检索结果-内蒙古大学图书馆

工程热物理学报 2025年第3期46卷 866-871页

作者：杨聿昊纪献兵任纪星张喆徐进良华北电力大学低品位能源多相流与传热北京市重点实验室北京102206 华北电力大学电站能量传递转化与系统教育部重点实验室北京102206

为探究纳米Janus颗粒对沸腾传热的影响,使用Pickering乳液法制备了Fe_(3)O_(4)-SiO_(2)亲水、疏水及Janus纳米颗粒,并进行了池沸腾实验。研究发现,添加Fe_(3)O_(4)-SiO_(2)纳米Janus颗粒可显著强化沸腾传热,沸腾起始点过热度△Tstart仅... 详细信息

为探究纳米Janus颗粒对沸腾传热的影响,使用Pickering乳液法制备了Fe_(3)O_(4)-SiO_(2)亲水、疏水及Janus纳米颗粒,并进行了池沸腾实验。研究发现,添加Fe_(3)O_(4)-SiO_(2)纳米Janus颗粒可显著强化沸腾传热,沸腾起始点过热度△Tstart仅为2.7 K,相较于光表面的7.7 K,△Tstart降低了5.0 K,同时临界热流密度CHF增加54.1%,沸腾传热系数h最大可增加19%。由于纳米流体存在沉积问题,对沉积层表面进行了沸腾传热研究,发现Janus颗粒沉积层沸腾传热性能皆优于光表面和亲、疏水性颗粒沉积层,其中相比于光表面,Janus颗粒沉积层CHF增加38.5%,h最大增加11%。

关键词： Janus颗粒池沸腾沉积层纳米流体可视化

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多尺度结构烧结沟槽表面沸腾传热性能

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化工进展 2025年第2期44卷 669-676页

作者：张喆纪献兵杨聿昊刘家璇姚泊丞华北电力大学低品位能源多相流与传热北京市重点实验室北京102206 华北电力大学电站能量传递转化与系统教育部重点实验室北京102206

为解决高热流密度电子元件的散热问题,本文采用不同粒径的铜粉烧结制备了多尺度结构沟槽表面,以FCM-47电子氟化液为工质,结合可视化,研究了多尺度结构对液体补充与汽泡逸出的作用,探寻了铜粉粒径与沟槽结构尺寸对汽泡产生、长大、脱离... 详细信息

为解决高热流密度电子元件的散热问题,本文采用不同粒径的铜粉烧结制备了多尺度结构沟槽表面,以FCM-47电子氟化液为工质,结合可视化,研究了多尺度结构对液体补充与汽泡逸出的作用,探寻了铜粉粒径与沟槽结构尺寸对汽泡产生、长大、脱离及沸腾传热的影响。结果表明沟槽结构尺寸对沸腾换热有着显著的影响,其中谷部宽度影响着汽泡脱离直径,存在最佳宽度值,脊部高度及沟槽底层厚度的影响是沟槽所能提供的核化点数量、相变传热面积及汽液流动阻力平衡的结果。孔隙的理论分析和沸腾可视化均表明多尺度结构有利于沸腾换热。相较于球状铜粉,枝状铜粉在烧结后形成了具有大小孔径的多尺度结构通道,很好地兼顾了液体补充与汽泡逸出的不同需求,传热性能得到显著提升。其中粒径为150μm的枝状铜粉多尺度表面传热性能显著优于本实验范围内其他表面,在电子氟化液中的换热系数可达46.0kW/(m^(2)·K)。

关键词：多尺度烧结沟槽结构池沸腾可视化传热相变

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超高参数CO2在水平管内流动传热数值模拟研究

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中国电机工程学报 2025年

作者：于博文徐进良北京市低品位能源多相流与传热北京市重点实验室(华北电力大学)

采用SST k-ω湍流模型对高参数超临界CO2在内径为8mm的水平管内传热特性开展了数值模拟研究，入口温度范围为295～450K、压力为10～20MPa、质量流速为700～1300kg/m2/s、热流密度为225～375kW/m2。研究了在正常传热和传热恶化工况下不... 详细信息

