小颗粒堆积多孔体传热特性实验研究

对平行平板间填充小颗粒后的换热实验结果进行了归纳和分析，发现板间距不变，平均Nu数不随颗粒直径单调变化，说明存在最佳填充层数，并对此进行了初步分析。实验表明，小颗粒填充可以得到较好的换热强化效果，而流动阻力却远小于微颗粒填充情况，因此有可能利用小颗粒填充方法在常规条件下强化平板间的换热。     

基于多孔介质平板传热模型的堤坝渗漏模型

当岩土体发生渗漏时,渗漏通道内的流体与岩土体会发生热量交换,造成渗漏通道附近地层温度发生改变。基于饱和多孔介质能量方程,在局部热平衡假设的前提下,考虑固相骨架与孔隙流体之间作用的能量耗散和流体流动方向的传热效应,建立了流体在多孔介质平板通道中的传热模型,根据确定的边界条件,利用分离变量法求得模型的解析解。将该模型应用于某水库大坝的一个渗漏通道渗漏速度反演分析,结果表明:所建立的传热模型用于研究堤坝渗漏是可靠的。     

多孔介质溶质运移问题中的分数弥散

本文在弥散核函数为负幂率函数的前提条件下,对传统的二阶对流—弥散方程进行非局域处理,通过考虑溶质运移的空间相关性推导出了分数阶对流—弥散方程,方程中弥散项是分数阶微分。弥散项分数阶微分的出现是由于考虑溶质运移的空间相关性。该方程柯西问题的格林函数解为一 Lévy分布密度函数。Lévy分布满足标度不变性,Lévy运动轨迹是分形,其运移的平均平方位移(位移平方的均值)是时间的幂函数。因而用此分数阶对流—弥散方程描述的溶质运移过程,其平均平方位移是运移时间的幂函数,由此本文得出了等效弥散系数与运移尺度有关,是运移距离的幂函数的结论。这一结论从理论上解释了弥散系数的尺度效应。     

多孔材料管束强化传热特性实验研究

采用室内实验研究管外包覆金属泡沫圆管在紧凑型错列管束中强化传热特性,分析不同金属泡沫材料和表面接触方式对换热的影响,发现管外包覆金属泡沫层换热管束中强制对流换热在总体换热中占据主导地位,新型粉末焊接可大幅度降低管束接触热阻.     

翅片管热交换器的传热实验研究

本文以翅片管作为传热元件，设计了冬季家用水一水热交换器，并对其传热特 性进行了实验研究，给出了换热的准则方程式，以及换热器内水温的变化规律。     

多孔介质与流体空间交界面应力跳跃的实验研究

采用粒子图像测速技术测试多孔介质与流体复合腔体内的二维自然对流流场,用水平错列的细玻璃圆柱表示多孔介质,着重分析了多孔介质与流体空间交界面处的速度及剪切应力变化,并通过实验确定了特定跳跃边界条件下的应力跳跃系数.实验测试结果表明,应力跳跃系数随对流强度的增加而产生非线性变化,不同高度处的跳跃系数值在0.1-0.3范围内变化.通过回归分析得到了测试范围内应力跳跃系数与瑞利数的表达式,为数学建模和分析提供了计算依据.     

银川地区饱和细砂含水介质弥散实验研究

以水动力弥散理论为基础,在中国石油宁夏石化分公司炼油厂和废渣场各采取5组潜水含水层细砂岩心样,采用NaCl做示踪剂,进行室内一维沙柱弥散实验,以半无限含水层中污染物迁移模型的解析解计算了弥散度,并探讨了室内一维沙柱实验测定含水层弥散参数的误差来源,为地下水水质模型的建立提供基础。研究表明:炼油厂潜水含水层弥散度与废渣场潜水含水层弥散度基本接近。模型误差是对室内一维沙柱实验确定弥散参数产生影响最大的一类误差。目前,需加强银川平原大尺度含水层弥散特征的研究。     

多孔介质壁面封闭腔体自然对流传热的数值模拟

多孔介质壁面封闭腔体的自然对流在太阳能暖房、蓄热腔体等中有重要的应用。该文针对左侧部分多孔介质壁面矩形封闭腔体,基于有限元法对封闭腔体的自然对流换热进行了数值模拟,得到了在不同Ra数、宽高比A以及不同壁面工况条件下腔体内空气的速度分布,同时获得右壁面的平均Nu数。研究结果表明:随着A的增大,腔体内的流动减弱,右壁面换热减弱;而左侧部分多孔介质壁面对腔体的流动换热产生很大的影响。     

