多孔结构毛细抽吸模型及实验验证

建立了多孔结构(毛细芯)毛细抽吸的数学模型,推导毛细抽吸量随时间变化的关系式,并用实验对其进行验证.结果表明,毛细芯抽吸工质时,其抽吸量按照指数增长的规律变化,该指数增长函数的初始值大小等于工质密度、毛细芯横截面积、孔隙率和高度的乘积,幅值为负数,其大小一般略小于初始值,二者的比值可视为多孔结构饱和程度的度量,时间常数的大小则等于工质密度、毛细芯相对渗透率和孔隙率的比值以及重力加速度的乘积的倒数.即抽吸量(体积)取决于毛细芯总孔隙体积的大小,而抽吸的快慢则与工质密度、毛细芯相对渗透率和孔隙率的比值成正比.传统的观点认为毛细芯提供的毛细力和渗透率均越大越好,但两者却是矛盾的,毛细抽吸性能可视为它们二者的综合平衡.     

环路热管复合毛细芯的孔结构优化与性能研究

采用不同粒度的造孔剂制备了孔隙特性优化布置的环路热管双层复合结构毛细芯。研究了复合结构毛细芯的导热系数及其整体毛细抽吸性能。实验结果表明:孔隙率相同的情况下,毛细芯的导热系数随着平均孔径的降低及孔径分布的集中而降低。通过控制复合结构毛细芯内外层的孔隙特性可调节毛细芯的整体导热系数分布。双层复合结构毛细芯的整体毛细抽吸性能介于相应单层毛细芯的抽吸性能之间,其整体毛细抽吸性能主要取决于内层的孔隙特性。考虑到复合毛细芯的导热系数布置、整体毛细抽吸性能和气体渗透率等因素,采用内层小孔径而外层孔径较大的复合毛细芯结构可实现环路热管毛细芯整体性能的优化。     

环路热管镍钛双孔隙毛细芯的性能优化

采用粉末冶金与造孔技术相结合的方法成功制备出具有双孔径分布的高孔隙率镍钛毛细芯。研究NaCl添加量及钛含量对毛细芯微观结构及毛细抽吸性能的影响。分析多孔芯中的热传递机制并提出了一种在不产生负面影响的前提下降低金属毛细芯导热系数的新方法。结果表明,增加NaCl添加量可提高镍钛芯的抽吸性能,而钛含量的增加对其影响较小。当NaCl添加量相同时,镍钛芯中的固溶度随着钛含量的增加而增大,进而导致镍钛毛细芯的导热系数明显低于纯镍芯且随着钛含量的增加而大幅下降。镍钛芯不仅具备普通镍芯良好的多孔形成能力和制备工艺简易等优点,同时具备良好的导热系数可调节性,进而为复合结构毛细芯的研制提供了参考。     

环路热管毛细结构的研究进展

环路热管是一种利用相变换热的高效传热装置,在电子元件高效散热等领域得到广泛应用。环路热管蒸发器中的多孔毛细结构是整个系统循环的重要动力来源及核心组成部分。文中综述了环路热管蒸发器多孔毛细结构近十年的研究进展,其中包括宏观结构(蒸汽槽道及毛细芯宏观尺寸)优化研究、微观结构优化研究以及新型材料研究,并重点讨论了双孔径毛细芯及复合结构毛细芯的研究进展。文中还对多孔毛细结构的毛细抽吸性能的表征方法进行了简要概述,为进一步优化毛细芯性能提供了理论指导。最后文章对各研究成果进行了总结并提出了未来高性能毛细芯研究的发展方向。     

面向不同应用的两种科氏质量流量计信号处理方法

为了在实际应用中最大限度地提高科氏质量流量计的测量性能,对实际应用中效果较好的两种信号处理方法进行性能比较研究。首先分析其测量原理,然后结合不同类型的科氏质量流量管、不同的驱动方法和不同的测量需求,对这两种信号处理方法从测量精度、运算量、资源占用、动态响应速度和实际中与不同驱动方法配合等方面进行分析和对比。进行不同应用场合下的实验,实验结果表明,离散时间傅里叶变换(DTFT)算法适合配频率不高(~100 Hz)的大弯管型流量管进行平稳单相流测量;适合响应速度要求较高的批料流测量场合。过零检测算法适合配频率高(200 Hz)的微弯型流量管进行平稳单相流测量;适合气液两相流的测量场合。     