采用SST k-ω湍流模型对高参数超临界CO2在内径为8mm的水平管内传热特性开展了数值模拟研究，入口温度范围为295～450K、压力为10～20MPa、质量流速为700～1300kg/m2/s、热流密度为225～375kW/m2。研究了在正常传热和传热恶化工况下不同入口温度对换热的影响，基于类沸腾理论解释了水平管传热恶化机理，获取了管内工质在不同截面的超临界三区分布，并讨论了不同热流密度和压力对换热的影响规律。结果表明：提高入口温度可减小顶底传热温差并抑制传热恶化的发生；类气膜厚度局部增加导致导热热阻增加是管内发生传热恶化的原因；换热系数随热流密度的增加而减小，提高压力可显著增强管内换热并抑制传热恶化。最后，将模拟结果与经典单相湍流换热关联式和类两相换热关联式对比，发现在类两相TPL区h/hDB值偏离1，越远离TPL区h/hDB值越接近1，类两相换热关联式可较好的预测超临界类沸腾干度x在0到1之间的换热系数，h/hc偏差在±30%以内。该文研究结果对超临界CO2发电系统安全稳定的运行和换热器的设计以及实际工程应用中换热系数的预测具有重要意义。

关键词：高参数超临界CO 流动传热数值模拟

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多回路平板式环路热管热性能

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化工学报 2025年第3期76卷 1018-1028页

作者：张亦鸣杨鹏纪献兵任纪星张磊苗政华北电力大学低品位能源多相流与传热北京市重点实验室北京102206 华北电力大学电站能量传递转化与系统教育部重点实验室北京102206 北京计算机技术及应用研究所北京100854

为解决高热通量电子元器件的散热问题,制备了一款尺寸为200 mm×150 mm×30 mm的新型多回路平板式环路热管,该热管采用多气液管路与微针肋阵列蒸发板耦合的设计,能够在有限空间内提高热量传输效率。研究了热通量、充液比和工质... 详细信息

为解决高热通量电子元器件的散热问题,制备了一款尺寸为200 mm×150 mm×30 mm的新型多回路平板式环路热管,该热管采用多气液管路与微针肋阵列蒸发板耦合的设计,能够在有限空间内提高热量传输效率。研究了热通量、充液比和工质物性对环路热管传热特性的影响,测试了不同功率下环路热管的启动特性,并对单热源和多热源环境下的热性能进行了比较。结果显示:该新型环路热管启动迅速,300 W功率下启动时间仅为52 s,稳态后热源表面温度波动小于0.3℃。在3个热源同时加热,总输入功率为388.8 W(主热源热通量可达133 W/cm^(2))时,加热面的温度低于85℃,蒸发器内没有出现干烧现象,有效满足了大功率高热通量散热需求。

关键词：环路热管针肋相变传热气液两相流

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超临界压力CO2在水平圆管内流动传热数值分析

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物理学报 2020年第4期69卷 121-130页

作者：闫晨帅徐进良华北电力大学低品位能源多相流与传热北京市重点实验室

采用SST k-w低雷诺数湍流模型对加热条件下超临界压力CO2在内径di=22.14 mm,加热长度Lh=2440 mm水平圆管内三维稳态流动与传热特性进行了数值计算.通过超临界CO2在水平圆管内的流动传热实验数据验证了数值模型的可靠性和准确性.首先,研... 详细信息

采用SST k-w低雷诺数湍流模型对加热条件下超临界压力CO2在内径di=22.14 mm,加热长度Lh=2440 mm水平圆管内三维稳态流动与传热特性进行了数值计算.通过超临界CO2在水平圆管内的流动传热实验数据验证了数值模型的可靠性和准确性.首先,研究了超临界压力CO2在水平圆管内的流动传热特点,基于超临界CO2在类临界温度Tpc处发生类液-类气“相变”的假设,揭示了水平圆管顶母线和底母线区域不同的流动传热行为.然后,分析了热流密度qw和质量流速G对水平圆管内超临界压力CO2流动换热的影响,通过获取流体域内的物性分布、速度分布和湍流分布等详细信息,重点解释了不同热流密度qw和质量流速G下顶母线内壁温度Tw,i分布产生差异的传热机理,分析结果确定了类气膜厚度d、类气膜性质、轴向速度u和湍动能k是影响顶母线壁温分布差异的主要因素.研究结果可以为超临界压力CO2换热装置的优化设计和安全运行提供理论指导.

