液层Pr比值对环形双液层热毛细对流的影响

为了解双层流体系统上液层流体与下液层流体普朗特数(Pr)对热毛细对流的影响,通过线性稳定性分析,确定了上液层流体与下液层流体Pr比值从0.164～5.417时环形双层流体热毛细对流失稳的临界条件,预测了它们的4种流动失稳型式,即轮辐状的几乎占据了整个液层的"轮辐波"、轮辐状的热流体波与同波数共同旋向的靠热壁处流胞、径向流动的三维稳态流动、靠热壁处的短小的"边沿波"。结果表明:随着上、下液层Pr比值的增大,环形双液层流体的流动稳定性以上、下液层Pr比值0.750为分界线呈分段上升趋势。上、下液层Pr比值约为0.750时,双液层流体的稳定性最差,此时易出现流动分岔现象。为了获得更好的系统流动稳定性、提高生长晶体的质量,在选择双液层工质对时,应选择上、下液层Pr比值较大的工质对。     

液层厚度比对环形腔内双层液体的热毛细对流稳定性的影响

为了了解微重力条件下、水平温度梯度作用时,上部为固壁的环形腔内双层流体系统中液层厚度比对流动稳定性的影响,采用隐式重启Arnoldi方法(IRAM)对环形池内5cSt硅油/HT-70双层流体的热对流过程进行了线性稳定性分析,获得了不同液层厚度比下的临界Marangoni数、临界波数、临界相速度,并通过计算特征向量,得到了临界Marangoni数附近液-液界面的热流体波形态。     

环形池内双层流体浮力-热毛细对流的实验研究

液封提拉法生长晶体过程中,液封流体与熔体形成了不相溶的双层流体。除了自由表面的热毛细力作用外,液-液界面的热毛细力以及浮力共同驱动了双层系统内浮力-热毛细对流的产生。为了了解环形池内双层流体的复杂流动和传热特征,本工作对环形池内0.65cSt硅油与水组成的双层流体浮力-热毛细对流进行了实验观察。实验记录了不同的液层厚度比和深宽比条件下流动失稳的临界温差与流动形态。结果表明,液层总厚度的增大会削弱系统的流动稳定性。流动失稳的流动形态有三种,即第一种热流体波、第二种热流体波和三维稳态流动。实验还观察到了流动分岔现象。     

亚临界有机朗肯循环系统的热经济分析与优化

以系统发电成本(electricity production cost,EPC)为评价指标,对用于回收工业锅炉烟气余热的有机朗肯循环(ORC)系统进行了热经济分析与优化。结果表明,随着蒸发器和冷凝器节点温差的增大,系统发电成本先减小、再增大,即存在一组最优的蒸发器和冷凝器节点温差使发电成本最小。分别以纯工质R245fa和R236ea、非共沸混合工质R141b/RC318和乙烷/丁烷为循环工质,得到了最小发电成本时有机朗肯循环系统的最优工作参数,以及对应的系统净输出功、热效率和火用效率。     

复杂几何结构腔体内冷水自然对流传热数值模拟

利用有限容积法对复杂几何结构异形腔体内具有密度极值的冷水自然对流传热进行了一系列数值模拟,获得了多种异形腔体内不同密度倒置参数和Rayleigh数下的流场和温度场、壁面局部和平均Nusselt数等的变化规律。结果表明:密度倒置参数对流场结构、壁面局部Nusselt数分布和平均Nusselt数影响较大;径深比较小时,流动较强,随着径深比的增大,流动减弱;相同条件下,改变外壁面几何结构,封闭腔体内温度场、流场及壁面传热特性都有不同程度的变化。     

高斯二阶差分特征算子在图像拼接中的应用

为了将同一场景中具有重叠区域序列的图像快速准确合成一幅具有宽视角、高分辨率的图像,提出了基于高斯二阶差分(D2oG)特征检测算子的SIFT算法.采用高斯二阶差分(D2oG)金字塔的过零点检测提取图像尺度不变特征点,并选用RANSAC算法对特征点匹配对进行提纯,在此基础上计算不变换矩阵H,最后,用渐进渐出平滑算法完成图像的无缝拼接.实验中分别采用所提方法和SIFT算法对具有典型变换的4种图像进行拼接与测试,结果表明:所提方法提取的匹配点数、拼接所消耗时间明显低于采用SIFT算法,同时匹配效率也高于后者.此方法降低了运算复杂度的同时,图像拼接实时性也得到提高.     

