基于径向基函数网络的热物性参数辨识

将径向基函数网络应用于热物性参数辨识，提出了完整的数学模型；数值模拟结果表明，此法具有相当的精确性，成功地克服了反问题中误差累积放大的弱点；结果很容易推广到多维或多热物性参数辩识的情形。     

二元有机复合相变材料相变过程热特性实验研究

二元有机复合相变材料因其无腐蚀性、过冷度低、价格低廉和可循环性的优点,在电子器件散热过程中极具发展潜力。通过差示扫描量热法(DSC)测得 4 种脂肪酸和 4 种脂肪醇相变温度与潜热,然后利用准共晶相变理论计算脂肪酸/醇二元有机复合相变材料共晶点,确定 4 种相变温度在 33～37 ℃ 范围内的复合体系,并通过 DSC 实验测量二元体系相变特性。实验结果表明,筛选出的二元有机复合相变材料相变温度分布在 33.08～36.63 ℃,与理论相变温度偏差在0.30%～4.61%;相变潜热分布在 138.5～215 kJ·kg^-1,与理论相变潜热偏差在 0.4%～27%;十二酸与十八醇复合相变材料具有最高的相变潜热(215 kJ·kg^-1),相变温度为 36.5 ℃。研究结果可为有机复合相变材料在电子器件热管理中的应用提供技术参考。     

金属基相变材料的研究进展及应用

金属基相变材料由于具有储能密度高、热稳定性好、热导率高等优点,在潜热热能储存系统中具有极大的优势。本文回顾了金属基相变材料的发展历程,归纳了金属基相变材料的性能参数,总结了各种热物性的测量方法,探讨了金属基相变材料与容器材料的相容性问题,分析了金属基相变材料在太阳能热发电、工业余热回收和电力削峰填谷中的应用前景。金属基相变材料的高温腐蚀性是目前限制其在热控制中应用的主要因素。为了实现金属基相变材料的广泛应用,需要重点解决金属基相变材料的封装问题。     

TPS法测定泡沫铜/石蜡复合相变材料热物性

运用瞬态平面热源法(Transient Plane Source-TPS)对4种孔隙率的泡沫铜/石蜡复合材料热物性进行了测量。以10μm厚的镍金属按双螺旋线布置作为测量探头。泡沫铜材料孔隙率分别为ε=97.79%、ε=96.17%、ε=94.94%和ε=93.26%,经线切割加工后向内灌入液态石蜡,凝固后作为测试样品。在室温(25±1℃)和常压下对复合材料的等效导热系数、热容及热扩散率进行了测量。测试结果表明:复合材料导热系数和热扩散率因泡沫铜的加入而大幅提高,在孔隙率ε=93.26%时,等效导热系数已达到单纯石蜡的25倍,而复合材料等效热容则由于铜金属加入的绝对量较少相对原石蜡热容变化较小。以比例加成的方法对泡沫铜/石蜡复合材料的等效热容进行了计算,并利用实验数据拟合了其等效导热系数的计算公式,运用这些公式对复合材料物性的计算结果与实验结果非常吻合。     

基于Fluent的相变储能材料蓄放热过程的仿真分析

利用相变储能技术,把不连续的热量储存起来,实现能量的时间和空间的转移。相变材料是近年来新型的建筑材料,实际工程中对相变材料传热机理的研究存在一定困难。为了解决相变传热求解困难的问题,利用数值求解法对相变材料建立数学模型,基于Fluent软件对相变换热器的蓄放热过程的数值仿真,获得换热器中PCM的液相分数、温度场的分布状况,得出相变材料固液两相混合时,液态PCM逐渐增厚,从管内流体传到PCM的热流密度逐渐减小,使PCM的液体的熔化过程变慢。利用简易实验验证相变储能换热器的换热特性,为相变储能材料应用到实际工程中提供理论基础。     

基于石墨泡沫强化的相变储能材料研究进展

大多数相变储能材料导热性能差是导致其不能推广应用的一个重要因素,因此,目前相变材料研究的重点是提高相变材料的等效导热系数。石墨泡沫由于其特殊的微蜂窝三维结构,使其具有良好的传热性能,在储能领域有很好的应用前景。国内外学者对利用石墨泡沫的强化相变传热进行了一些研究,本文主要介绍了近几年石墨泡沫/相变材料的国内外实验研究和数值模拟研究进展和存在的问题。     