溶质运移中多孔介质弥散度影响因素的SPH模拟研究

借助光滑粒子流体动力学(SPH)方法,本文从流体质点运动和溶质扩散的物理本质出发,设计并进行孔隙尺度下多孔介质中溶质运移的仿真实验,进而分析多孔介质弥散度影响因素,并讨论弥散度与多孔介质结构参数的关系。通过离散化N-S方程和Fick扩散方程,建立描述孔隙水流动的SPH水动力模型和描述溶质分子扩散的扩散模型,求解出在低Pe数下对流扩散方程的一维定解问题,检验了模型的准确性。在高Pe数流场中,进行了恒定流速的黏性流体穿透多孔介质薄层的仿真实验,计算结果可准确模拟出过水断面上各流体质点的流速差异、流体质点在多孔介质中的弥散过程以及流体质点的迂曲绕流过程;通过建立三段理想化的孔隙通道模型,发现在迂曲路径相同时,速度差对机械弥散度仍有显著影响。最后,为探究弥散度与多孔介质结构参数的关系,生成了多组随机粒径的二维多孔介质进行溶质穿透仿真实验。计算结果表明,弥散度与流速变异系数、迂曲度、迂曲路径差以及不均匀系数大致呈正相关,与孔隙率呈负相关。     

多孔介质中乙醇混合汽油溶解组分的运移与生物降解研究

为了解乙醇混合汽油主要溶解组分在地下水中的迁移与归宿，开展了含水砂槽多孔介质的投注实验，投注物是含有溴化物、乙醇和汽油溶解组分的混合溶液。结果表明：水动力弥散和混合电子受体条件下的土著微生物降解是乙醇和BTEX自然衰减的主要过程。乙醇迁移没有滞后性（阻滞系数为1.0），在生物作用参与下随迁移距离增加而逐渐消失；但乙醇对生化氧量的高需求延迟了甲苯和乙苯的生物降解。苯与甲苯的阻滞系数为1.18，乙苯和二甲苯的阻滞系数为1.28；苯的晕体延伸最长，持续时间最长。基于守恒示踪剂溴离子的浓度校正，乙醇与单环芳香烃（BTEX）的一级降解速率存在明显的大小顺序，即乙醇>甲苯>乙苯>m,p-二甲苯>o-二甲苯/苯，与它们的迁移晕体长度大小顺序（即苯>二甲苯>乙苯>甲苯/乙醇）具有相反的对应关系。这意味着改善乙醇生物降解条件和加速其生物降解速率，是一个BTEX污染修复的有效策略。     

Analytical approach to entropy generation and heat transfer in CNT-nanofluid dynamics through a ciliated porous medium

The transportation of biological and industrial nanofluids by natural propulsion like cilia movement and self-generated contraction-relaxation of flexible walls has significant applications in numerous emerging technologies. Inspired by multi-disciplinary progress and innovation in this direction, a thermo-fluid mechanical model is proposed to study the entropy generation and convective heat transfer of nanofluids fabricated by the dispersion of single-wall carbon nanotubes(SWCNT) nanoparticles in water as the base fluid. The regime studied comprises heat transfer and steady, viscous, incompressible flow, induced by metachronal wave propulsion due to beating cilia, through a cylindrical tube containing a sparse(i.e., high permeability) homogenous porous medium. The flow is of the creeping type and is restricted under the low Reynolds number and long wavelength approximations. Slip effects at the wall are incorporated and the generalized Darcy drag-force model is utilized to mimic porous media effects. Cilia boundary conditions for velocity components are employed to determine analytical solutions to the resulting non-dimensionalized boundary value problem. The influence of pertinent physical parameters on temperature, axial velocity, pressure rise and pressure gradient, entropy generation function, Bejan number and stream-line distributions are computed numerically. A comparative study between SWCNT-nanofluids and pure water is also computed. The computations demonstrate that axial flow is accelerated with increasing slip parameter and Darcy number and is greater for SWCNT-nanofluids than for pure water. Furthermore the size of the bolus for SWCNT-nanofluids is larger than that of the pure water. The study is applicable in designing and fabricating nanoscale and microfluidics devices, artificial cilia and biomimetic micro-pumps.     