高Prandtl数双层流体的热毛细对流数值模拟

不相溶混的双层流体系统的传热传质现象广泛地存在于自然界和工程技术领域中,尤其是芯片工业与微电子工业中半导体材料的液封提拉法生长制备工艺中,双层流体的流动稳定性直接影响着晶体材料的生长质量.微重力条件下,由于没有了重力的影响,可以增强双层流体流动的稳定性以获得更为优异的晶体生长环境,然而,两相界面处的热毛细力引起的热毛细对流却对双层流体系统中的传热传质现象影响甚大.目前,可采用实验研究的方法对水平温度梯度作用下的双层流体的热毛细对流进行可视化研究,以观测流动特性及失稳的耗散结构.在空间实验中,由于低Prandtl数流体不可透视的特性,故在实验中鲜少采用其作为观察工质,多采用高Prandtl数流体.关于双层流体的热毛细对流,前人的研究主要集中在矩形腔体内环形池内的低Prandtl数双层流体的流动特性,对环形液池中高Prandtl数双层流体的流动特性及失稳耗散结构的研究还鲜见报道.本工作针对微重力条件下,水平温度梯度作用下的环形液池内B2 O3/蓝宝石熔体、5cSt硅油/HT-70、水/FC-75三组工质对的热毛细对流特性进行了研究,采用数值模拟的方法获得了R-Z截面的流函数、温度分布,以及监测点的速度和温度周期波动,揭示了流动失稳后的振荡流型.研究结果表明,运动粘度会影响流动流型,对于运动粘度较低的5cSt硅油/HT-70、水/FC-75的工质对,流动失稳为热毛细对流失稳,而高运动粘度的B2 O3/蓝宝石熔体则出现了热毛细对流失稳与Marangoni失稳.对比三种工质对的流动失稳临界Marangoni数,发现上下液层Prandtl数比值越大,则临界Marangoni数越大,选择较大的上下液层Prandtl数比值,可增强环形双液层流体流动稳定性.     

复杂几何结构腔体内冷水自然对流传热数值模拟

利用有限容积法对复杂几何结构异形腔体内具有密度极值的冷水自然对流传热进行了一系列数值模拟,获得了多种异形腔体内不同密度倒置参数和Rayleigh数下的流场和温度场、壁面局部和平均Nusselt数等的变化规律。结果表明：密度倒置参数对流场结构、壁面局部Nusselt数分布和平均Nusselt数影响较大;径深比较小时,流动较强,随着径深比的增大,流动减弱;相同条件下,改变外壁面几何结构,封闭腔体内温度场、流场及壁面传热特性都有不同程度的变化。     

利用NSCT域邻域特性区域化方法融合红外与微光图像

针对同一场景的红外与微光(可见光)图像融合问题,提出了一种利用邻域特性区域化处理的非下采样Contourlet变换(NSCT)融合方法.首先,对红外和微光源图像进行多尺度、多方向分解;然后对低频系数采用邻域能量上改进的区域化加权融合规则,高频系数采用邻域能量区域化匹配的系数选择方案与邻域方差上的区域方差取大融合规则;最后利用NSCT反变换进行重构得到融合图像.实验结果表明,本文方法信息熵略低于亮度过度增大的参考文献中的方法,由于传统方法引入虚假细节信息导致空间频率略高于所提方法,但其互信息与边缘保持度(Q)指标值较好,其融合图像整体效果优于对比方法.本文方法在保留源图像主要信息及捕捉细节信息方面效果显著,且融合的图像具有较好的视觉效果.