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化工进展 2025年第2期44卷 764-772页

作者：银了飞杨钟琳张坷昕张志强党超北京交通大学微细尺度流动与相变传热北京市重点实验室北京100044

为满足环保要求并提高微通道热沉的流动沸腾换热能力,本文选用一种新型的环境友好型低表面张力工质SF-33进行流动沸腾换热研究,设计并制备了在通道顶部与盖板底部间具有开放间隙的大尺寸微通道热沉,搭建了流动沸腾换热实验平台,探究SF-3... 详细信息

为满足环保要求并提高微通道热沉的流动沸腾换热能力,本文选用一种新型的环境友好型低表面张力工质SF-33进行流动沸腾换热研究,设计并制备了在通道顶部与盖板底部间具有开放间隙的大尺寸微通道热沉,搭建了流动沸腾换热实验平台,探究SF-33在不同入口温度、质量流速下的过冷沸腾换热特性及压降特性,并基于可视化结果分析流型转变对换热的影响。结果发现,在本文工况范围内出现了4种流型,包括泡状流、弹状流、气弹-局部搅混流及气弹-局部分层流,开放结构以及较大的流通空间影响了微通道热沉内的流型布局。随着热流密度及出口干度的增加,微通道的换热系数及压降均随热流密度的增加而逐渐增大。降低工质入口温度,能够延缓临界热流密度(CHF)的发生,同时减小进出口压降。并且发现在不同质量流速条件下,随着热流密度增加,进出口压降的变化趋势存在显著差异。

关键词：开放型微通道低表面张力工质 SF-33 流动沸腾换热

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离子刻蚀法铜基异形微结构表面加工及润湿特性研究

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工程热物理学报 2025年第3期46卷 938-944页

作者：党超李昊王小伟贾力北京交通大学机械与电子控制工程学院热能工程研究所北京100044 微细尺度流动与相变传热北京市重点实验室北京100044

在金属表面加工异形微结构对于制造适用于低表面能工质的疏液表面具有重要意义。本文基于离子束刻蚀工艺,设计了一种异形微结构表面的加工方法。通过实验研究,优化了加工工艺,确定了异形微结构顶部的变形量与扩散焊接压力的关系,得到了... 详细信息

在金属表面加工异形微结构对于制造适用于低表面能工质的疏液表面具有重要意义。本文基于离子束刻蚀工艺,设计了一种异形微结构表面的加工方法。通过实验研究,优化了加工工艺,确定了异形微结构顶部的变形量与扩散焊接压力的关系,得到了液滴在两种排布方式表面润湿特性的变化规律。异形微结构表面可使表面能低至26.72 mN/m的乙醇溶液液滴保持疏液状态。微结构表面上液滴接触角总体随液滴体积增加呈周期性变化规律,随工质表面能的降低逐渐减小。槽道表面可使表面能较低的液滴维持疏液状态,润湿性具有各向异性,点阵表面可使一定体积的液滴拥有更高的接触角和更均匀的润湿性。

关键词：异形微结构离子束刻蚀低表面能工质疏液表面

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均热板注液抽真空工艺优化研究

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工程热物理学报 2025年第2期46卷 546-552页

作者：沈禹同贾力王宙卢红岭北京交通大学机械与电子控制工程学院热能工程研究所北京100044 微细尺度流动与相变传热北京市重点实验室北京100044

精确控制注液量对于优化均热板的传热性能至关重要。本研究着眼于提升均热板的充液和真空处理工艺,对比分析抽真空注液与注液抽真空两种充液方式存在的技术挑战,通过实验探究工质在不同充液率下的损失机制,结果表明在低温条件下抽真空... 详细信息

精确控制注液量对于优化均热板的传热性能至关重要。本研究着眼于提升均热板的充液和真空处理工艺,对比分析抽真空注液与注液抽真空两种充液方式存在的技术挑战,通过实验探究工质在不同充液率下的损失机制,结果表明在低温条件下抽真空可以有效降低因汽化导致的工质损失量,当充液率为140%时,工质损失量可以减少14%。此外,根据各种充液率下工质损失的具体形式和数量差异,本文提出了一种二次注液策略,与一次注液抽真空的方法相结合进行工质补充,实现了在高充液率下精确控制工质注入量。

关键词：均热板充液率工质损失量低温抽真空二次充注

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旋转锥体表面积冰实验研究

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工程热物理学报 2018年第6期39卷 1322-1326页

作者：梁鹏杨立新北京交通大学微细尺度流动与相变传热北京市重点实验室北京100044

通过小型冰风洞开展了发动机整流罩缩比模型即旋转锥体表面积冰可视化实验研究,获得了不同温度、锥体转速和液态水含量条件下不同时刻的霜冰、瘤状冰和刺冰三种类型积冰形貌,并且通过分析单个水滴在锥体表面的受力和传热进行了水滴的运... 详细信息

