检索结果-内蒙古大学图书馆

工程热物理学报 2021年第6期42卷 1492-1498页

作者：薛提微陈群清华大学工程力学系热科学与动力工程教育部重点实验室北京100084

网络热力学起源于热力系统分析,但其广泛应用却是在生命系统等非热系统领域,这是因为网络热力学方法需要从能量的角度分析系统,而热力系统中的热量在输运过程中具有物质属性,因此必须有新的能量形式。若将热量视作"流",而将... 详细信息

网络热力学起源于热力系统分析,但其广泛应用却是在生命系统等非热系统领域,这是因为网络热力学方法需要从能量的角度分析系统,而热力系统中的热量在输运过程中具有物质属性,因此必须有新的能量形式。若将热量视作"流",而将温度视为"力",那么流与力的乘积就为(火积)流。(火积)具有能量的内涵,(火积)流就可以被视为热力系统的能量流。并且,在能量输运过程中,其他形式的能量如功量也可以视为一种物质。由此,在(火积)流的统一视角下,各种形式的能量在网络中便可得到有机结合。分析结果表明,对于换热系统以及热力系统,基于网络热力学的能量流法也可以表达系统的物理本质。在(火积)流的视角下,能量流键图可以很好地反映热力系统的拓扑结构。例如对于热机-热泵供热联合循环,热机与热泵之间的功量交换过程即使是可逆过程,也会存在(火积)的损失或产生,这从能量流键图中可以被直观地刻画出来。

关键词：网络热力学热力系统能量流键图 (火积)

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亚/超临界航空煤油热物性的实验测量

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工程热物理学报 2023年第9期44卷 2532-2540页

作者：于冬威马维刚清华大学工程力学系热科学与动力工程教育部重点实验室北京100084

高超声速飞行器中,航空煤油从液体转变为亚/超临界流体,热物性发生剧烈变化,热物性经验公式不再适用。本文实验测量了300~750 K、3.5~10 MPa范围内的亚/超临界航空煤油的热导率和黏度,研究了温度、压力对其热物性的影响规律。分别采用... 详细信息

高超声速飞行器中,航空煤油从液体转变为亚/超临界流体,热物性发生剧烈变化,热物性经验公式不再适用。本文实验测量了300~750 K、3.5~10 MPa范围内的亚/超临界航空煤油的热导率和黏度,研究了温度、压力对其热物性的影响规律。分别采用瞬态短热线法和毛细管法测试亚/超临界航空煤油的热导率和黏度,发现热导率随温度升高先减小后增大,随压力升高而增大;而动力黏度随温度升高而减小,变化趋势随温度升高而变缓,且基本不随压力变化。

关键词：航空煤油亚/超临界热导率黏度

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水平轴风力机后掠式叶片设计方法研究

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工程热物理学报 2015年第11期36卷 2481-2486页

作者：丁勇钢张兴宋梦譞陈凯吴兵恒清华大学工程力学系热科学与动力工程教育部重点实验室北京100084

本文以某款带预弯的2 MW风电叶片为基础,引入叶片后掠形式造型曲线,研究后掠曲线对理论年发电量AEP及叶片根部变桨载荷M_z的影响。进而将后掠曲线的起始点位置、叶尖部最大后掠值及其一阶导数值作为造型曲线的优化变量,理论年发电量AEP... 详细信息

本文以某款带预弯的2 MW风电叶片为基础,引入叶片后掠形式造型曲线,研究后掠曲线对理论年发电量AEP及叶片根部变桨载荷M_z的影响。进而将后掠曲线的起始点位置、叶尖部最大后掠值及其一阶导数值作为造型曲线的优化变量,理论年发电量AEP最大、叶片根部变桨载荷M_z最小作为优化目标,采用非支配排序遗传算法Ⅱ(NSGA-Ⅱ)来进行多目标优化,寻找最优后掠曲线设计。后掠曲线采用三阶多项式造型,叶片功率系数C_P、理论年发电量AEP采用动量叶素理论(BEM)计算,叶片根部的动态载荷采用GH Bladed软件进行评估。

关键词：水平轴风力机叶片后掠优化设计 BEM Bladed NSGA-Ⅱ

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拉曼方法同时测量单根碳纤维热物性和对流传热系数

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化工学报 2014年第S1期65卷 251-257页

作者：胡玉东刘锦辉王海东张兴热科学与动力工程教育部重点实验室清华大学工程力学系北京100084

主要完善并利用新近提出的激光拉曼测试方法,在333.15K环境温度下测量了单根碳纤维的热导率(不考虑接触热阻),并与直流通电法测量结果进行比较,两者符合较好,验证了新提出的激光拉曼测量方法的可行性。同时激光拉曼方法还测量得到了接... 详细信息

