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第十二届全国流体力学学术会议

作者：刘旺旺王军夏国栋北京工业大学能源与动力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

悬浮于温度不均匀流体中的颗粒会受到一个沿温度梯度相反方向的力,即热泳力。颗粒在热泳力下的运动称之为热泳。液体中颗粒的热泳特性研究在多个领域都具有重要意义,如微流控、纳米流体、基因操作等。通常情况下热泳力由高温端指向低温... 详细信息

悬浮于温度不均匀流体中的颗粒会受到一个沿温度梯度相反方向的力,即热泳力。颗粒在热泳力下的运动称之为热泳。液体中颗粒的热泳特性研究在多个领域都具有重要意义,如微流控、纳米流体、基因操作等。通常情况下热泳力由高温端指向低温端,但在某些特殊情况下热泳力的方向会指向高温端,称之为反向热泳。然而,液体的复杂性导致纳米颗粒的反向热泳机理尚不明确。本文基于非平衡态分子动力学方法研究了纳米颗粒在液体中的热泳特性,得到了固液结合强度对液体中纳米颗粒热泳特性的影响规律,并基于颗粒表面的平均力势分布,分析其反向热泳机理。研究表明,热泳力随着固液结合强度的降低而降低,且在固液结合强度较弱时会出现反向热泳现象。在弱结合强度下,固液界面处具有较高的平均自由能势垒,界面处液体分子与颗粒之间的排斥作用较强。因此,颗粒会向低密度区域(高温端)移动,从而产生了反向热泳。

关键词：纳米颗粒反向热泳分子动力学模拟自由能势垒

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超临界二氧化碳太阳能热发电系统中集热蓄热颗粒及其性质研究现状

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热力发电 2020年第10期49卷 38-47页

作者：刘建峰桑丽霞王凯音张冉吴玉庭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

超临界二氧化碳(S-CO2)太阳能热发电技术需要集热蓄热介质的工作温度能够达到1000℃以上,以有效提升太阳能热发电效率和降低太阳能热发电成本。固体颗粒可作为集热蓄热工作介质应用于高温环境,其性质和筛选研究对于发展S-CO2太阳能热发... 详细信息

超临界二氧化碳(S-CO2)太阳能热发电技术需要集热蓄热介质的工作温度能够达到1000℃以上,以有效提升太阳能热发电效率和降低太阳能热发电成本。固体颗粒可作为集热蓄热工作介质应用于高温环境,其性质和筛选研究对于发展S-CO2太阳能热发电技术至关重要。本文综述了近年来应用于太阳能热发电领域的各种集热蓄热颗粒及其性能研究,包括颗粒的光学性能、热物理性能、热稳定性和抗磨损性,进而总结和展望了集热蓄热颗粒的研究重点,指出目前缺乏对固体颗粒性能的全面分析研究,对颗粒表面改性以及通过添加颜料来制备高吸收率的粒子是新的研究热点,国内对于颗粒比热容的研究温度较低(800℃以下),需进一步加强颗粒比热容和导热系数的热循环稳定性研究,以及考虑颗粒磨损和失效导致的寿命缩短及颗粒不同性质导致的综合成本研究。

关键词：超临界二氧化碳太阳能热发电固体颗粒光学性质热物理性能

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核态沸腾气泡动力学参数研究综述

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煤气与热力 2023年第9期43卷 6-18,33页

作者：高伟龙叶芳郭航赵建福陈浩北京工业大学环境与生命学部能源与动力工程学院北京100124 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 中国科学院力学研究所微重力重点实验室北京100190 中国科学院大学工程科学学院北京100049 中国科学院力学研究所高温气体动力学国家重点实验室北京100190

综述影响因素对核态沸腾中气泡动力学参数的影响,影响因素包括压力、微重力、受热面热流密度、受热面过热度与工质过冷度、受热面倾角、受热面表面粗糙度、接触角、汽化核心间距、电场、磁场、超声波等。气泡动力学参数包括气泡脱离直径... 详细信息

综述影响因素对核态沸腾中气泡动力学参数的影响,影响因素包括压力、微重力、受热面热流密度、受热面过热度与工质过冷度、受热面倾角、受热面表面粗糙度、接触角、汽化核心间距、电场、磁场、超声波等。气泡动力学参数包括气泡脱离直径(半径)、气泡脱离频率、气泡等待时间、气泡生长时间、气泡生长周期、活性成核点密度。整理气泡动力学参数的经验关联式。现有关联式考虑的影响因素有限,需要综合考虑更多的影响因素来准确预测气泡动力学参数。

关键词：核态沸腾气泡动力学参数影响因素关联式

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NH₃-H₂-空气的层流火焰传播特性和NO排放特性

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可持续能源 2021年第1期11卷 1-10页

作者：张晓磊王景甫陈颖李丛豪北京工业大学环境与生命学部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

氨气作为一种可持续和可再生燃料近年来引起研究者广泛的兴趣,然而由于较低的层流火焰传播速度和较高的NO排放,需要对此进行进一步研究。本文通过数值研究的方法,计算了NH3-H2-空气火焰的火焰传播速度和NO排放量,并且进行了火焰的详细... 详细信息