稀土合金材料对汽车动力电池性能的影响

通过实验对低锑稀土合金的成分、耐腐蚀性、电池性能进行分析,测量其各方面性能并与市场上常用的合金电池性能进行对比,发现其优劣势,研究是否适合运用于新型汽车动力电池,实验结果可知:低锑稀土合金电池能够提高板栅的耐腐蚀性,ω(As)的含量略高,不符合环保要求,还应对其成分进行调整,使之达到行业准入标准。同时要对其循环过程中的失水量进行控制,从而提高在使用过程中的安全性。     

甲醇阻隔膜的改性和表征

为了表征质子交换膜阻隔甲醇渗透的性质,建立了以电化学循环伏安法直接测量质子交换膜甲醇渗透率的快速检测方法,表征了不同Nafion膜的甲醇渗透性能.实验结果表明:该方法能较好地评价膜的耐甲醇渗透性能.以纳米硅溶胶修饰Nafion膜,结果显示:经修饰后的膜具有明显的阻隔甲醇渗透的性能.     

薄层多孔层内池沸腾液体回流机理分析

为探讨薄层多孔层内池沸腾时的液体回流机理,通过光滑平板和不同薄层多孔介质的池沸腾实验,获得了多孔介质表面气泡沸腾特性和池沸腾曲线,结合实验结果计算了薄层多孔介质层内液体的最大回液流速、毛细极限,并分析了多孔介质层内液体回流机理及毛细极限的形成机理。研究结果表明:多孔介质存在弯液膜,回液流速高,不易出现局部干涸;多孔介质毛细压力和渗透率越大,回液效果越好;单核化点回液不足后,核化密度增大,回液仍不足后出现局部干涸,即出现毛细极限。     

低介电聚合物材料研究进展

对近五年来具有低介电常数与低介质损耗的不同聚合物材料(聚酰亚胺、全氟环丁基聚合物、苯并噁嗪基聚合物以及苯并环丁烯树脂等)的研究进展进行综述,重点探讨不同聚合物材料的结构设计策略(化学组成、分子结构以及孔结构等)对材料各项性能(介电性能、吸水性、热稳定性、力学性能等)的影响,并简单分析其中的影响机理.最后,总结了不同低介电聚合物材料设计的4种共性方法(降低分子极性、增加分子自由体积、引入多孔结构以及引入交联结构),并展望了未来低介电聚合物材料的发展方向.     

泡沫金属矩形通道中对流换热的实验和模拟

实验研究和数值模拟了泡沫金属三维矩形通道内的流动和传热,引入基于渗透率的雷诺数和达西数,确定了泡沫金属对流换热和流动阻力的准则关系式,并分析了多孔结构参数和气体流速对对流换热系数、阻力系数的影响。研究结果表明:泡沫金属对流换热模拟结果与实验数据趋于一致,互为验证了可靠性;泡沫金属的换热强度和流动阻力均随孔径的减小(孔密度的增大或孔隙率的减小)而增大,大孔径的泡沫金属具有较好的对流换热综合性能;气体流速的增加有利于强化换热。     

抽水蓄能电站岔管导流板体型研究

岔管体型对抽水蓄能电站水头损失影响较大,间接影响到电站的运行效益,岔管体型优化是当前研究的一个热点问题。为减小岔管的水头损失,本文在传统岔管设计基础上,提出一种新的岔管导流板设计方法。采用突缩管验证了数值模拟的准确性,通过数值模拟比较了有无导流板的岔管的流速分布,对岔管导流板的体型进行了优化。结果表明：岔管导流板能够减小电站运行时岔管段产生的水头损失,使管内水流流态更加平稳,抽水工况岔管的水头损失可减小43.4%,发电工况水头损失减小12.6%,能有效地改善电站运行效益。     

A computer experiment to determine the impregnability of mica tapebased insulation

A simulation method is developed to characterize the influence of the tape application method on the resin permeability of mica tape based insulations. The method is based on the finite element solution of the standard Darcy porous media flow equations. It is shown that the two-dimensional periodic cell can be used to describe the tape application method. From a simulated flow experiment, an effective permeability K* is derived which characterizes the case of impregnation. The dependence of K* on bandwidth, relative layer position and degree of lap is investigated     

