增;继续增加电场强度,由于电冻结现象的发生,固-液界面热阻则基本保持不变.

关键词：电润湿纳米结构外电场固-液界面热阻分子动力学

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自由分子区内颗粒的近壁曳力特性研究

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工程热物理学报 2025年第1期46卷 177-182页

作者：丁宇单庆茹张克学王军夏国栋北京工业大学传热强化与过程节能教育部重点实验室暨传热与能源利用北京市重点实验室北京100124

本文基于气体动理论方法,分别得到了自由分子区内近壁球形颗粒平行于壁面和垂直于壁面运动时的曳力计算式。计算结果表明,当气体分子在壁面为完全镜反射时,则不会有近壁效应产生。当壁面存在漫反射,颗粒运动速度平行于平壁时,颗粒沿平... 详细信息

本文基于气体动理论方法,分别得到了自由分子区内近壁球形颗粒平行于壁面和垂直于壁面运动时的曳力计算式。计算结果表明,当气体分子在壁面为完全镜反射时,则不会有近壁效应产生。当壁面存在漫反射,颗粒运动速度平行于平壁时,颗粒沿平行于平壁方向所受的力为曳力,同时在垂直于平壁方向会受到近壁作用力,其方向在壁面温度较高时为远离平壁方向,在壁面温度较低时为靠近平壁方向;当颗粒垂直于平壁运动时,颗粒沿垂直于平壁方向受力为曳力和近壁作用力的合力。

关键词：微细颗粒自由分子区气体动理论近壁效应

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Au-TiO_(2)光电极界面声子热输运特性的分子动力学模拟

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物理学报 2024年第10期73卷 116-125页

作者：桑丽霞李志康北京工业大学传热强化与过程节能教育部重点实验室传热与能源利用北京市重点实验室北京100124

为了研究光电分解水体系中具有热等离激元效应的Au-TiO_(2)电极的界面热输运特性,本文采用非平衡分子动力学方法研究了温度、界面耦合强度以及添加石墨烯层对Au-TiO_(2)界面热导的影响,并通过声子态密度对界面热导的变化进行了分析.研... 详细信息

为了研究光电分解水体系中具有热等离激元效应的Au-TiO_(2)电极的界面热输运特性,本文采用非平衡分子动力学方法研究了温度、界面耦合强度以及添加石墨烯层对Au-TiO_(2)界面热导的影响,并通过声子态密度对界面热导的变化进行了分析.研究结果表明,当体系温度从300 K增加到800 K时,Au-TiO_(2)界面导热系数增加了78.55%,这与更多的低频声子参与界面热输运相关,更多的热量传递到TiO_(2)上可促进界面反应.随着Au与TiO_(2)界面耦合强度的增大,界面热导率可通过TiO_(2)和Au的声子态密度的重叠程度得到优化.添加单层石墨烯可提高Au-TiO_(2)结构的界面热导,其中0—30 THz的低频区声子对导热贡献最大,但添加2层和3层石墨烯,石墨烯层与层之间的相互作用力阻碍了界面传热,且在低频区的声子数量有所降低,不利于热量在Au和TiO_(2)之间进行传递.

关键词： Au-TiO_(2) 界面热导声子态密度分子动力学

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基于人工神经网络的热斗篷设计

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工程热物理学报 2025年第3期46卷 982-987页

作者：单庆茹丁宇王鹤文周欣智许云宇王军夏国栋北京工业大学传热强化与过程节能教育部重点实验室暨传热与能源利用北京市重点实验室北京100124

基于体材料的双层热隐身斗篷由大块各向同性材料构成,可以避免变换热学的复杂计算,但是由于内层材料热导率不完全绝热,在背景材料热导率较低时,其热隐身效果较差。本文基于机器学习方法,构建关于热隐身斗篷参数与隐身效果之间的人工神... 详细信息

基于体材料的双层热隐身斗篷由大块各向同性材料构成,可以避免变换热学的复杂计算,但是由于内层材料热导率不完全绝热,在背景材料热导率较低时,其热隐身效果较差。本文基于机器学习方法,构建关于热隐身斗篷参数与隐身效果之间的人工神经网络,智能地学习外层材料的热导率以及斗篷尺寸与双层斗篷热隐身效果之间的关系并输出功能函数,计算得到能实现较好热隐身效果的外层材料热导率或斗篷尺寸大小,并模拟验证了这一机器学习结果的准确性,实现了双层斗篷热隐身效果的优化。