应用于日光温室墙体的相变材料热物性优化研究

建立日光温室计算传热模型,以室内空气温度和墙体内表面温度为指标,通过实验方法验证了所建立的传热模型准确性,最后分析相变材料相变温度、相变焓、导热系数、密度等热物性对室内最低温度和相变蓄热率的影响规律,确定被动式相变蓄热墙体和主-被动式相变蓄热墙体的最佳相变材料热物性,阐明了实际应用时相变材料选择原则。研究结果表明,所建立的日光温室传热模型具有较高准确性,可用于日光温室墙体相变材料热物性优化;主-被动式相变蓄热墙体最佳相变材料的相变温度为27 ℃,相变焓为200 kJ/kg,导热系数为0.35 W/（m·K）,密度为440 kg/m³,被动式相变蓄热墙体最佳相变材料的相变温度为26 ℃,相变焓为200 kJ/kg,导热系数为0.35 W/（m·K）,密度为792 kg/m³;最佳相变材料热物性应用时,2种墙体室内最低温度均可达到15.0 ℃,但是被动式相变蓄热墙体的相变蓄热率较主-被动式相变蓄热墙体减小29.5%。本研究可为相变材料在日光温室的高效利用提供参考。     

基于相变材料的动力电池热管理研究进展

相变材料（PCM）由于具有相变潜热大、相变时体积变化小的优点,成为电池热管理研究的主要方向之一。本文介绍了相变材料的蓄热原理,综述了主要相变材料石蜡以及针对其导热系数不高而进行的强化换热研究成果,介绍了相变材料耦合其他多种冷却方式在动力电池热管理上的应用,并展望了未来PCM的研究方向。     

基于相变材料的双通道PV/T系统性能研究

研究了以水为工质的双通道PV/T系统性能。实验测量水的光学特性,并搭建室内实验台,在实验室条件下对双通道PV/T系统性能进行实验研究。对比研究不同流速和有、无相变材料对系统性能的影响,包括对太阳电池工作温度和系统电、热效率的影响。研究结果表明,双通道PV/T系统可有效降低太阳电池的工作温度;工质流量从100 mL/min增加至300 mL/min,双通道PV/T系统太阳电池平均温度降低1.77 ℃,电、热效率分别增加0.09%和4.11%;相比于电性能,流量的变化对系统的热性能影响更大;采用相变材料的双通道PV/T系统,进一步降低太阳电池的工作温度,提升系统的电热效率,系统可达到更高综合利用效率。     

石蜡类相变蓄热材料研究进展

石蜡类有机相变材料具有较高的相变潜热，无过冷及析出现象，性能稳定、无毒，价格便宜等优点，但也存在导热系数小、密度小的缺点。介绍了国内外对石蜡所做的大量研究，针对石蜡导热系数小的缺点，解决方法是在石蜡中加入添加剂强化石蜡的导热性能和改善蓄热设备增加换热能力，以提高蓄热器的蓄热和放热能力。     

方腔内合金相变材料的熔化过程

本文利用CFD软件对方腔内合金相变材料在温差作用下的熔化过程进行了数值模拟研究。通过与试验结果的比较,验证了本文采用的模型和算法的正确性。同时,详细研究了熔化过程中合金相变材料的固−液界面、温度及环流速度的变化规律。结果表明,为了减小传热热阻,加快合金的熔化速度,从方腔的侧面和底面加热相变材料时熔化效果最好。     

Impact of Phase Change Material's Thermal Properties on the Thermal Performance of Phase Change Material Hollow Block Wall

ABSTRACT

Composite phase change material (PCM) hollow block wall (CPCMHBW) can be established by introducing PCM into the holes of generally used hollow block wall, and good thermal insulation performance will probably produce together with the energy storage function from PCM simultaneously. In this article, the impact of PCM's thermal properties on the thermal performance of CPCMHBW has been analyzed, using two-dimensional enthalpy model. The conclusions include: complete melting and freezing processes and a bit amount of remaining PCM which has not melted or solidified, are fundamental and necessary for high performance; furthermore, that the average surrounding temperature equals to PCM's central phase change temperature determines whether the PCM's function can be used; besides, the PCM's total latent heat controls wall's thermal storage level; in addition, relatively low block material's thermal conductivity and Fourier number (better smaller than 1.0 W·m^?1·K^?1 and 59.83) and medium PCM's corresponding values (lies in the ranges 0.2–0.7 W·m^?1·K^?1 and 0.80–2.80) generate optimum thermal performance. Finally, the thermal factors are ranked with the functions in descending order.     