关键词：超临界CO2 水平流动传热数值模拟

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液滴碰撞Janus颗粒球表面的行为特征

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物理学报 2021年第4期70卷 239-247页

作者：彭家略郭浩尤天涯纪献兵徐进良华北电力大学低品位能源多相流与传热北京市重点实验室北京102206

为研究液滴碰撞Janus颗粒(双亲性)球表面的独特行为特征,以粒径为5.0 mm铜球为材料制备了Janus颗粒,用直径为2.0 mm的液滴,在韦伯数(We)为2.7,10,20,30的测试情况下对Janus颗粒球表面进行了碰撞实验.结果表明:液滴碰撞Janus颗粒球表面... 详细信息

为研究液滴碰撞Janus颗粒(双亲性)球表面的独特行为特征,以粒径为5.0 mm铜球为材料制备了Janus颗粒,用直径为2.0 mm的液滴,在韦伯数(We)为2.7,10,20,30的测试情况下对Janus颗粒球表面进行了碰撞实验.结果表明:液滴碰撞Janus颗粒球表面后的运动可分为铺展、回缩、振荡和回弹4个过程.在不同We下,液滴碰撞Janus颗粒后的运动状态主要与表面润湿性相关,在Janus颗粒亲水侧表现为铺展特性且铺展系数γ随着时间t的增大而逐渐增大并趋于稳定;但在疏水侧,表现为回弹现象,铺展系数γ会出现类似"抛物线"形状;当液滴碰撞Janus颗粒球表面亲-疏水分界线时,液滴铺展和回弹同时发生.基于能量平衡和受力分析发现,液滴动能和表面能的互相转化是液滴铺展的关键,液滴会在重力、惯性力、表面张力、黏性力、接触力等力的综合作用下展现其独特的行为特征并最终达到平衡状态.

关键词：润湿性液滴碰撞 Janus颗粒

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非对称纳米通道内流体流动与传热的分子动力学

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物理学报 2017年第20期66卷 193-200页

作者：王胜徐进良张龙艳华北电力大学低品位能源多相流与传热北京市重点实验室北京102206

采用分子动力学方法研究了流体在非对称浸润性粗糙纳米通道内的流动与传热过程,分析了两侧壁面浸润性不对称对流体速度滑移和温度阶跃的影响,以及非对称浸润性组合对流体内部热量传递的影响.研究结果表明,纳米通道主流区域的流体速度在... 详细信息

采用分子动力学方法研究了流体在非对称浸润性粗糙纳米通道内的流动与传热过程,分析了两侧壁面浸润性不对称对流体速度滑移和温度阶跃的影响,以及非对称浸润性组合对流体内部热量传递的影响.研究结果表明,纳米通道主流区域的流体速度在外力作用下呈抛物线分布,但是纳米通道上下壁面浸润性不对称导致速度分布不呈中心对称,同时通道壁面的纳米结构也会限制流体的流动.流体在流动过程中产生黏性耗散,使流体温度升高.增强冷壁面的疏水性对近热壁面区域的流体速度几乎没有影响,滑移速度和滑移长度基本不变,始终为锁定边界,但是会导致近冷壁面区域的流体速度逐渐增大,对应的滑移速度和滑移长度随之增大.此时,近冷壁面区域的流体温度逐渐超过近热壁面区域的流体温度,流体出现反转温度分布,流体内部热流逆向传递.随着两侧壁面浸润性不对称程度增加,流体反转温度分布更加明显.

关键词：非对称浸润性速度滑移温度阶跃粗糙纳米通道

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纳米尺度下气泡核化生长的分子动力学研究

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物理学报 2018年第23期67卷 159-169页

作者：张龙艳徐进良雷俊鹏华北电力大学低品位能源多相流与传热北京市重点实验室北京102206

采用分子动力学方法模拟纳米尺度下液体在固体壁面上发生核化沸腾的过程,主要研究壁面浸润性对气泡初始核化过程和气泡生长速率的影响以及固-液界面效应在液体核化沸腾的能量传递过程中所起到的作用.研究结果发现:壁面浸润性越强,气泡... 详细信息

