小样品在过冷液氮中淬冷时冷却速率的实验研究

本文通过小样品在常压过冷液中的淬冷实验，提示了液氮过冷度和样品尺寸对小样品淬冷进冷却速率的影响。实验结果表明，增加液氮过冷度、减小样品尺寸均能有效地提高样品的冷却速率，对小生物体的低温保存和低温固定非常有利。     

小样品低温动态传热的行波解

研究了小样品在过冷液氮中快速运动时瞬时动态传热特性．根据双曲型热传输理论推导了该系统中温度场的行波解，结果表明小样品的传热明显遵循波的特性；同时导出了无量纲的冷却速率随热马赫数的增加而增加．说明提高小样品的运动速率有利于提高冷却速率．比较了理论和实验温降曲线，两种曲线的一致性．说明按双曲线模型理论计算小样品的低温动态传热是可行的．     

小样品低温动态传热的行波解

研究了小样品在过冷液氮中快速运动时瞬时动态传热特性,根据双曲型热传输理论推导了该系统中温度场的行波解,结果表明小样品的传热明显遵循波的特性;同时导出了无量纲的冷却速率随热马赫数的增加而增加,说明提高小样品的运动速率有利于提高冷却速率.比较了理论和实验温降曲线,两种曲线的一致性,说明按双曲线模型理论计算小样品的低温动态传热是可行的.     

低温粉碎系统的研究

讨论了低温粉碎的必要性及发展趋势，分析了空气涡轮制冷机与流化床气流粉碎分级机组合的新型低温粉碎系统的特征，实验验证，该系统可以避免常规的液氮致冷，亦忽需将物料冷却到脆化程度，只需冷却至某一便化状态，就能有效地将物料进行细碎。     

小样品快速冷却自动测控实验系统的研制

设计并研制了一种小样品快速冷却实验台的自动测控系统，该系统包括弹射触发控制单元、小样品沉浸速度测量单元及小样品在冷却过程中的温度测量单元，各测量单元在计算机的控制调度下同步进行．将该系统应用于生物小样品在过冷液氮快速冷却的试验研究，结果表明，测控系统测量误差小，控制精度和可靠性高，测量结果符合理论与试验要求．     

NTDFZSi片低温退火电阻率回升现象

实验结果表明ＮＴＤＦＺＳｉ片电阻率下降的幅度与硅片冷却速率有关。在由１２００℃冷却到室温的过程中，冷却速度越快，硅片电阻率下降的幅度越大。另外，样品的厚度也是一个重要因素。实验指出，当样品厚度在１２００μｍ以上时，硅片电阻率变化很小。特别值得指出的是，那些经高温退火电阻率下降的硅片再经６５０～６８０℃低温退火，可使硅片的电阻率得到回复。     

小样品快速冷却自动测控实验系统的研制

设计并研制了一种小样品快速冷却实验台的自动测控系统,该系统包括弹射触发控制单元、小样品沉浸速度测量单元及小样品在冷却过程中的温度测量单元,各测量单元在计算机的控制调度下同步进行.将该系统应用于生物小样品在过冷液氮快速冷却的试验研究,结果表明,测控系统测量误差小,控制精度和可靠性高,测量结果符合理论与试验要求.     

BEPCⅡ低温冷却系统的热力设计及数值模拟

为保证超导设备的正常运行，给出超导腔（SRF）和超导插入聚焦四极磁体（SCQ）以及超导螺线管探测器磁体（SSM）等3类超导设备和其他辅助设备的结构，并进行了漏热分析，根据各类超导设备的特点选择不同的冷却方式冷却，通过对超导设备低温冷却流程的数值模拟得出系统的热力运行参数．模拟结果表明：利用超临痹氦流冷却超导插入四极磁体较采用过冷液氦流冷却超导插入四极磁体为佳．     

小样品低温动态传热双相滞后模型的理论分析

采用双相滞后模型描述小样品在过冷液氮中快速运动时的温度分布，并同双曲型模型的结果进行了比较．研究结果表明，双相滞后模型和双曲型模型得到的温度分布的定性规律基本一致，但有定量的差别；当τT／τq=0．1时，DPL模型和C—V模型得到的温降最大相差10℃，当τT／τq=0．001时，DPL模型和C—V模型得到的温度变化并没有明显的区别，当τT／τq=0时，DPL模型退化成C—V模型．对于生物材料而言，其松弛时间τq一般较大，因此对于生物样品的低温动态传热，采用DPL模型比C—V模型在定量上更为精确．     

采用约束冷却减小陶瓷／金属结构残余应力

分析条形陶瓷／金属结构在约束冷却时的残余应力场，寻求消除残余应力的过冷温度和最佳加热温度，并与无约束冷却作比较，表明采用有约束冷却是减小残余应力的有效途径。     

矩形微槽微冷系统相变换热实验的研究

对不同尺寸的矩形竖直微槽群表面相变换热微冷系统在液位高度及微槽表面尺寸等因素影响下的相变换热效果进行了文验研究．实验确定了获得最大热流密度时的微槽表面尺寸为槽宽、槽深以及槽间距分别为0．2mm、0．8mm、0．2mm以及槽道数目为50的微槽;实验表明液位高度与相变换热强度有很大的关联,并且液位高度存加热中心时获得最大热流密度,当液位高度低于加热中心的时候,液位越高,换热强度越好,当液位高度高于加热中心的时候,液位高度与换热强度没有很大的关联．     