主要完善并利用新近提出的激光拉曼测试方法,在333.15K环境温度下测量了单根碳纤维的热导率(不考虑接触热阻),并与直流通电法测量结果进行比较,两者符合较好,验证了新提出的激光拉曼测量方法的可行性。同时激光拉曼方法还测量得到了接触热阻、碳纤维的激光吸收率及与空气的对流传热系数,并处理得到考虑接触热阻后修正的碳纤维真实热导率。

关键词：微尺度碳纤维激光拉曼热传导热导率接触热阻对流

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[火积]的微观表述

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物理学报 2011年第6期60卷 150-156页

作者：程雪涛梁新刚徐向华清华大学工程力学系热科学与动力工程教育部重点实验室北京100084

在近独立粒子组成的系统中,Boltzmann发现了系统熵与其微观状态数的对数之间的正比关系,为熵这一物理概念提供了微观解释,Planck将其总结为著名的Boltzmann熵公式S=klnΩ.与此对应,给出了单原子理想气体系统中的微观表达式,证明了... 详细信息

在近独立粒子组成的系统中,Boltzmann发现了系统熵与其微观状态数的对数之间的正比关系,为熵这一物理概念提供了微观解释,Planck将其总结为著名的Boltzmann熵公式S=klnΩ.与此对应,给出了单原子理想气体系统中的微观表达式,证明了为广延量.分析讨论了孤立系统从不平衡态发展到热平衡态过程中系统微观状态数、熵、(火积)的变化情况,结果表明在该过程中系统的微观状态数、熵向着增加方向发展,而则向着减小方向发展,从而在微观角度证明了减原理.微观状态数是度量系统无序度的基本量,其增加是该过程不可逆的本质原因,与熵既是微观状态数的单值函数,又能反映系统在该过程中发生的状态变化,因此均可反映该过程的不可逆性.

关键词：微观状态数熵 [火积] 不可逆性

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双波长闪光拉曼热扩散率测量系统研发及应用

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清华大学学报（自然科学版） 2021年第12期61卷 1379-1388页

作者：樊傲然马维刚王海东张兴清华大学工程力学系热科学与动力工程教育部重点实验室北京100084

纳米材料热传递特性的高精度原位测量,是传热学研究中亟待解决的关键问题。拉曼光谱法是目前最理想的纳米尺度非接触式原位测量方法之一,但现有的瞬态拉曼光谱法时间、空间分辨率较低,显著影响了测量精度。该文研发了时间分辨率可达100... 详细信息

纳米材料热传递特性的高精度原位测量,是传热学研究中亟待解决的关键问题。拉曼光谱法是目前最理想的纳米尺度非接触式原位测量方法之一,但现有的瞬态拉曼光谱法时间、空间分辨率较低,显著影响了测量精度。该文研发了时间分辨率可达100 ps、空间分辨率可达100 nm的双波长闪光拉曼测量系统:搭建一束较强的脉冲激光加热样品,使用另一束波长不同的、无加热效应的脉冲激光作为探测光,激发待测样品和基底的拉曼光谱,借助拉曼峰位偏移同时测定样品和基底温度。通过调整探测脉冲和加热脉冲之间的时间差,可高时间分辨率地获得样品和基底的温度变化曲线,进而测定纳米材料热扩散率。通过改变探测激光与加热激光的光斑中心距,可高空间分辨率地获得样品温度空间分布,从而进一步提高瞬态测量灵敏度,并可实现对有基底支撑纳米材料与基底之间接触热导的测量。基于上述测量系统,该文测量了有基底支撑双层石墨烯的热传递特性,并与文献结果进行了对比,分析说明了此系统的测量优势。

关键词：双波长闪光拉曼测量系统热扩散率接触热导纳米材料石墨烯

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[火用]物理意义的再认识

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科学通报 2021年第19期66卷 2486-2494页

作者：李阳徐圣知过增元清华大学工程力学系热科学与动力工程教育部重点实验室北京100084

[火用]可以评价热力学系统的作功能力和能量的可用性,在能源科学及工程领域具有广泛的应用.通过回顾热量[火用]、机械[火用]与热力学能[火用]的物理概念,我们发现,目前对[火用]表达式的推导过程缺少对热力学过程实现方式和系统模型的具... 详细信息

[火用]可以评价热力学系统的作功能力和能量的可用性,在能源科学及工程领域具有广泛的应用.通过回顾热量[火用]、机械[火用]与热力学能[火用]的物理概念,我们发现,目前对[火用]表达式的推导过程缺少对热力学过程实现方式和系统模型的具体分析,导致在理解[火用]的物理意义时误认为系统只与环境进行热、功相互作用.为了明确闭口系与环境的热功交互方式并改进热力学能[火用]的推导过程,本文提出了闭口系-辅助系统-环境的复合系统模型,进一步阐明了热力学能[火用]的物理意义,即在一定的环境条件下,闭口系在借助辅助系统从给定状态可逆地变化到与环境相平衡的状态时,通过闭口系边界的热量和功量经由辅助系统向复合系统以外输出功之和的最大理论限度.考虑到系统给定状态和环境条件时热力学能[火用]在不同热力学过程中的等价性,提出了热力学能[火用]在单一状态参数图上的唯一完整表示方法,即热力学能[火用]在压容图上可以表示为定熵和定温过程的机械[火用],在温熵图上可以表示为定容和定压过程的热量[火用].

