检索结果-内蒙古大学图书馆

化工学报 2013年第6期64卷 1934-1938页

作者：魏巍陈群任建勋清华大学工程力学系传热与能源利用北京市重点实验室热科学与动力工程教育部重点实验室北京100084

在流体导热系统的基础上,引入热功转换子系统,构造了一种温差驱动型自反馈对流换热系统。它可以在无外界机械能输入的情况下,利用换热过程中的温差将部分热能转换为机械能驱动流体流动,达到强化换热的目的。通过最小火积耗散热阻原理优... 详细信息

在流体导热系统的基础上,引入热功转换子系统,构造了一种温差驱动型自反馈对流换热系统。它可以在无外界机械能输入的情况下,利用换热过程中的温差将部分热能转换为机械能驱动流体流动,达到强化换热的目的。通过最小火积耗散热阻原理优化了流体的对流换热过程,获得了给定条件下对流换热性能最优的速度场和温度场。结果表明:对于本文算例,自反馈系统的换热性能可达同边界条件下的纯导热系统的10倍,自然对流换热系统的8.4倍,验证了温差驱动型自反馈对流换热系统可以实现强化传热的设想。

关键词：对流换热温差驱动自反馈强化

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H_2O/H_2/CO_2混合工质PVT性质的分子动力学模拟研究

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工程热物理学报 2018年第6期39卷 1327-1332页

作者：杨薛明徐江鑫于萌胡波曹炳阳华北电力大学动力工程系保定071003 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

利用超临界水煤气化过程得到的H_2O/H_2/CO_2混合气体工质进行发电相较于常规的燃煤发电和煤气化技术具有更加高效和洁净的优点。获取该混合工质的PVT性质是进行基于该混合工质热力系统设计和运行的前提。目前尚未有超临界H_2O/H_2与H_2... 详细信息

利用超临界水煤气化过程得到的H_2O/H_2/CO_2混合气体工质进行发电相较于常规的燃煤发电和煤气化技术具有更加高效和洁净的优点。获取该混合工质的PVT性质是进行基于该混合工质热力系统设计和运行的前提。目前尚未有超临界H_2O/H_2与H_2O/H_2/CO_2混合工质PVT性质的研究,本文采用分子动力学模拟方法与基于Peng-Robinson方程的理论模型预测方法对H_2O/H_2混合工质的PVT性质进行了研究,并对H_2O/H_2/CO_2混合工质的PVT性质进行了分子动力学模拟计算。为验证模拟方法的有效性,本文还对H_2O/CO_2混合工质的PVT性质进行了分子动力学模拟及基于Peng-Robinson方程的理论计算,并与实验数据进行了对比。

关键词： PVT性质分子动力学模拟 Peng-Robinson方程

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换热器优化中均分原则的适用性分析

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中国科学：技术科学 2021年第10期51卷 1231-1244页

作者：程雪涛张龙飞梁新刚安徽省合肥市政务中心合肥230071 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

在许多物理过程的优化设计中,其优化结果反映为某些物理量或者函数的均匀分布,即相应的均分原则.针对两股流和三股流换热器的优化分析,讨论了热力学力场均匀性原则、ΔT/T场均匀性原则和温差场均匀性原则三项均分原则的适用性.研究表明... 详细信息

在许多物理过程的优化设计中,其优化结果反映为某些物理量或者函数的均匀分布,即相应的均分原则.针对两股流和三股流换热器的优化分析,讨论了热力学力场均匀性原则、ΔT/T场均匀性原则和温差场均匀性原则三项均分原则的适用性.研究表明,当换热量给定时,前两项原则既不能给出最小的换热器熵产率,又不能给出最高的换热器效能;而当换热器实现最佳传热性能时,前两项原则得不到满足.对于温差场均匀性原则,不论冷热流体间的传热系数是否为常数,均可基于理论对其进行数学证明.当冷热流体温差场完全均匀时,换热器的耗散热阻达到最小值.可见,温差场均匀性原则可以给出换热器的最佳传热性能.进一步,本文给出了简单的案例,直观地验证了上述结论.理论与案例分析的结果进一步表明,热力学力场均匀性原则和ΔT/T场均匀性原则都是基于熵产的概念得到的,而熵产从做功能力损失的角度衡量不可逆性,导致这两项原则与传热优化的目的不一致,而且其推导过程中所采用的传热定律也不符合实际的传热过程;而用于证明温差场均匀性原则的(火积)耗散则从传热能力损失的角度衡量传热过程的不可逆性,其优化目标与传热优化目标则是一致的.这就是前两项原则不适用于换热器优化分析而温差场均匀性原则适用的根本原因.

