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2013年动力工程及工程热物理全国博士生学术论坛

作者：刘兴伟刘中良北京工业大学传热强化与过程节能教育部重点实验室及北京市传热与能源利用重点实验室北京 100124

天然气超音速脱水分离技术是基于气体动力学和传热传质理论提出的一种新型汽水分离技术。该技术采用超音速分离管，使多组分天然气产生高速旋转膨胀现象，将天然气中的液相组份成功的分离出来。与传统的分离技术相比，超音速分离技术具... 详细信息

天然气超音速脱水分离技术是基于气体动力学和传热传质理论提出的一种新型汽水分离技术。该技术采用超音速分离管，使多组分天然气产生高速旋转膨胀现象，将天然气中的液相组份成功的分离出来。与传统的分离技术相比，超音速分离技术具有等熵分离效率高，结构简单，占地面积小，投资费用低等优点。分离管内部结构中的旋流器是气液分离效率好坏的关键部件之一。目前已经有许多学者针对旋流器的结构进行了理论和实验，但是有关旋流器在超音速分离管内部的具体位置对分离管内部流场影响的研究还比较少。另外，不同位置的旋流器将对流场中激波的产生有非常明显的影响。本文的研究目的是建立合理的二维数值模型，借助CFD 软件采用高精度数值离散格式模拟分离管内的高速流动，对比旋流器在不同位置的数值模拟结果来分析超音速分离管内部高速流体的流场分布;采用数值计算手段揭示不同旋流位置对超音速分离管中激波位置的影响;根据激波发生后分离管内部各参数的变化情况，加深对高速气流中激变现象的认识，同时为分析超音速分离管内可压缩凝结相变现象提供了理论参考;此外数值模拟手段也为下一步继续探索研究有效改进超音速分离管结构设计提供了新方法，这无论是对进一步研究具有自主知识产权的超音速分离新技术还是对于拓宽气体动力学与传热传质学研究，都有这十分重要的意义。

关键词：超音速分离旋流器位置数值模拟流场特性

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有限空间内沸腾凝结共存相变换热的实验研究

有限空间内沸腾凝结共存相变换热的实验研究

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2013年动力工程及工程热物理全国博士生学术论坛

作者：张广孟刘中良王晨教育部传热与过程节能重点实验室及传热与能源利用北京市重点实验室北京工业大学北京100124

给出了在低热流密度下有限空间内沸腾-凝结共存的相变传热特性的实验研究结果.沸腾工质为去离子水，换热表面材料为紫铜，有限空间的高度为18mm 和48mm.18mm 的充液液面高度分别为6mm、8mm、10mm 和12mm;48mm 充液高度分别为10mm、14mm... 详细信息

给出了在低热流密度下有限空间内沸腾-凝结共存的相变传热特性的实验研究结果.沸腾工质为去离子水，换热表面材料为紫铜，有限空间的高度为18mm 和48mm.18mm 的充液液面高度分别为6mm、8mm、10mm 和12mm;48mm 充液高度分别为10mm、14mm、18mm、22mm、26mm、30mm 和34mm.实验观察和测试结果表明，在一定的空间范围内沸腾和凝结之间存在明显的相互作用和影响，且随着液面高度的增加，沸腾表面传热系数先增加后减小.通过对比发现，在本文研究范围内无论沸腾面与冷凝面之间的距离如何均存在一个使沸腾和凝结表面传热系数最大的充液高度，这为优化平板热管均热器等存在沸腾-凝结共存现象的装置的设计提供了参考.

关键词：有限空间沸腾-凝结相变换热实验研究

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质子交换膜电解池阳极两相流的实验研究

质子交换膜电解池阳极两相流的实验研究

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2013中国工程热物理学会多相流学术年会

作者：王昭毅叶芳徐龙云张伟郭航马重芳北京工业大学环境与能源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

质子交换膜电解池具有结构简单、效率高、产生的氢气纯度高等特点,是未来最有前途的可再生能源载体之一。阳极供水电解池在阳极流道内形成氧气和水的两相流动,其两相特性受流场结构、运行工况等因素的影响,并同时反过来影响电解池的性... 详细信息