氨气作为一种可持续和可再生燃料近年来引起研究者广泛的兴趣,然而由于较低的层流火焰传播速度和较高的NO排放,需要对此进行进一步研究。本文通过数值研究的方法,计算了NH3-H2-空气火焰的火焰传播速度和NO排放量,并且进行了火焰的详细反应敏感性分析,研究了化学当量条件下氢气对于火焰传播速度以及NO影响的原因。结果表明,随着燃料中H2成分的增加,改变了火焰中自由基的浓度,提升了火焰中重要反应的反应速率,同时对反应路径有着较为明显的影响,从而增强了火焰传播速度以及NO的摩尔分数。

关键词：火焰传播速度火焰传播特性反应路径可再生燃料反应速率敏感性分析摩尔分数 NO排放

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单螺杆膨胀机基元容积膨胀过程两相流模拟研究

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机械工程与技术 2021年第2期10卷 188-199页

作者：沈丽丽吴玉庭王伟雷标智瑞平北京工业大学环境与生命学部北京传热强化与过程节能教育部重点实验室北京传热与能源利用北京市重点实验室北京

本文通过采用CFD数值模拟分析法研究单螺杆膨胀机基元容积膨胀过程油气两相流的非稳态流动特性。考虑到单螺杆空间三维曲面结构的复杂性以及要实现单螺杆膨胀机基元容积膨胀过程的实时变化,利用STAR-CCM+软件对三维计算模型进行网格划... 详细信息

本文通过采用CFD数值模拟分析法研究单螺杆膨胀机基元容积膨胀过程油气两相流的非稳态流动特性。考虑到单螺杆空间三维曲面结构的复杂性以及要实现单螺杆膨胀机基元容积膨胀过程的实时变化,利用STAR-CCM+软件对三维计算模型进行网格划分并采用变形网格技术实现动态膨胀过程的模拟仿真。模拟结果得到单螺杆膨胀机膨胀过程工质压力和温度变化规律,获得基元容积内流场的压力、温度和油气两相分布云图,并深入分析润滑油对工质状态的作用规律。

关键词：单螺杆膨胀机膨胀过程非稳态变形网格技术 STAR-CCM+

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改性八水氢氧化钡相变放热特性试验研究

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华电技术 2021年第7期43卷 47-53页

作者：窦鹏于强樊占胜智瑞平鹿院卫吴玉庭杨桂春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 中国寰球工程有限公司北京分公司北京102299

蓄热技术可有效解决可再生能源难以并网的问题。为了获得蓄热密度大的相变材料八水氢氧化钡在套管内的相变传热特性,针对课题组制备的改性八水氢氧化钡展开试验研究,分析改性八水氢氧化钡在套管内的相变放热特性。研究了冷却水进口温度... 详细信息

蓄热技术可有效解决可再生能源难以并网的问题。为了获得蓄热密度大的相变材料八水氢氧化钡在套管内的相变传热特性,针对课题组制备的改性八水氢氧化钡展开试验研究,分析改性八水氢氧化钡在套管内的相变放热特性。研究了冷却水进口温度、流量等参数对改性八水氢氧化钡相变过程及传热性能的影响。结果表明:提高冷水进口流量可以缩短改性八水氢氧化钡相变放热时间,但过高的进口流量会降低换热功率;提高冷水进口温度对改性八水氢氧化钡相变放热时间的影响较小,但会降低换热功率。在课题试验范围内,获得最佳进口流量为80 L/h,最大平均换热功率为251 W。

关键词：可再生能源蓄热相变材料相变传热八水氢氧化钡套管换热器

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储热过程竖排圆柱表面熔盐自然对流传热规律研究

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华电技术 2021年第7期43卷 54-61页

作者：于强何聪智瑞平鹿院卫吴玉庭杨桂春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 中国寰球工程有限公司北京分公司北京100012

为了得到储热过程竖排圆柱表面熔盐自然对流传热规律,通过数值模拟的方法,对圆柱间距S/D=5~10(S为相邻2根圆柱之间的间距,D为管排圆柱的直径)的2~8根竖排圆柱表面自然对流传热进行了研究。结果表明:管排中每一根圆柱表面的自然对流传热... 详细信息

为了得到储热过程竖排圆柱表面熔盐自然对流传热规律,通过数值模拟的方法,对圆柱间距S/D=5~10(S为相邻2根圆柱之间的间距,D为管排圆柱的直径)的2~8根竖排圆柱表面自然对流传热进行了研究。结果表明:管排中每一根圆柱表面的自然对流传热与该圆柱在管排中的位置和圆柱间距S/D有关。整个管排圆柱表面熔盐自然对流传热平均努赛尔数(Nua)是由圆柱的间距S/D、圆柱根数N和瑞利数(Ra)决定的。当S/D较小时(S/D=5),多根管排圆柱表面熔盐自然对流传热Nua随着管排中圆柱根数的增加而减小;当S/D较大时(S/D=10),多根管排圆柱表面熔盐自然对流传热Nua随着管排中圆柱根数的增加而增大。研究结果可以为熔盐蓄热装置设计提供理论依据。