基于希尔伯特-黄变换与Elman神经网络的气液两相流流型识别方法

气液两相流的流型对其流动和传热特性有很大的影响，所以如何确定流型一直是两相流研究中的重要课题。但是,由于两相流介质之间存在着随机多变的相界面，致使两相流的流型不仅是多种多样，而且其变化也带有随机性，这给流型识别带来了很大困难。而希尔伯特－黄变换(HHT)和神经网络在气液两相流流型识别中还很少见，文中提出了希尔伯特－黄变换与Elman神经网络相结合的气液两相流流型识别的新方法。将压差波动信号经验模态分解(EMD)后的固有模态函数(IMF)进行分析，提取IMF能量特征作为Elman神经网络的输入特征向量，对水平管内的气液两相流流型进行识别。实验结果表明：该方法能很好地识别水平管内的4种流型，为流型识别开辟了一条新的途径；另外，该方法优于BP网络且稳定、识别率高，具有可行性。     

基于MEMS的液压系统V锥传感器的仿真研究

在液压系统中,由于液压传动的特点以及液压油的局限性,在针对流量的测量过程中,目前很难找到比较理想的动态测量仪表.为了改善这一现状,在应用压力梯度法测量液压系统流量研究的基础上,将先进的MEMS技术与传统V锥流量传感器相结合,提出一种在管内直接获得压羞信号,进而测得流量的新方法.同时推导了流量-差压数学模型,并利用Fluent仿真了 V锥体关键参数(前锥角θ及等效直径比β)对流场性质的影响,仿真结果表明:前锥角的最佳取值范围为45°～60°,等效直径比的最佳取值范围为0.75～0.85.     

气化炉激冷室下降管内气液两相热质同时传递过程数值研究

采用流体体积双流体模型对德士古水煤浆气化炉激冷室下降管内气液两相热质同时传递过程进行数值研究,并建立了水蒸气在气相主体中的组分传输模型。数值预测的下降管内温度分布规律与实验结果吻合较好。据此探讨了相变对下降管内液膜流动形态的影响以及流动对水蒸气分布的影响,研究结果表明,相变对液膜形态有显著影响;气体对水蒸气的携带作用使得下降管内水蒸气沿高度方向上呈大梯度分布,出口处水蒸气浓度最高,下降管内存在气体带液的现象。     

凝汽器壳侧准三维数值研究

引入多孔介质,采用k-e湍流模型,利用准三维数值计算方法对一双流程凝汽器的汽相流动与换热进行计算与分析。针对由于凝汽器喉部低压加热器和扩散角的影响以及冷却水温沿流程变化而引起的蒸汽热负荷分配不均的问题,提出安装导流板改善流动与传热特性的措施。通过计算证实：添加导流挡板后,增大了左边管束区的蒸汽流量,保证了这一区域管束的蒸汽负荷,提高了传热面积的有效利用面积,沿冷却水流向各管束区域的蒸汽负荷分配较为均匀,增加了蒸汽凝结量,提高了凝汽器真空,凝汽器的工作性能得到改善。     

流体管道温度测量产生误差的原因分析与处理

针对宝鸡第二发电公司4号机组机侧主汽温度高于炉侧主汽温度问题,从传热学原理分析了热电偶测量管道内流体温度产生误差的主要原因。分析认为,必须正确选择测温点,合理选取测温元件的直径并保证其插入深度,加上完善的管道保温,才能有效地保证管道内流体温度测量的准确性。     

基于STM32L152的低功耗超声波热量表的设计

针对目前市场上的超声波热量表存在精度低、功耗高和运算时间长的问题,设计了一种基于STM32L152和TDC‐GP22的低功耗超声波热量表,利用时差法超声波流量测量原理和电容充放电原理实现了流量、温度和热量的测量。设计的热量表包括了流量测量、温度测量、通信模块和人机交互模块,详细介绍了热量表的硬件电路设计和软件设计。最后的实验结果表明,流量测量误差在1％以内,并且在19000mAh的电池供电情况下,热量表可以连续工作9年,使超声波热量表具备了高精度、低功耗等优点,具有良好的应用前景。