关键词：均分原则换热器 (火积)耗散热阻温差场均匀性原则热力学力

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传热学中的状态图及其应用

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科学通报 2012年第Z2期 2773-2779页

作者：陈群许云超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

鉴于热力学状态图能够直观分析热力循环的性能,提出热流是热量运动的状态量,明确了相应的热量运动状态方程,并引入传热学中的二维状态图:T-q图,它可以从传热过程不可逆性的角度直观分析传热过程的性能,便于换热设备及其系统的优化分析... 详细信息

鉴于热力学状态图能够直观分析热力循环的性能,提出热流是热量运动的状态量,明确了相应的热量运动状态方程,并引入传热学中的二维状态图:T-q图,它可以从传热过程不可逆性的角度直观分析传热过程的性能,便于换热设备及其系统的优化分析和工程设计.利用传热学中的状态图,分析换热器可以直观得出换热面积、流体热容量流和流动形式对其传热性能的影响;分析集中供暖系统中的换热器网络可以方便得出:当每条支路的总换热量以及室内空气温度都相等时每条支路所需的总换热面积、热水流量以及回水温度都相等,但当各支路中的室内空气温度不一致时,经过换热支路后的热水温度并不相同,这就意味着等温回水混合过程并非获得最优供热管网设计的必需条件.

关键词：传热学状态图不可逆性 (火积)耗散优化

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生物燃料对金属腐蚀的试验研究

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腐蚀与防护 2009年第3期30卷 165-171页

作者：陈林陈凯邓冰清李震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

调研了生物燃料腐蚀性的研究现状和生物燃料现有产品的生产标准,在此基础上通过金属浸泡试验初步研究了常温下生物乙醇和生物柴油对7种常见金属材料的腐蚀性。结果表明:铝合金在生物乙醇中出现腐蚀斑,碳钢和铸钢在生物柴油中出现点蚀。... 详细信息

调研了生物燃料腐蚀性的研究现状和生物燃料现有产品的生产标准,在此基础上通过金属浸泡试验初步研究了常温下生物乙醇和生物柴油对7种常见金属材料的腐蚀性。结果表明:铝合金在生物乙醇中出现腐蚀斑,碳钢和铸钢在生物柴油中出现点蚀。试验中的腐蚀现象符合现有的金属腐蚀机理。在应用生物燃料时应注意它们对材料的腐蚀并采取必要的预防措施。

关键词：生物乙醇生物柴油金属腐蚀

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GaN薄膜的热导率模型研究

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物理学报 2021年第4期70卷 256-269页

作者：唐道胜华钰超周艳光曹炳阳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 香港科技大学机械与航空航天系中国香港

准确预测GaN半导体材料的热导率对GaN基功率电子器件的热设计具有重要意义.本文基于第一性原理计算和经典Debye-Callaway模型,通过分析和完善Debye-Callaway模型中关于声子散射率的子模型,建立了用于预测温度、同位素、点缺陷、位错、... 详细信息

准确预测GaN半导体材料的热导率对GaN基功率电子器件的热设计具有重要意义.本文基于第一性原理计算和经典Debye-Callaway模型,通过分析和完善Debye-Callaway模型中关于声子散射率的子模型,建立了用于预测温度、同位素、点缺陷、位错、薄膜厚度、应力等因素影响的GaN薄膜热导率的理论模型.具体来说,对声子间散射项和同位素散射项基于第一性原理计算数据进行了系数拟合,讨论了两种典型的处理点缺陷和位错散射的散射率模型,引入了应用抑制函数描述的各向异性边界散射模型,并对应力的影响进行了建模.热导率模型预测值和文献中典型实验数据的对比表明,基于第一性原理计算数据拟合的热导率模型和实验测量值总体符合较好,300 K温度附近热导率数值及其随温度变化的趋势存在20%左右的偏差.结合实验数据和热导率模型进一步确认了第一性原理计算会高估同位素散射的影响,给出了薄膜热导率随薄膜厚度、位错面密度、点缺陷浓度的具体变化关系,同位素和缺陷散射会减弱薄膜热导率的尺寸效应,主要体现在100 nm附近及更小的厚度范围.

关键词： GaN薄膜热导率 Debye-Callaway模型第一性原理计算

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一种测量单个纳米颗粒比热的焦耳加热-针尖增强拉曼闪光法

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科学通报 2018年第27期63卷 2896-2903页

作者：樊傲然李秦宜马维刚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 Department of Aeronautics and Astronautics Kyushu UniversityNishi-kuFukuoka 819-0395Japan

纳米颗粒在复合材料及纳米器件中有广泛的应用,研究单个纳米颗粒的性能对纳米科技的发展有至关重要的作用.然而,受限于传统测量方法的空间分辨率,目前尚未报道有效的测量单个纳米颗粒热物性的方法.本文利用焦耳加热和针尖增强拉曼闪光法... 详细信息

