大型软包锂离子电池的热物性实验研究

针对大型软包锂离子电池热物性参数的测定问题,提出适用于该型电池的热参数表征方法. 基于准稳态导热原理,建立电池的传热理论模型. 开展实验研究电池的比定压热容和导热系数与温度的依变关系,分析热损对测试结果的影响,对测试方法的有效性进行验证. 结果表明,电池比定压热容随着温度的升高而线性增大,导热系数受温度的影响较小. 在900 s内可以测得电池热参数在10~60 °C下的变化状况,实验验证结果显示测算精度高于92.3%,具有测算周期短、准确度高和测试灵活等优势.     

新型二元混合制冷剂(R1234ZE+R290,R290+R227ea)气液相平衡研究

基于量子化学理论,采用真实溶剂似导体模型(COSMO-RS)模拟了二元混合制冷剂R1234ZE+R290,R290+R227ea气液相平衡性质,该模型通过对单个分子的量子化学计算来预测多元体系的相平衡。将模拟的结果的饱和蒸汽压、气相组分的摩尔数及共沸点与文献提供的实验值比较,误差最大不超过4%,证明有很好的一致性。表明运用COSMO-RS模型预测混合制冷剂的气液相平衡是可行的。     

基于EI加点准则与代理模型的风力机专用翼型气动与结构优化设计

为获得具有优良气动性能且兼具结构强度的风力机翼型,以运行攻角下升阻比与截面扭转惯性矩最优为目标函数,利用遗传算法对翼型进行优化设计,提出一种兼顾气动与结构特性的翼型设计方法。通过Bezier曲线表征翼型几何轮廓,采用CFD方法求解翼型气动力,利用Matlab编写程序获得翼型结构特性;建立Kriging代理模型减少CFD计算次数,并采用拉丁超立方采样和EI加点相结合的方式提高优化效率。将优化翼型与风力机翼型NACA64618对比分析,结果表明：优化翼型在运行攻角范围内具有更佳的气动性能,且优化后叶片的摆振位移与叶尖扭转角分别减小23.446%与17.544%。     

高纯ZnAl_2O_4纳米颗粒的制备及其微结构分析

将机械力化学与超声波化学相结合制备出高纯度、结晶性良好的尖晶石型ZnAl_2O_4纳米颗粒。分析了样品的表面形貌、晶体结构及微观结构。研究结果表明:当焙烧温度为600~900℃时,ZnO与γ-Al_2O_3固相反应制备出高纯度、结晶性良好的尖晶石型ZnAl_2O_4纳米颗粒。随着焙烧温度的升高,材料的致密度增大,结晶度提高,平均孔径依次增大,比表面积明显下降,孔隙率降低。     

基于模态动力学的离心风机振动特性数值研究

采用数值方法研究离心风机在流体激励力和叶轮离心力共同作用下的结构响应。离心风机在运行过程中的振动主要由流体激励力和叶轮离心力引起,传统的分析方法很难准确地模拟和预测这种流固耦合振动。首先模拟离心风机内部三维非定常流场,然后将流场分析得出的流体激励力施加到风机叶轮上,采用模态动力学方法对离心风机进行振动响应计算。研究叶片数和前盘厚度两种结构参数对离心风机振动特性的影响。结果表明,存在最佳的叶片数和前盘厚度值,使得离心风机达到较好的减振效果;增加前盘厚度有利于提高叶轮强度,但是随着前盘厚度的增加,系统振动越来越强烈,因此在叶轮设计时应充分考虑叶轮强度以及风机整机振动性能以确定最佳叶轮结构。     