基于相变材料的固体氧化物电解池热管理策略研究

为了实现波动电压输入下高温固体氧化物电解池（solid oxide electrolysis cell, SOEC）的有效热管理,提出了基于相变材料（phase change material, PCM）的热管理策略。建立了SOEC共电解水和二氧化碳的三维多物理场耦合模型,分析了基于PCM的热管理策略对SOEC温度、电流密度和化学反应速率等的影响。结果表明：使用PCM进行热管理能够有效抑制波动电压输入下SOEC内部的温度波动,避免SOEC内部产生剧烈的温度变化,同时能够显著提升温度均匀性。在电压从1.34 V增加至1.50 V再降至1.10 V这一动态输入过程中,使用PCM能够使电解池的最大温度从1 205 K降至1 151 K,降低了4.48%,最小温度则从1 114 K增加到了1 142 K,增加了2.51%,SOEC温度均匀性最大可达90.13%。基于PCM的热管理策略有利于SOEC长期稳定运行。     

Investigation on Phase Change Behavior of Paraffin Phase Change Material in a Spherical Capsule for Solar Thermal Storage Units

In this work, the melting and solidification behaviour of paraffin phase change material encapsulated in a stainless steel spherical container has been studied experimentally. A computational fluid dynamics analysis has also been performed for the encapsulated phase change material (PCM) during phase change process. In the melting process, the hot air, used as the heat transfer fluid enters the test section and flows over the spherical capsule resulting in the melting of phase change material. In the solidification process, the ambient air flows over the capsule and received heat from phase change material resulting in the solidification of phase change material. In the computational fluid dynamics, the constant wall boundary condition is employed for both melting (75°C) and solidification (36°C) processes since the internal conductive resistance offered by the PCM is much higher compared to the outer surface convective resistance. The time required for complete solidification and melting of the phase change material obtained from the computational fluid dynamics analysis are validated with the experimental results and a reasonable agreement is achieved. The reason for the deviation between the results are analyzed and reported.     

建筑围护结构中相变材料的功效分析

对相变材料在建筑围护结构中稳定热源和非稳定热源(正弦波形热源)条件下的热效进行了理论推导,并对武汉地区实际应用的功效进行分析.根据热平衡条件"稳定传热过程通过各层的热流为定值(即q=qr)",对相变材料的相变温度Tc选择进行指导;当相变材料存在时,推导了两种热源条件下的室内温度降低值△T、保温材料节约量△δ以及相变材料对室内温度的滞后时间△t;用正二十二碳石蜡作为相变材料的算例结果表明:在相同条件下与不加相变材料相比,室外温度升高10℃时,加入相变材料可削减室内峰值温度约4℃;当室外温度按正弦波形式变化时,可使室内峰值温度滞后2.65 h.     

基于人工鱼群算法的燃气轮机负载突变时的PID参数寻优

PID控制中各参数对控制效果作用不同,为了应对燃气轮机负载突变的复杂情况,工程实践中对PID参数的优化至关重要。应用人工鱼群算法对燃气轮机负载突变的PID参数寻优进行了研究。在人工鱼群算法的基础上对燃气轮机负载突变0.1工况的多种情况进行了仿真实验。仿真结果表明：在负载突变0.1工况的定转速控制模式下,利用人工鱼群算法寻优获得的PID参数的控制效果在过渡时间、衰减比等多方面优于通过Z-N临界法计算得到的PID参数所达到的性能指标;通过人工鱼群算法寻优获得的有限组PID参数,可以通过插值的方式得到其他工况满足控制要求的PID参数。     

基于卡尔曼滤波算法的固体氧化物燃料电池的状态预估研究

固体氧化物燃料电池（SOFC）是一种多输入多输出、强耦合和强非线性的新型发电装置,对其内部状态变量的预估将有助于了解实际SOFC的运行过程和实现高效控制器的设计。本文采用卡尔曼滤波算法对SOFC的状态进行预估。通过对SOFC发电原理的深入分析,建立其离散时间的状态空间模型;采用卡尔曼滤波算法对SOFC的各气体进气侧压力值进行预估,并将预估值带入输出电压方程,对SOFC下一时刻的电压进行预估。MATLAB/Simulink仿真结果表明,氢气、氧气和水蒸气压力的估计值与真实值的误差分别为0.425×10⁵,0.141×10⁵和0.364×10⁵ Pa,远小于各气体压力测量值与真实值的误差1.479×10⁵,1.165×10⁵和1.155×10⁵ Pa,同时SOFC输出电压的估计值较为符合真实值的变化,验证了卡尔曼滤波算法在SOFC状态预估中的有效性和实时性。