关键词：热量[火用] 机械[火用] 热力学能[火用] 复合系统模型状态参数图

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克劳修斯熵表达式适用于实际气体的分子动力学验证

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科学通报 2022年第9期67卷 888-895页

作者：李阳薛提微过增元清华大学工程力学系热科学与动力工程教育部重点实验室北京100084

克劳修斯熵是热力学的核心概念.然而,克劳修斯熵表达式的引入是基于理想气体假定的,因此有必要论证克劳修斯熵表达式在实际气体中的适用性.通过回顾,我们发现已有的证明方法都是需借助两种工质循环的间接论证.本文通过分子动力学模拟了... 详细信息

克劳修斯熵是热力学的核心概念.然而,克劳修斯熵表达式的引入是基于理想气体假定的,因此有必要论证克劳修斯熵表达式在实际气体中的适用性.通过回顾,我们发现已有的证明方法都是需借助两种工质循环的间接论证.本文通过分子动力学模拟了氩工质和二氧化碳工质在不同高压下的加热过程和可逆热力学循环,直接验证了克劳修斯熵表达式在实际气体中的适用性.在验证过程中发现,正是由于实际气体热力学过程中存在分子动能和势能之间的转换,才导致其热力学参数间的关系不同于理想气体,但是由于这种转化发生在系统的内部,克劳修斯熵表达式是不变的.

关键词：分子动力学模拟克劳修斯熵表达式热力学循环微观分析

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平板太阳能集热器传热性能的(火积)理论优化

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科学通报 2011年第2期56卷 2819-2826页

作者：李秦宜陈群清华大学工程力学系热科学与动力工程教育部重点实验室北京100084

平板太阳能集热器是太阳能热利用系统中常见的核心部件,其传热性能的优化对于提高能源利用效率具有重要意义.现有平板集热器大多采用厚度均匀的金属吸热板来吸收太阳辐射,将(火积)理论应用于吸热板导热过程的分析,在吸热板材料总体积一... 详细信息

平板太阳能集热器是太阳能热利用系统中常见的核心部件,其传热性能的优化对于提高能源利用效率具有重要意义.现有平板集热器大多采用厚度均匀的金属吸热板来吸收太阳辐射,将(火积)理论应用于吸热板导热过程的分析,在吸热板材料总体积一定的前提下对其厚度布局作优化设计,使其传热性能最优.首先,从理论上建立了吸热板集热性能与损失之间的对应关系,进而提出集热器性能优化的约束极值问题,并利用变分方法从理论上得到温度梯度场均匀的优化准则.最后,根据优化准则,通过数值模拟的方法对吸热板的厚度布局作优化设计.模拟结果显示,当太阳辐射强度为800W/m2、环境温度为300K、风速为3m/s时,优化后的集热器效率比优化前提高8.8%,等效节省铜材达30%.将风速为3m/s时的优化厚度布局在不同风速条件下作传热性能分析,其集热效率与均匀厚度吸热板相比亦有明显提高.

关键词：平板太阳能集热器传热性能优化 (火积)理论

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基于方向导数法的换热系统性能优化

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工程热物理学报 2019年第2期40卷 363-374页

作者：薛提微陈群过增元清华大学工程力学系热科学与动力工程教育部重点实验室北京100084

为了揭示换热系统性能优化的物理概念和规律,提出应用方向导数法来优化换热系统性能的新方法。首先,介绍了方向导数法的概念和数学形式,并阐明了方向导数法与拉格朗日乘子法之间的关系。其次,基于■耗散热阻思想和热阻网络原理,应用方... 详细信息

为了揭示换热系统性能优化的物理概念和规律,提出应用方向导数法来优化换热系统性能的新方法。首先,介绍了方向导数法的概念和数学形式,并阐明了方向导数法与拉格朗日乘子法之间的关系。其次,基于■耗散热阻思想和热阻网络原理,应用方向导数法分别对独立以及串联、并联换热器网络进行了分析。针对两独立换热器网络求其最大换热量问题,性能优化准则为两换热器换热量对热导(或热容量流)的导数相等。这相当于换热器换热量对热导(或热容量流)导数的离散场的协同。最后,应用方向导数法对含串并联单元的换热器网络进行了优化计算,得到了各设计参数最优值。对优化结果分析发现,应用系统分级等效思想可以指导并简化换热系统的优化设计,系统性能的优化取决于资源(热导或热容量流)的优化分配,即遵循大值与大值相匹配的原则。

关键词：换热系统性能优化方向导数法 ■耗散热阻

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