采用分子动力学方法模拟纳米尺度下液体在固体壁面上发生核化沸腾的过程,主要研究壁面浸润性对气泡初始核化过程和气泡生长速率的影响以及固-液界面效应在液体核化沸腾的能量传递过程中所起到的作用.研究结果发现:壁面浸润性越强,气泡在固壁处越容易核化.该结果与经典核化理论中"疏水壁面易于产生气泡"的现象产生了明显的区别.其根本原因是在纳米尺度下,固-液界面热阻效应不能被忽略.一方面,在相同的壁温下,通过增强固-液相互作用,可以显著降低界面热阻,使得热量传递效率提高,导致靠近壁面处的流体温度升高,气泡核化等待时间缩短,有利于液体沸腾核化.另一方面,气泡的生长速率随着壁面浸润性的增强而明显升高.当气泡体积生长到一定程度时,会在壁面处形成气膜,从而导致壁面传热性能恶化.因此,通过壁面的热流密度呈现出先增大后减小的规律.

关键词：纳米尺度气泡核化浸润性界面效应

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尺寸效应对微通道内固液界面温度边界的影响

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物理学报 2019年第2期68卷 23-30页

作者：张龙艳徐进良雷俊鹏华北电力大学低品位能源多相流与传热北京市重点实验室北京102206

采用非平衡分子动力学方法模拟不同浸润性微通道内液体的传热过程,分析了尺寸效应对固液界面热阻及温度阶跃的影响.研究结果表明,界面热阻随微通道尺寸的变化可分为两个阶段,即小尺寸微通道的单调递增阶段和大尺寸微通道的恒定值阶段.... 详细信息

采用非平衡分子动力学方法模拟不同浸润性微通道内液体的传热过程,分析了尺寸效应对固液界面热阻及温度阶跃的影响.研究结果表明,界面热阻随微通道尺寸的变化可分为两个阶段,即小尺寸微通道的单调递增阶段和大尺寸微通道的恒定值阶段.随着微通道尺寸的增加,近壁区液体原子受对侧固体原子的约束程度降低,微通道中央的液体原子自由移动,固液原子振动态密度近似不变,使得尺寸效应的影响忽略不计.上述两种阶段的微通道尺寸过渡阈值受固液作用强度与壁面温度的共同作用:减弱壁面浸润性,过渡阈值向大尺寸区域迁移;相较于低温壁面,高温壁面处的过渡阈值更大.增加微通道尺寸,固液界面温度阶跃呈单调递减趋势,致使壁面温度边界和宏观尺度下逐渐符合.探讨尺寸效应有助于深刻理解固液界面能量输运及传递机制.

关键词：尺寸效应界面热阻温度阶跃分子动力学

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超亲水-疏水组合竖直表面强化蒸汽冷凝传热

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机械工程学报 2018年第10期54卷 182-187页

作者：周冬冬纪献兵代超徐进良华北电力大学低品位能源多相流与传热北京市重点实验室

为了强化蒸汽冷凝传热,设计超亲水-疏水组合表面,研究了超亲水网格线间距、壁面过冷度等参数对蒸汽冷凝传热的影响。组合表面上超亲水网格线之间间距分别为1.5 mm、2.5 mm、3.5 mm,并将组合表面的传热性能与光滑表面和疏水表面进行了对... 详细信息

为了强化蒸汽冷凝传热,设计超亲水-疏水组合表面,研究了超亲水网格线间距、壁面过冷度等参数对蒸汽冷凝传热的影响。组合表面上超亲水网格线之间间距分别为1.5 mm、2.5 mm、3.5 mm,并将组合表面的传热性能与光滑表面和疏水表面进行了对比,同时使用高速摄影仪对组合表面蒸汽冷凝过程进行了可视化。研究发现,超亲水-疏水组合表面可以较好地调控冷凝液滴大小,其冷凝传热性能要优于光滑表面和疏水表面。在△T=4.3 K时,2.5 mm间距组合表面的传热系数分别是光滑表面和疏水表面的2.2倍和1.6倍。而在三个超亲水网格线间距的组合表面中,网格间距为2.5 mm的组合表面传热性能最佳。在△T=9.0 K时,2.5 mm间距组合表面的传热系数分别是1.5 mm间距组合表面和3.5 mm间距组合表面传热系数的1.2倍和1.8倍。

关键词：超亲水疏水组合表面冷凝传热

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