通过小型冰风洞开展了发动机整流罩缩比模型即旋转锥体表面积冰可视化实验研究,获得了不同温度、锥体转速和液态水含量条件下不同时刻的霜冰、瘤状冰和刺冰三种类型积冰形貌,并且通过分析单个水滴在锥体表面的受力和传热进行了水滴的运动和凝固分析,结果表明温度越低水滴完全凝固所需的时间越短,当温度较高时,由于转速较大,锥体表面的未完全凝固液滴会在离心力作用下脱离锥面并在脱离的过程中凝固从而形成刺状结冰。

关键词：旋转锥体结冰可视化实验冰风洞

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气泡生长的界面质点受力法模型与实验研究

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应用基础与工程科学学报 2015年第S1期23卷 141-150页

作者：杨立新彭晶楠翟雨佳陆规北京交通大学机电学院热能工程研究所北京100044 微细尺度流动与相变传热北京市重点实验室北京100044

基于Lagrange思想提出一种界面质点受力法模型用于描述气液界面的动态演化过程,该模型将气液界面离散成一系列的质点,对各质点建立受力模型及其运动方程,通过各质点运动轨迹的求解获得动态演化的气液界面.应用此模型对水下壁面开孔注入... 详细信息

基于Lagrange思想提出一种界面质点受力法模型用于描述气液界面的动态演化过程,该模型将气液界面离散成一系列的质点,对各质点建立受力模型及其运动方程,通过各质点运动轨迹的求解获得动态演化的气液界面.应用此模型对水下壁面开孔注入不凝性气体气泡的动态生长过程进行了数值模拟研究,预测了气泡的脱离直径和脱离时间.建立可视化实验台,进行了3种不同开孔孔径和10组不同充入流量的气泡生长实验,对模拟结果进行了验证分析.研究结果表明,质点受力法对气泡生长过程形状演化、脱离直径和脱离时间的计算结果均与相同工况实验结果吻合很好,从而验证了该方法的有效性.

关键词：质点法气泡生长模型气泡脱离直径气泡脱离时间

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竖直槽道内蒸气向上流动凝结换热的实验研究

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应用基础与工程科学学报 2016年第1期24卷 176-184页

作者：杨云潇贾力北京交通大学机电学院热能工程研究所北京100044 微细尺度流动与相变传热北京市重点实验室北京100044

通过高速摄影仪拍摄手段,观察了制冷剂R410A蒸气在水力直径为14.34mm、长度为160mm的竖直矩形槽道内垂直向上流动凝结过程中壁面液膜的流动特征.实验结果表明:在饱和温度为28℃和质量流速范围为1.8~23kg·m^(-2)·s^(-1)实验条... 详细信息

通过高速摄影仪拍摄手段,观察了制冷剂R410A蒸气在水力直径为14.34mm、长度为160mm的竖直矩形槽道内垂直向上流动凝结过程中壁面液膜的流动特征.实验结果表明:在饱和温度为28℃和质量流速范围为1.8~23kg·m^(-2)·s^(-1)实验条件下,随着质量流速的增大,壁面出现假滴状流动和层流波状流动,并且随着质量流速的增大凝结液膜逐渐增厚,液膜表面波动亦更加明显;槽道内的平均凝结换热系数随质量流速的增大出现先增大后减小的趋势.实验得到了槽道壁面测温点分割出的四段壁面的各段的平均凝结换热系数的沿槽道轴向的变化情况.

关键词：可视化凝结换热竖直槽道蒸气向上流动 R410A

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受限微结构对低表面张力液滴合并弹跳的影响

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化工学报 2021年第4期72卷 1920-1929页

作者：彭启贾力丁艺张永欣党超银了飞北京交通大学机械与电子控制工程学院北京100044 微细尺度流动与相变传热北京市重点实验室北京100044

设计并制备了CuO纳米结构和矩形微槽相结合的层级微槽超疏水表面,采用去离子水、质量分数为8%和16%的乙醇溶液为工质,研究了三种表面张力的单个液滴在微槽内的受限生长特征以及槽内变形液滴与槽外正常液滴的合并弹跳行为,探讨了受限微... 详细信息

设计并制备了CuO纳米结构和矩形微槽相结合的层级微槽超疏水表面,采用去离子水、质量分数为8%和16%的乙醇溶液为工质,研究了三种表面张力的单个液滴在微槽内的受限生长特征以及槽内变形液滴与槽外正常液滴的合并弹跳行为,探讨了受限微结构对较低表面张力液滴合并弹跳的影响。结果表明,在Laplace压力差的驱动下,微槽内受限变形的水滴发生自弹跳行为,随着溶液中乙醇浓度的提升,液体表面张力减小,表面对液滴的吸附增强,乙醇质量分数为8%和16%的槽内变形液滴不发生自弹跳,而是爬升并悬浮于微槽上方。受限微结构对液滴合并弹跳的强化作用随液体表面张力的减小而减弱,与去离子水相比,乙醇质量分数为8%和16%的受限变形液滴与槽外正常液滴的合并弹跳速度分别降低了26.7%和75.9%,能量转化效率分别降低了17.8%和90%。