质子交换膜电解池具有结构简单、效率高、产生的氢气纯度高等特点,是未来最有前途的可再生能源载体之一。阳极供水电解池在阳极流道内形成氧气和水的两相流动,其两相特性受流场结构、运行工况等因素的影响,并同时反过来影响电解池的性能。本文用自行设计的阳极供水透明质子交换膜电解池开展可视化研究,通过可视化实验得到电流密度变化对阳极两相流动及电解池性能的影响,并研究阳极平行流场和蛇形流场下电解池的性能。实验结果表明氧气气泡在MEA表面生成不均匀,小气泡逐渐合并生成较大尺寸的气泡,堵塞流道。而电流密度的增大,缓解了流道内部的堵塞情况;电解池使用平行流场的性能比蛇形流场高,且流道宽度2mm时性能最佳。

关键词：质子交换膜电解池两相流可视化研究性能曲线

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可再生氢氧燃料电池电解池模式下变温度工况下性能与两相流实验研究

可再生氢氧燃料电池电解池模式下变温度工况下性能与两相流实验研...

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2013中国工程热物理学会多相流学术年会

作者：张伟叶芳徐龙云王昭毅郭航马重芳北京工业大学环境与能源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

随着环境污染与能源危机的日益加重,新的能源结构的研究迫在眉睫。可再生氢氧燃料电池作为一种清洁无污染的高效供能方式受到了广泛的关注。本文介绍了再生燃料电池的工作原理、分类,并且对再生燃料电池的国内外研究现状进行了简要总结... 详细信息

随着环境污染与能源危机的日益加重,新的能源结构的研究迫在眉睫。可再生氢氧燃料电池作为一种清洁无污染的高效供能方式受到了广泛的关注。本文介绍了再生燃料电池的工作原理、分类,并且对再生燃料电池的国内外研究现状进行了简要总结。自行设计了阳极可视化的电解池并搭建了再生燃料电池电解池模式运行时实验系统,进行了变温度工况下再生燃料电池电解池模式下的性能以及产气率的研究,通过阳极可视化处理,记录了阳极采用2mm蛇形流道时的两相流。最后,总结实验研究的结果。

关键词：可再生燃料电池电解池两相流实验研究

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T型微通道内液滴生成机理的数值分析

T型微通道内液滴生成机理的数值分析

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2013中国工程热物理学会多相流学术年会

作者：李艺凡夏国栋王军李健翟玉玲北京工业大学环境与能源工程学院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

本文采用VOF方法对T型微通道内液液两相微液滴的生成过程进行了三维数值模拟。通过分析微液滴生成过程中两相流速的变化规律,对弹状流、过渡流、滴状流和射流过程中微液滴的生成机理进行深入研究。结果表明,两相流速在微液滴生成过程中... 详细信息

本文采用VOF方法对T型微通道内液液两相微液滴的生成过程进行了三维数值模拟。通过分析微液滴生成过程中两相流速的变化规律,对弹状流、过渡流、滴状流和射流过程中微液滴的生成机理进行深入研究。结果表明,两相流速在微液滴生成过程中发生周期性波动,且不同流型中速度波动的周期和振幅不同。两相速度变化曲线可以直观准确的反应微通道内液液两相流型特点。离散相流速不变时,随着连续相流速增大,两相速度波动呈下降趋势。

关键词：微液滴 T型微通道速度数值模拟

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复杂结构微通道热沉流动与传热过程的数值模拟及场协同分析

复杂结构微通道热沉流动与传热过程的数值模拟及场协同分析

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2013中国工程热物理学会多相流学术年会

作者：翟玉玲夏国栋刘献飞江宦明李艺凡北京工业大学环境与能源工程学院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

本文采用数值模拟的方法对复杂结构微通道热沉的流动与传热情况进行分析,对比了不同凹穴及内肋组合的9种微通道热沉的传热情况,并用场协同原理分析其强化传热的机理。结果表明,由于肋柱及凹穴的存在,改变了原来速度场及温度场的分布,使... 详细信息

本文采用数值模拟的方法对复杂结构微通道热沉的流动与传热情况进行分析,对比了不同凹穴及内肋组合的9种微通道热沉的传热情况,并用场协同原理分析其强化传热的机理。结果表明,由于肋柱及凹穴的存在,改变了原来速度场及温度场的分布,使得平均流动协同角及平均传热协同角均小于90°,对应的摩擦系数及传热系数也明显高于矩形微通道。用强化传热因子评价9种微通道热沉的综合传热能力,当Re<300时,通道Tri.C-Tra.R的综合传热效果最优,而在300传热效果最优。

关键词：微通道强化传热场协同原理

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应用于大功率LED的新型一体化平板热管散热器的实验研究

应用于大功率LED的新型一体化平板热管散热器的实验研究

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2013中国工程热物理学会多相流学术年会

作者：黄素格夏国栋焦永刚王伟程岳北京工业大学环境与能源工程学院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