纳米颗粒在复合材料及纳米器件中有广泛的应用,研究单个纳米颗粒的性能对纳米科技的发展有至关重要的作用.然而,受限于传统测量方法的空间分辨率,目前尚未报道有效的测量单个纳米颗粒热物性的方法.本文利用焦耳加热和针尖增强拉曼闪光法,设计了一种测量单个纳米颗粒比热的方法.将单个纳米颗粒放置在基底上,使用镀铂的探针作为加热器和温度探测器,探针接触纳米颗粒,通过稳态方法测量抽真空前后探针在同一温度下不同的发热量,即可通过比较求得纳米颗粒的对流换热系数;通过针尖增强拉曼散射方法,使用激光加热纳米颗粒,可获得纳米颗粒温度随时间变化曲线,结合稳态方法测定的对流换热系数,即可测定纳米颗粒的比热容和激光吸收率.分析可知,1 ns左右的激光脉冲分辨率即可满足常规状况下直径为100 nm的纳米颗粒比热的测量要求.

关键词：纳米颗粒测量方法比热拉曼闪光法

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飞行器能源与热管理系统中多能流统一建模与分析方法

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航空学报 2023年第19期44卷 112-127页

作者：滕润航贺克伦赵甜於萧萧于喜奎徐向华梁新刚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 沈阳飞机设计研究所沈阳110035

能源与热管理系统的综合集成优化设计是充分提升飞行器性能的关键技术之一。然而,由于热管理、电源等子系统的传统分析方法存在差异,导致整体集成设计的复杂度大。基于热力系统分析的热量流法,建立了电量、热量、工质的规范化传输网络模... 详细信息

能源与热管理系统的综合集成优化设计是充分提升飞行器性能的关键技术之一。然而,由于热管理、电源等子系统的传统分析方法存在差异,导致整体集成设计的复杂度大。基于热力系统分析的热量流法,建立了电量、热量、工质的规范化传输网络模型,提出了热管理、电源等子系统间的数据交互方法,形成了飞行器能源与热管理系统的整体建模分析方法。计算结果表明,该方法在确保准确性的前提下,计算耗时比商业软件AMESim低近2个数量级。通过对给定飞行剖面的系统进行变工况仿真,计算出了在满足温控的需求下,单次任务目标所需的相变工质携带量为348.8kg,机载蓄电池所需的最低初始电量和容量为1837、3158W·h。因此,所提出的方法可用于飞行器轻量化的定量优化。

关键词：能源与热管理系统整体分析图论传输网络模型热量流法

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复杂边界和极端条件对单相和多相湍流结构和输运的影响

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清华大学学报（自然科学版） 2022年第4期62卷 758-773页

作者：王东璞王子奇刘爽蒋林峰易磊孙超清华大学能源与动力工程系热科学与动力工程教育部重点实验室燃烧能源中心北京100084 清华大学航天航空学院工程力学系北京100084

单相和多相湍流在自然界和工业生产中广泛存在,并且大多受到复杂边界和极端条件的影响,对其物理机制的深入研究,既可以帮助揭示湍流结构生成和输运效率与复杂壁面和极端条件的耦合作用,又与大气、海洋、地核、航空发动机、石油开采、化... 详细信息

单相和多相湍流在自然界和工业生产中广泛存在,并且大多受到复杂边界和极端条件的影响,对其物理机制的深入研究,既可以帮助揭示湍流结构生成和输运效率与复杂壁面和极端条件的耦合作用,又与大气、海洋、地核、航空发动机、石油开采、化工生产等众多动力学系统中的流动息息相关,具有重要的理论和应用价值。该文主要从复杂壁面条件对热湍流的调控、极端重力条件和多孔介质条件对湍流结构和输运效率的影响,并对湍流场中的颗粒动力学和液液两相湍流等几个方面,着重评述近年来本研究组在复杂边界和极端条件下的湍流的若干研究进展。最后,简要地总结并展望了未来研究工作的方向。

关键词：单相和多相湍流复杂边界极端条件湍流结构输运效率

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(火积)耗散极值原理在辐射换热优化中的应用

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中国科学（E辑） 2009年第2期39卷 272-277页

作者：吴晶梁新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

类比于导热和对流换热过程中(火积)的定义,在辐射换热中引入(火积)流和耗散的概念,由于辐射换热是不可逆过程,故在该过程中将部分被耗散.提出了辐射换热优化的(火积)耗散极值原理:对于具有一定约束条件的辐射换热过程,在给定温度边界条... 详细信息

类比于导热和对流换热过程中(火积)的定义,在辐射换热中引入(火积)流和耗散的概念,由于辐射换热是不可逆过程,故在该过程中将部分被耗散.提出了辐射换热优化的(火积)耗散极值原理:对于具有一定约束条件的辐射换热过程,在给定温度边界条件的情况下,(火积)耗散最大时辐射换热过程最优(热流最大);在给定热流边界条件的情况下,耗散最小时辐射换热过程最优(温差最小).

关键词： (火积)耗散极值原理辐射换热优化

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