关键词：热斗篷人工神经网络热导率模拟

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过渡区内纳米颗粒的曳力特性模拟研究

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物理学报 2024年第7期73卷 244-251页

作者：刘旺旺张克学王军夏国栋北京工业大学传热强化与过程节能教育部重点实验室传热与能源利用北京重点实验室北京100124

在过渡区内,关于纳米颗粒曳力计算及输运特性的研究较为困难,通常会采用一些近似方法,将自由分子区或者连续介质区的理论计算式进行修正,以适用于过渡区,但是其准确性值得商榷.本文基于分子动力学模拟方法,研究了过渡区内纳米颗粒的曳... 详细信息

在过渡区内,关于纳米颗粒曳力计算及输运特性的研究较为困难,通常会采用一些近似方法,将自由分子区或者连续介质区的理论计算式进行修正,以适用于过渡区,但是其准确性值得商榷.本文基于分子动力学模拟方法,研究了过渡区内纳米颗粒的曳力特性,并与相关理论进行对比.结果表明,气-固分子间相互作用对纳米颗粒的曳力具有显著影响.当气固结合强度较弱时,理论计算结果与分子动力学模拟值吻合较好;当气固结合强度较强时,分子动力学模拟结果明显大于理论值,这是由于气体分子在纳米颗粒表面的吸附所导致.基于气体分子在颗粒表面的吸附特性,提出引入有效颗粒半径修正,其过渡区内曳力的理论计算结果与分子动力学模拟结果吻合较好.

关键词：纳米颗粒过渡区曳力分子动力学模拟

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近壁球形颗粒的曳力特性研究

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工程热物理学报 2024年第3期45卷 755-763页

作者：霍晓昱王军夏国栋北京工业大学强化传热与过程节能教育部重点实验室暨传热与能源利用北京市重点实验室北京100124

本文研究了球形颗粒在近壁区域内的曳力特性,基于气体动理论方法推导得到了自由分子区内近壁颗粒沿垂直于平壁方向运动时所受曳力的表达式,其计算结果与直接蒙特卡洛模拟结果一致。计算并分析了动量适应系数、壁面温度等参数对近壁颗粒... 详细信息

本文研究了球形颗粒在近壁区域内的曳力特性,基于气体动理论方法推导得到了自由分子区内近壁颗粒沿垂直于平壁方向运动时所受曳力的表达式,其计算结果与直接蒙特卡洛模拟结果一致。计算并分析了动量适应系数、壁面温度等参数对近壁颗粒所受曳力的影响规律和机制。当壁面动量适应系数为零时,近壁效应消失;当壁面温度高于气体温度时,近壁效应使得颗粒所受曳力增大;当壁面温度低于气体温度且颗粒速度较小时,可能出现曳力方向与颗粒运动方向相同的情况。

关键词：自由分子区曳力近壁效应气体动理论

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Au纳米粒子阵列热等离激元效应的等效计算与表征

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中国科学：技术科学 2024年第12期54卷 2269-2280页

作者：赵越桑丽霞任志勇北京工业大学传热强化与过程节能教育部重点实验室及传热与能源利用北京市重点实验室北京100124

金属等离激元微纳结构的热等离激元效应可作为纳米尺度的可控局域热源.本文基于有限元法利用COMSOL Multiphysics软件的波动光学和传热模块,计算了Au纳米粒子二维阵列模型的吸收截面、平均能量和温度分布.结果表明,粒径一定时,模型的平... 详细信息

金属等离激元微纳结构的热等离激元效应可作为纳米尺度的可控局域热源.本文基于有限元法利用COMSOL Multiphysics软件的波动光学和传热模块,计算了Au纳米粒子二维阵列模型的吸收截面、平均能量和温度分布.结果表明,粒径一定时,模型的平均能量随阵列数的增加呈先增大后减小至趋于稳定的规律.粒距越大,达到稳定平均能量对应的阵列数越大.当Au纳米粒子二维阵列模型足够大时,平均能量与粒距无关,仅取决于粒径大小.为了计算得到Au纳米粒子二维阵列产生的局域热,创新构建散热模型与绝热模型并进行等效处理,在散热模型中得到的1000 ns弛豫时间代入绝热模型计算得到局域热瞬态温度为近82 K.通过可视化表征不同温度梯度的光阳极表面与分解水产氧量体积分数的对应关系,进一步证实了金属纳米粒子的热等离激元效应促进光电极界面反应的作用.