THEORETICAL STUDY OF HEAT TRANSFER ENHANCEMENT IN PIPE WITH POROUS BODY

1 .　ＩＮＴＲＯＤＵＣＴＩＯＮＨｅａｔｔｒａｎｓｆｅｒｅｎｈａｎｃｅｍｅｎｔｂｙｐｏｒｏｕｓｂｏｄｙｈａｓｂｅｅｎｗｉｄｅｌｙｓｔｕｄｉｅｄｉｎｒｅｃｅｎｔｄｅｃａｄｅｓ .Ｔｈｅｐｏｒｏｕｓｂｏｄｙｓｔｕｄｉｅｄ ｐｒｅｖｉｏｕｓｌｙ ,ｗｉｔｈｔｈｅｐｏｒｏｓｉｔｙｌｅｓｓｔｈａｎ80 % [1] ｃａｎｅｎｈａｎｃｅｔｈｅｈｅａｔｔｒａｎｓｆｅｒ ,ｂｕｔｔｈｅｆｌｏｗｒｅｓｉｓｔａｎｃｅｉｎｃｒｅａｓｅｓｑｕｉｌｅｆａｓｔｅｒ .Ｉｔａｆｆｅｃｔｓｉｔｓｕｓｅｉｎｐｒａｃｔｉｃｅ.Ｔｈｅ ｐｒｅｓｅｎｔｓｔ…     

表面活性剂减阻流体传热与阻力关系试验研究

针对在水中添加表面活性剂可以出现阻力系数减少而同时传热性能发生变化的现象,采用测压差装置和热电偶测温系统分别对二维流道内不同的减阻流体的减阻性能、传热性能进行了试验,研究了浓度、配比、雷诺数和热流密度对减阻流体传热与阻力系数之比值的影响。结果表明,表面活性剂减阻流体的传热系数考尔朋（Colburn）因子与阻力系数之比和水的情况有较大的差异;当减阻流体的减阻率稳定时,随着雷诺数的增大,考尔朋恩因子与阻力系数比值缓慢下降;达到临界雷诺数后,考尔朋因子与阻力系数之比值波动较大,并且比值迅速增大到接近没有添加减阻剂的水平。     

基于Smulink仿真实现换热器稳态传热计算

在热力系统中,传热过程是重要组成部分之一。基于S imu link工具箱实现热力系统的仿真,首先应实现传热过程的仿真。在集中参数法的指导思想下,进行传热过程的稳态过程仿真。以常规的传热迭代计算原理为指导,设计仿真模型的逻辑计算过程,仿真结果满足了仿真要求。     

土壤-植物-大气系统水热传输的研究

近代对水分循环的研究,倾向于将土壤-植物-大气视为物理上的连续体,称之为SPAC系统。本文应用土壤水动力学、微气象学和能量平衡原理,建立了作物生育期SPAC系统的水热迁移和转化模型,并采用全隐式有限差分法进行离散,通过自动调节计算步长和反复迭代等方法设计了数值模拟程序,对冬小麦返青至成熟期的水热状况进行了模拟,结果表明,模型真实地反映了作物生长过程中土壤的水热状况和蒸散发动态过程,可用于田间墒情预报,并制定适宜的灌溉定额。     

基于热示踪的饱和层状介质水热参数反演

多孔介质的水热运移参数是影响介质中水热运动过程的主要因素。本文基于热示踪方法,开展了稳定流场条件下饱和层状石英砂的热示踪实验,分别采用热电偶与热成像两种方法测定了砂箱内部和表面的温度,同时结合HYDRUS模型的反问题算法对层状石英砂的水热运移参数进行了反演。研究结果表明:当介质中存在细粒夹层时,热成像图像能反映非均匀流场中热流峰面在分层界面处出现的"收束"现象;层状介质中的细颗粒夹层可导致热流锋面沿水流方向迁移速率下降、热量沿垂直于水流方向运移范围加大、温度分布更均匀。同时对于热源持续输入的系统,热成像温度在前期能较好的反映层状介质对水流运动的影响。将热示踪与HYDRUS模型相结合可较好地用于反演介质水热运移参数,反演所得的饱和导水率估值随粒径的减小显著降低,纵向热弥散度随粒径的减小而增大,而横向热弥散度变化趋势与之相反;纵横弥散比变化范围在10~120之间,且纵横弥散比随粒径减小而逐渐增大。对细砂饱和导水率的估计不足及热量损失是造成水流通量估计误差的主要原因,在模拟模型中增加细砂层测点数量可显著降低水流通量的估计误差。本研究可为非均质介质中水热迁移过程模拟与参数反演提供相应的方法。     

双流程空冷散热器不同布置方式对散热系数影响分析

本文通过理论推导给出了散热器的冷热流体的温度分布计算公式,并计算分析了初始温差、顺逆流程及散热器高度对散热系数的影响。计算结果表明,初始温差(ITD)不会影响顺、逆流程的综合散热系数;逆流程散热系数总是大于顺流程;顺流程的散热系数随着散热器高度的增加不断减小,但散热器高度对逆流程的散热系数影响很小。此结果对工程设计具有重要的参考价值。