关键词：自然对流熔盐管排圆柱间距努赛尔数(Nu) 瑞利数(Ra) 传热规律碳中和

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低熔点四元硝酸盐圆管内受迫对流换热特性

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储能科学与技术 2020年第4期9卷 1091-1097页

作者：张春雨郭航吴玉庭张灿灿叶芳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北京100124

为了验证经典对流换热关联式对于新型的低熔点四元硝酸盐的适用性,该文研究了不同工况下低熔点四元混合硝酸盐在套管式换热器内的受迫对流换热特性。通过套管式换热器内管中的熔盐与壳侧的导热油的换热实验,测量得到熔盐与导热油在套管... 详细信息

为了验证经典对流换热关联式对于新型的低熔点四元硝酸盐的适用性,该文研究了不同工况下低熔点四元混合硝酸盐在套管式换热器内的受迫对流换热特性。通过套管式换热器内管中的熔盐与壳侧的导热油的换热实验,测量得到熔盐与导热油在套管式换热器实验段的进出口温度,并获得了熔盐与导热油的总传热系数。通过威尔逊分离法从总传热系数中分离得到熔盐侧的对流换热系数,从而研究圆管中熔盐的对流换热特性。结果表明:该低熔点四元盐在研究的充分发展紊流区域内,其雷诺数在1×10~4~5×10~4之间,普朗特数在4.9~15.5之间,熔盐和导热油的总换热系数在670~1300 W/(m^2·K)之间,熔盐侧的对流换热系数在2900~7800 W/(m^2·K)之间变化。根据实验数据拟合得出了低熔点四元盐在圆管中紊流段的对流换热关联式。将实验数据与经典的对流关联式比较发现,经典关联式仍然适用于低熔点四元混合硝酸盐的管内对流换热。该研究为熔融盐在太阳能热发电中的实际应用提供了参考数据。

关键词：熔融盐受迫对流传热紊流段

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锐钛矿相TiO_2(001)/KOH界面的分子动力学模拟

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工程热物理学报 2019年第2期40卷 423-428页

作者：桑丽霞张钰栋雷蕾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传热与能源利用北京市重点实验室北京100124

本文采用经典分子动力学对KOH溶液与锐钛矿相TiO_2(001)面的界面相互作用进行了模拟计算,结果表明,K^+主要分布于TiO_2(001)表面相邻两桥氧原子的中间位置并与之成键;K^+在TiO_2表面的吸附使其配位数和近表面扩散系数减少,并在近表面处... 详细信息

本文采用经典分子动力学对KOH溶液与锐钛矿相TiO_2(001)面的界面相互作用进行了模拟计算,结果表明,K^+主要分布于TiO_2(001)表面相邻两桥氧原子的中间位置并与之成键;K^+在TiO_2表面的吸附使其配位数和近表面扩散系数减少,并在近表面处形成有序结构。以KOH溶液离子数密度为基础计算得到液相部分的电荷、电场、电势分布,为了分析KOH对界面性质的影响,将只考虑水分子的溶液体系和纯水体系结果进行对比,结果发现,溶液的电荷密度和电场分布曲线峰值增大,电势收敛较慢,其原因为K^+集中在表面而OH^-随机分布于整个体系,由此造成体相阴离子相对过剩。

关键词： TiO2 KOH 界面静电特性分子动力学

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新型天然气膨胀机调压性能初步实验

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中国科技论文 2021年第6期16卷 680-686页

作者：熊亚选王楠冯振赫彭笑东徐胜勇徐鹏吴玉庭马重芳北京建筑大学供热供燃气通风及空调工程北京市重点实验室北京100044 全球能源互联网研究院北京102209 滨州鑫谊热力有限公司山东滨州256600 北京工业大学传热强化与过程节能教育部重点实验室北京100124

为解决边远城镇调压站/箱用电难及传统调压发电系统投资成本高、系统繁杂的问题,提出利用容积式膨胀机进行燃气调压的方案。以旋片式气体马达作为膨胀机,搭建了基于旋片式膨胀机的燃气调压实验台。在此基础上,研究了控制参数、输气流量... 详细信息

为解决边远城镇调压站/箱用电难及传统调压发电系统投资成本高、系统繁杂的问题,提出利用容积式膨胀机进行燃气调压的方案。以旋片式气体马达作为膨胀机,搭建了基于旋片式膨胀机的燃气调压实验台。在此基础上,研究了控制参数、输气流量和下游压力设定值对膨胀机调压系统调压性能的影响。结果表明:控制参数对膨胀机调压系统调压性能的影响较大,在最优控制参数下膨胀机调压系统调压稳定性好,精度高;输气流量对膨胀机调压系统的调压稳定性和调压精度影响较小;下游压力设定值对膨胀机调压系统的调压稳定性和调压精度存在一定影响。

关键词：天然气叶片式膨胀机调压稳定性精度

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