关键词： Au纳米粒子阵列热等离激元效应局域热散热模型绝热模型

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太阳能热发电用熔盐储热材料金属相容性研究

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太阳能学报 2024年第4期45卷 540-545页

作者：王金龙鹿院卫吴玉庭张灿灿传热强化与过程节能教育部重点实验室暨传热与能源利用北京市重点实验室北京工业大学北京100124

为分析第三代太阳能热发电技术熔盐与低温罐选材的相容性,该文以一种低熔点(142℃)、高分解温度(>700℃)的混合熔盐为腐蚀环境,通过静态腐蚀实验研究碳钢(A515Gr70)和两种低合金钢(Q345R、15CrMoR)在450℃混合熔盐中的腐蚀行为。采... 详细信息

为分析第三代太阳能热发电技术熔盐与低温罐选材的相容性,该文以一种低熔点(142℃)、高分解温度(>700℃)的混合熔盐为腐蚀环境,通过静态腐蚀实验研究碳钢(A515Gr70)和两种低合金钢(Q345R、15CrMoR)在450℃混合熔盐中的腐蚀行为。采用失重法测量不同金属的腐蚀速率。通过扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)和能谱仪(EDS)对金属腐蚀表面的微观形貌、相组成和微区成分进行分析。结果表明:碳钢不含有耐腐蚀元素Cr、Ni和Mo,腐蚀速率最大。15CrMoR表面氧化层以疏松多孔的Fe_(2)O_(3)为主,不能阻止熔盐浸入金属基体内部,导致氧化程度加重,耐腐蚀性较差。Q345R表面氧化层由致密性好的FeCr2O_(4)、NiO和TiO_(2)组成,对金属基体具有保护性,耐腐蚀性最佳。

关键词：太阳能热发电腐蚀腐蚀速率合金钢熔盐氧化层

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(Ag,Au)/MoS_(2)的电解水性能及等离激元光热作用

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高等学校化学学报 2023年第6期44卷 182-194页

作者：桑丽霞马梦楠北京工业大学传热强化与过程节能教育部重点实验室传热与能源利用北京市重点实验室北京100124

MoS_(2)是电解水体系的一种备受关注的非贵金属析氢催化剂,优化其活性位点是提高其活性的研究重点.采用水热法在三维导电碳布(CC)上合成了二维片状MoS_(2),将反应温度从200℃调至180℃可保留具有更多活性位点的1T相,相应的MoS_(2)(180)... 详细信息

MoS_(2)是电解水体系的一种备受关注的非贵金属析氢催化剂,优化其活性位点是提高其活性的研究重点.采用水热法在三维导电碳布(CC)上合成了二维片状MoS_(2),将反应温度从200℃调至180℃可保留具有更多活性位点的1T相,相应的MoS_(2)(180)/CC电极表现出相对更低的析氢过电位.利用电化学方法在MoS_(2)(180)/CC上分别沉积Ag和Au纳米粒子,得到Ag/MoS_(2)(180)/CC和Au/MoS_(2)(180)/CC电极.扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)表征结果以及无光照、光照和加热条件下电化学极化曲线、电化学阻抗谱(EIS)和Tafel斜率的测试结果表明,20 nm Ag和30 nm Au的负载及光照条件均可降低析氢过电位和增加电流密度,而体系温升的作用与金属的种类有关.利用COMSOL Multiphysics软件构建MoS_(2),Ag/MoS_(2)和Au/MoS_(2)模型,模拟计算了光照下的电场和温度场,证实了Ag和Au纳米粒子的热等离激元效应及其加速电极反应从而提高电解水析氢性能的作用.

关键词：电解水二硫化钼纳米片析氢过电位等离激元金属热等离激元效应

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反应物化学计量比对阶梯流道URFC性能影响

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工程热物理学报 2024年第7期45卷 2061-2067页

作者：乔佳楠郭航叶芳陈浩北京工业大学能源与动力工程学院传热强化与过程节能教育部重点实验室及传热与能源利用北京市重点实验室北京100124

本文基于一个两相、非等温模型,探究了燃料电池模式的化学计量比对一体式再生燃料电池性能的影响。结果表明,在燃料电池模式下提高反应物的化学计量比有利于促进传质与排水,但消耗的泵功会持续增加,因此电池性能的提升率随化学计量比的... 详细信息

本文基于一个两相、非等温模型,探究了燃料电池模式的化学计量比对一体式再生燃料电池性能的影响。结果表明,在燃料电池模式下提高反应物的化学计量比有利于促进传质与排水,但消耗的泵功会持续增加,因此电池性能的提升率随化学计量比的增加呈先上升后下降的趋势。在本文的运行工况下,当化学计量比为1.5时,燃料电池模式的净输出功最高;此外,在电池饥饿程度较高时,将化学计量比设置为1.5对充放电循环效率的提升率最高。

关键词：一体式再生燃料电池化学计量比性能提升率传质排水

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