制冷换热器双侧强化换热管的实验方法对比

大型制冷系统中的换热管通常采用管内、管外表面双侧强化结构,因不便在壁面布置温度传感元件,双侧强化管需要特别的实验方法来测定其性能,包括Wilson图解法(WPM)、修正Gnielinski公式法(MGF)、Wilson-Gnielinski公式法(W-GF)。不同的方法有各自的应用场合和使用局限性。本文针对双侧强化管提出一种便于应用的新方法,称为待定指数法(UEM),通过线性拟合和优化得到关联式中的待定参数,可有效分离管内、管外对流换热表面传热系数。在双侧强化管上进行了R134a管外蒸发、水管内流动的两组实验,以此对包含新方法的4种实验方法进行应用对比。结果表明：4种实验方法得到的强化管管内、管外对流换热表面传热系数的强化倍率分别在2.88～3.23、3.15～3.54之间,不同方法得到的管内、管外对流换热表面传热系数差异分别在15%、11%以内。4种实验方法可根据不同的应用条件选择使用,UEM限制条件少、应用方便,是一种更加高效、准确的实验方法。     

喷射器极限工况特性实验研究

喷射器作为热驱动喷射式制冷系统的核心部件,其性能会影响整个制冷系统的运行效率。极限工况是指喷射器从可以工作状态到不能工作状态的极端工况,对该工况下喷射器的特性研究具有重要意义。本文自行设计并搭建了以R134a为制冷剂的喷射式制冷系统极限工况的实验装置,分别对引射流体质量流量为零的极限工况下不同喷射器工作流体压力及喷射器出口背压对缩放喷嘴出口背压的影响规律进行了实验研究。结果表明:极限工况下,喷嘴出口背压同时受工作流体压力和喷射器出口背压的影响,随工作流体压力升高而降低,随喷射器出口背压升高而升高。同时,得到该喷射器在工作流体压力为1.5~3.2MPa,且喷射器出口背压在0.66~0.96 MPa范围内的最低引射流体压力,为工程应用提供参考。     

迷宫密封临界稳定性研究

建立迷宫密封试验装置与数值分析模型,开展静态与动态稳定性分析,研究进口压力、转速及密封齿数对系统稳定性的影响,并以密封腔为单元对密封段转子受力进行分解,分析各密封腔对密封段转子整体切向气流力影响,提出"穿越齿数"与"临界稳定性"概念。研究表明:各密封腔对应转子切向气流力方向沿泄漏方向逐渐变化,并存在一个使切向气流力为零的穿越齿数。当密封齿数小于穿越齿数时,密封静态交叉刚度均为负值,且稳定性随转速与进口压力的提升而增加;当密封齿数大于穿越齿数时,密封静态交叉刚度均为正值,且稳定性随转速与进口压力的增加而降低;当齿数等于穿越齿数时系统处于临界稳定状态,切向气流力接近于零;转子涡动频率的增加将增大穿越齿数。     

异形孔气膜在近壁涡流中的鲁棒性分析

在平板射流模型中,利用涡流发生器模拟叶栅流场中复杂的近壁涡流动结构,通过面平均冷却效率和气膜有效覆盖比的变化情况,研究扇形孔和猫耳孔在近壁涡流环境中的鲁棒性。结果表明：流向涡在气膜孔下游与反肾形涡掺混,抬升反肾形涡,造成气膜冷却效率降低;猫耳孔的反肾形涡更加稳定,不容易被流向涡卷起;吹风比为1.0～2.0时,扇形孔面平均冷却效率下降9.3%～12.9%,猫耳孔面平均冷却效率下降1.0%～2.7%;扇形孔气膜有效覆盖比下降14.2%～29.0%,猫耳孔气膜有效覆盖比下降1.9%～4.6%。在含涡流的复杂流动环境中,猫耳孔具有更好的鲁棒性。     

板式扩散焊矩形微通道换热器中S-CO2流动与传热特性的数值模拟

基于加工工艺便捷高效的板式扩散焊矩形微通道换热器,建立了以冷热直通道换热单元为研究对象的数学物理模型,研究了超临界二氧化碳(S-CO₂)在不同边界条件和通道结构下的流动与传热特性。结果表明：随着雷诺数(Re)的增大,冷热直通道内的湍流增强,传热性能得到提升,流动摩擦阻力系数减小;与无格栅时矩形通道相比,格栅水平设置在矩形通道两侧时的扰流效果和传热性能最优,综合传热增强因子(PEC)相对最高,但与半圆形直通道相比其PEC仍有待进一步提高。