关键词：超疏水液滴合并弹跳界面张力流体动力学纳米结构受限生长乙醇溶液

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添加剂对褐煤薄层微波干燥特性影响

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工程热物理学报 2016年第5期37卷 946-951页

作者：付毕安陈梅倩黄友旺北京交通大学机械与电子控制工程学院北京100044 微细尺度流动与相变传热北京市重点实验室北京100044

本文对褐煤薄层微波干燥动力学特性进行实验研究,分析微波功率及添加剂(剂量分别为5%和10%氯化钠、剂量5%碳酸钠)对褐煤干燥动力学特性的影响规律。结果表明:添加剂对褐煤微波干燥特性具有显著性影响。与原褐煤相比,功率为119 W时添加... 详细信息

本文对褐煤薄层微波干燥动力学特性进行实验研究,分析微波功率及添加剂(剂量分别为5%和10%氯化钠、剂量5%碳酸钠)对褐煤干燥动力学特性的影响规律。结果表明:添加剂对褐煤微波干燥特性具有显著性影响。与原褐煤相比,功率为119 W时添加剂效果最为显著,添加5%氯化钠、5%碳酸钠和10%氯化钠后,褐煤平均干燥速率分别增大3%、20%和36%。纯褐煤、褐煤/5%氯化钠、褐煤/5%碳酸钠和褐煤/10%氯化钠第一降速段活化能分别为17.17W·g^(-1)、14.60 W·g^(-1)、13.48 W·g^(-1)和13.33 W·g^(-1);第二降速段活化能分别为15.23 W·g^(-1)、10.51 W·g^(-1)、10.12W.g^(-1)和9.32 W.g^(-1)。添加剂加入均使得褐煤两个降速段活化能降低,与5%剂量氯化钠相比,添加10%氯化钠后褐煤的活化能有所降低;碳酸钠可更好的改善褐煤薄层微波干燥特性。

关键词：褐煤微波薄层干燥动力学添加剂

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Ni纳米线在旋转磁场下的运动行为研究

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工程热物理学报 2015年第4期36卷 838-842页

作者：杨立新赵楠北京交通大学机械与电子控制工程学院微细尺度流动与相变传热北京市重点实验室北京100044

本文通过实验及理论分析,对Ni纳米线在旋转磁场下的运动行为进行研究。Ni纳米线的旋转运动分为同步旋转和异步旋转两种形式。通过受力分析结合量纲比较的手段得到,本文研究范围内流体惯性作用、纳米线运动惯性作用的影响可以忽略,而磁... 详细信息

本文通过实验及理论分析,对Ni纳米线在旋转磁场下的运动行为进行研究。Ni纳米线的旋转运动分为同步旋转和异步旋转两种形式。通过受力分析结合量纲比较的手段得到,本文研究范围内流体惯性作用、纳米线运动惯性作用的影响可以忽略,而磁场力矩和流体力矩是控制纳米线旋转运动的主要因素。建立了纳米线旋转运动的控制模型,并得到了区分同步旋转和异步旋转运动的判据。分别针对同步旋转运动和异步旋转运动进行分析,对比不同参数对纳米线运动的影响。

关键词： Ni纳米线旋转磁场同步异步旋转

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生物质和污泥轻度热解的两步反应动力模型

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工程热物理学报 2017年第5期38卷 920-924页

作者：黄友旺陈梅倩付毕安北京交通大学机械与电子控制工程学院北京100044 微细尺度流动与相变传热北京市重点实验室北京100044

本文对比研究了典型木质纤维生物质和非木质纤维索类生物质的轻度热解特性,并基于多步反应动力学原理,建立了生物质轻度热解的两步反应动力学模型。结果表明:在同样的停留时间下,木质纤维类生物质的失重明显大于非木质纤维类生物质的;... 详细信息

本文对比研究了典型木质纤维生物质和非木质纤维索类生物质的轻度热解特性,并基于多步反应动力学原理,建立了生物质轻度热解的两步反应动力学模型。结果表明:在同样的停留时间下,木质纤维类生物质的失重明显大于非木质纤维类生物质的;两步反应模型能够很好地预测两类生物质的轻度热解过程,并能预测得到平衡失重百分比。

关键词：木质纤维类生物质污泥轻度热解多步反应模型

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