Discharge characteristics of a needle-toplate electrode at a micro-scale gap

To understand the discharge characteristics under a gap of micrometers,the breakdown voltage and current–voltage curve are measured experimentally in a needle-to-plate electrode at a microscale gap of 3–50 μm in air.The effect of the needle radius and the gas pressure on the discharge characteristics are tested.The results show that when the gap is larger than 10 μm,the relation between the breakdown voltage and the gap looks like the Paschen curve;while below 10 μm,the breakdown voltage is nearly constant in the range of the tested gap.However,at the same gap distance,the breakdown voltage is still affected by the pressure and shows a trend similar to Paschen's law.The current–voltage characteristic in all the gaps is similar and follows the trend of a typical Townsend-to-glow discharge.A simple model is used to explain the non-normality of breakdown in the micro-gaps.The Townsend mechanism is suggested to control the breakdown process in this configuration before the gap reduces much smaller in air.     

Achievements and trends of solid oxide fuel cells in clean energy field: a perspective review

The main concerns in the world today, especially in the energy field, are subjected to clean, efficient, and durable sources of energy. These three aspects are the main goals that scientist are paying attention to. However, the various types of energy resources include fossil and sustainable ones, but still some challenges are chasing these kinds from energy conversion, storage, and efficiency. Hence, the most reliable and considered energy resource nowadays is the utilized one which is as highly efficient, clean, and everlasting as possible. So, in this review, an attempt is made to highlight one of the promising types as a clean and efficient energy resource. Solid oxide fuel cell (SOFC) is the most efficient type of the fuel cell types involved with hydrogen and hydrocarbon-based fuels, especially when it works with combined heat and power (CHP). The importance of this type is due to its nature of work as conversion tool from chemical to electrical for generation of power without noise, pollution, and can be safely handled.     

金刚石砂轮磨粒微观出刃形貌的研究进展

本文从表征参数和检测方法两个方面,对金刚石砂轮磨粒微观出刃形貌的研究现状进行了综述,分析了各种检测方法的基本原理和优缺点,探讨了当前金刚石砂轮磨粒微观出刃形貌研究工作中存在的问题,并对以后的研究工作提出了建议和展望。     

端面微尺度效应和热黏效应对干气密封性能的影响

考虑干气密封环端面微尺度效应及气膜的热黏效应,基于气体多变过程理论和气体润滑理论,对可压缩流体条件下的扩展平均雷诺方程进行修正,并应用有限元法进行求解;通过改变密封的操作参数,分析研究了端面微尺度效应和热黏效应对干气密封性能的影响规律。结果表明,干气密封在正常工作状态下,压力的升高使气体滑移流和表面粗糙度之间的耦合效应减弱,对泄漏率有固定的影响。若量纲1膜厚H_s<3.5,应考虑表面粗糙度对密封性能的影响;当逆Knudsen数B≥21或Knudsen数Kn≤0.0476时,可忽略气体滑移流效应的影响;热黏效应和表面粗糙度能提高密封动压效应,降低泄漏率,而气体滑移流效应却使泄漏率增大,端面承载能力降低;在低速高压下,表面粗糙度比滑移流效应对密封性能的影响大;当外压p_o≥2.02 MPa时,热黏效应在对密封性能影响中占主导地位。     

液滴撞击不同固体表面的数值模拟研究

采用CLSVOF(coupled level set and volume of fluid)方法,对低We情况下液滴撞击不同固体表面的过程进行了数值模拟研究。分析了液滴撞击平板表面的动态过程,构建了液滴衰减振荡的数学模型,探究了不同的表面润湿性、撞击速度及表面微尺度结构对液滴动态特性的影响。结果表明:液滴撞击固体表面的过程包含铺展、回缩、振荡等多个现象,其最大铺展因子及振荡周期随着表面接触角的增大而减小,随着撞击速度的增大而增大;撞击表面的微尺度结构会对液滴的动态特性产生影响,微尺度结构会对液滴的铺展及回缩运动产生阻碍作用,导致液滴的振荡特性减弱;液滴在矩形沟槽表面达到最大铺展因子的用时最短,在三角形沟槽表面的最大铺展因子最小。     