为了解决大功率LED的散热问题,提出一种带有散热肋的新型一体化平板热管散热器。在不同的加热功率条件下对其传热特性进行了实验研究。研究发现,铝板和散热肋表面温度分布均匀。在自然对流条件下,当热流密度为5.6×10～4 W/m,散热... 详细信息

为了解决大功率LED的散热问题,提出一种带有散热肋的新型一体化平板热管散热器。在不同的加热功率条件下对其传热特性进行了实验研究。研究发现,铝板和散热肋表面温度分布均匀。在自然对流条件下,当热流密度为5.6×10～4 W/m,散热肋效率可达99.3%;在强制对流条件下,当热流密度为6.4×10～4 W/m,其散热肋效率可达97.9%。实验结果表明,这种新型一体化平板热管具有良好的启动特性和传热特性,为大功率LED的应用提供了一种有效的散热方法。

关键词：平板热管肋效率启动特性传热特性

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微小型通道几何参数对甲烷燃烧的影响

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工程热物理学报 2012年第12期33卷 2155-2158页

作者：李艳霞刘中良桑丽霞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

利用Fluent6.3对微小型通道内的甲烷空气预混燃烧及传热进行了数值研究,得到了矩形截面通道几何参数对燃烧性能的影响。结果表明,随着通道高度的增加,火焰前沿的位置不断向下游移动,并且沿通道中心线的温度分布梯度和反应速率不断降低... 详细信息

利用Fluent6.3对微小型通道内的甲烷空气预混燃烧及传热进行了数值研究,得到了矩形截面通道几何参数对燃烧性能的影响。结果表明,随着通道高度的增加,火焰前沿的位置不断向下游移动,并且沿通道中心线的温度分布梯度和反应速率不断降低。通道间距0.6 mm,壁厚从0.1 mm增加到0.2 mm时,壁面和反应后区域流体温度普遍下降;但当壁面厚度较大(≥0.3 mm)时,壁厚对流体及壁面温度的影响非常小。通道间距1.0 mm时,随着壁面厚度的增加,流体及壁面温度都越来越小。

关键词：通道间距壁面厚度微小尺度燃烧

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倾斜角度对平板热管性能影响的实验研究

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工程热物理学报 2012年第8期33卷 1400-1402页

作者：王晨刘中良张广孟张明徐嘉爽教育部传热与过程节能重点实验室及传热与能源利用北京市重点实验室北京工业大学北京100124

本文设计并制作了一种具有深微槽道结构的铜-水平板热管,系统地研究了放置方式对其传热性能的影响。实验测试了不同热流密度、不同倾角下热管正常工作时的稳态温度分布和热阻。结果表明,热管热阻随倾斜角度单调增大。这是因为随着倾角... 详细信息

本文设计并制作了一种具有深微槽道结构的铜-水平板热管,系统地研究了放置方式对其传热性能的影响。实验测试了不同热流密度、不同倾角下热管正常工作时的稳态温度分布和热阻。结果表明,热管热阻随倾斜角度单调增大。这是因为随着倾角的增加,重力与工质回流方向不一致,重力阻碍了工质的回流起到了作用,所以热管的均热性能下降,热阻增大。水平放置时,热管表现出最佳的工作性能和最小的热阻。

关键词：平板热管倾斜角度热阻

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槽式太阳能聚光集热器光热效率实验研究

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工程热物理学报 2012年第11期33卷 1950-1953页

作者：熊亚选吴玉庭马重芳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

基于自行研究开发、呈东西轴布置的太阳能槽形抛物面聚光集热器,建立了评估其光热性能的实验台,对其光热特性进行了详细实验研究。实验结果表明聚光集热器效率较高。聚光器与全新集热器组成的太阳能槽形抛物面聚光集热器峰值效率达70%左... 详细信息

基于自行研究开发、呈东西轴布置的太阳能槽形抛物面聚光集热器,建立了评估其光热性能的实验台,对其光热特性进行了详细实验研究。实验结果表明聚光集热器效率较高。聚光器与全新集热器组成的太阳能槽形抛物面聚光集热器峰值效率达70%左右,聚光器结构性能较好,跟踪驱动系统精度较高;但部分集热器经过320℃以上的温度后快速老化,致使整个太阳能槽形抛物面聚光集热器的热性能逐渐下降。

关键词：槽式太阳能聚光器集热器跟踪驱动系统结构性能热性能

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