基于热阻网络模型的硅基微槽热沉多目标优化设计

微槽热沉具有传热效率高、可靠性强的优点,可用于对微尺度高热流密度电子元件进行冷却。为满足其性能需求和控制成本,在对微槽热沉进行设计时需要对其传热能力和流动阻力同时进行优化。传统研究采用的热阻网络模型较为简单,不能很好地反映热阻和流动阻力对微槽道截面形状拓扑变化的响应,且其优化对象通常为既定截面的形状尺寸。为此提出一种基于离散化方法的单层硅基微槽热沉热阻网络模型,将热沉鳍片细分为厚度较小的微元,根据微元热阻对微元宽度的响应及微元热阻对整体热阻的贡献来描述微槽道的整体热阻。以微泵输出功率为优化边界条件,压降和热阻为优化目标,通过SQP（sequential quadratic programming,序列二次规划）方法对层流状态下四边形等截面硅基微槽热沉进行尺寸优化,利用CFD（computational fluid dynamics,计算流体动力学）对优化结果进行模拟和验证。结果表明,当鳍片高度较低时,鳍片截面形状为矩形,随着鳍高增加,截面形状有向三角形发展的趋势。在设计区间内,微槽道截面为梯形、鳍片截面为三角形时传热效率与压降相对占优。用边界点法和理想点法优化模型求得微槽道高度、鳍底宽、槽底宽、槽顶宽的优化结果分别为500,50,64.5,114.5 μm和500,50,50,100 μm。该方法能根据设计需求调整评价函数,同时计算结果具有重要工程意义,为微槽热沉设计人员提供参考。     

湍流边界层微小尺度流动结构的精细实验测量

用热线风速仪以高于对应最小湍流时间尺度的分辨率,精细测量风洞中平板湍流边界层不同法向位置的流向速度时间序列信号.用子波分析对湍流脉动速度信号进行多尺度分解,用自相关法得到不同尺度湍涡结构的实际物理时间-空间长度,研究了子波分析的分尺度参数与湍流分尺度湍涡结构实际物理时间尺度的对应关系.并由实验测量得到的耗散尺度及泰勒微分尺度研究了耗散尺度、泰勒尺度等湍流微小尺度在湍流多尺度谱中的定位,分析了它们沿平板湍流边界层法向位置的变化规律,用多尺度条件采样方法提取了湍流边界层中微小尺度流动结构的条件相位平均波形.     

一种微小型传爆序列的设计

在分析了典型的错位隔断式传爆序列的基础上,借鉴一种微小型传爆序列的设计思路,设计出一种新的微小型传爆序列。这种微小型传爆序列主要特点是利用薄片状滑块代替了原来的隔爆机构。对此传爆序列进行了初步的传爆理论计算,理论上传爆是可行的。做了传爆实验,其结果是传爆实验是失败的。这说明此传爆序列还得进一步改进,但是仍然可以看出来此微小型传爆序列具有明显的优点和广阔的应用前景。     

岩石孔隙内地下水流动的微观数值模拟研究

地下水流动的动力学行为对于污染物在地层中的迁移具有重要影响。通过对地下水在岩石孔隙中微观流动行为的研究,探索不同出入口位置及注入速度对地下水流动行为的影响。结果表明:岩石孔隙内地下水流动呈现出非均匀性及复杂性,孔隙的结构特征决定了局部流体的流动特征,盲端附近的孔隙通道流速较小,纵向分布的孔隙通道内流动行为受横向孔隙通道内流速的影响较大;入口流速的增大未对流体流动方向产生较大影响,但会引起岩石孔隙内地下水流动速度增加;出入口位置的变化会对岩石孔隙内地下水流动方向及速度大小产生较大影响。本研究从微观尺度入手,探究了入口速度和出入口位置对地下水在岩石孔隙通道内的流动行为,定量刻画了岩石孔隙中流体流动的时空分布特征。     

微尺度流动模型研究

对微尺度气体流动及其适用模型进行综述,并以微通道内气体流动为例,采用基于宏观连续介质假定的无滑移、一阶滑移和修正二阶滑移模型,以及基于分子运动的DSMC方法分别进行数值研究,分析不同努森数下各流动模型的适用性.