液氢和液氮绕水翼空化流动特性分析

为分析液氢和液氮两种低温流体介质的空化特性,通过对CFX软件二次开发,将Schnerr-Sauer空化模型和液氮、液氢随温度变化的物性参数嵌入到CFX求解代码中,同时耦合求解考虑汽化潜热影响的能量方程,从而在考虑热力学效应条件下,开展了液氢和液氮绕水翼空化流动的三维数值模拟研究,并将计算结果与试验数据进行对比,验证了数值方法的有效性.计算结果表明,热力学效应对液氢空化区域压力和温度参数变化影响更显著,在液氮空化核心区域内液相体积分数比液氢中的更小,在空泡尾部闭合区域从汽相向液相转化迅速.汽-液两相间质量传输特性可作为评估空化区域内温度、压力以及相体积分数分布的有效依据.     

Liquid phase 3D printing for quickly manufacturing conductive metal objects with low melting point alloy ink

Conventional 3D metal printings are generally time-consuming as well as lacking of high performance printable inks. From an alternative way, here we proposed the method of liquid phase 3D printing for quickly making conductive metal objects. Through introducing metal alloys whose melting point is slightly above room temperature as printing inks, several representative structures spanning from one, two and three dimension to more complex patterns were demonstrated to be quickly fabricated. Compared with the air-cooling in a conventional 3D printing, the liquid-phase-manufacturing offers a much higher cooling rate and thus significantly improves the speed in fabricating the target metal objects. This unique strategy also efficiently prevents the liquid metal inks from air oxidation, which is hard to avoid otherwise in an ordinary 3D printing. The key physical factors (such as properties of the cooling fluid, air pressure within the syringe barrel and needle diameter, types and properties of the printing ink) and several interesting intermediate fluids interaction phenomena between liquid metal and conventional cooling fluids such as water or ethanol, which evidently affecting the printing quality, were disclosed. In addition, a basic route to make future liquid phase 3D printer incorporated with both syringe pump and needle arrays was also suggested. The liquid phase 3D printing, which owns potential values not available in a conventional method, opens an efficient way for quickly making conductive metal objects in the coming time.     

镁合金低温切削性能及工艺参数优化

为改善镁合金的切削加工性能及加工表面完整性,优化切削加工工艺参数,基于拟水平法设计了四因素四水平正交车削试验,研究切削三要素以及切削介质（常温干切、液态二氧化碳和液氮）对ZK61M镁合金车削加工表面完整性的影响规律。实验结果表明：切削深度对切削力的影响最显著,进给量次之,切削速度的影响较小,低温切削能降低切削力,但对切削力的影响不显著;进给量对表面粗糙度和残余应力具有显著影响,随着进给量增大,表面粗糙度增大,并引入表面残余拉应力;冷却介质对表面粗糙度和表面残余应力具有次显著影响,相比于常温切削,采用低温切削能有效降低加工表面粗糙度,细化表层晶粒,增大表面残余压应力,同时,采用液态二氧化碳作为冷却介质的效果优于液氮。基于灰色关联分析得到ZK61M镁合金低温切削的最优工艺参数：v_c=100 m/min,f=0.05 mm/r,a_p=0.4 mm,采用液态二氧化碳作为冷却介质。用关联分析结果建立了工艺参数与加工质量间的响应预测模型,平均误差为7.93%。     

含氮1%的液化天然气低温分层贮存研究

针对含氮1%液化天然气储罐内分层现象,通过建立模型并求解N-S方程获得距液面不同高度下温度计算表达式。结合给定储罐及所处环境参数,计算随时间变化储罐内温度分布并绘制温度变化曲线,该表达式所得理论数据与已有实验数据比较符合,与液氢热分层数值模拟结果温度分布趋势比较一致,进而为LNG储罐内分层发生翻滚的极限即判据的进一步研究提供理论支持。     

A miniature liquid helium temperature JT cryocooler for space application

Along with the development of space science and technology,miniature liquid helium temperature long life cryocooler is a focus subject in cryogenic study.Since it is the precondition of space detection researches,institutions of space in many countries do the research on it.In this article,we designed a compound cooling system.A three-stage high frequency thermal coupled pulse tube cryocooler was used to precool a Joule-Thomson(JT)cryocooler.This system has no moving parts at low temperatures and is hence suitable for space operation.Liquid helium temperature was successfully achieved in both open loop and closed cycle experiments.In the closed cycle experiment,when 473 W electric power was inputted,the cooling system reached a no-load temperature of 4.4 K,and a cooling capacity of 11.6 mW was provided at 4.54 K.It is the first miniature liquid helium temperature JT cryocooler in China and the research achievement paves a way for the space application of ultra-long wave infrared detection and THz technologies.     

液冷系统中均热板气液相变的热质传输模拟

为提高电池热管理液冷系统的均温性,研究一种铝槽式均热板和直流式液冷板相结合的复合液冷系统,并建立相应的三维传热模型。采用Volume-of-fluid(VOF)多相流模型,模拟均热板槽道内丙酮工质的气液相变过程,以及与液冷流道的耦合传热过程,并将模拟结果与实验结果进行了对比,验证了模型的正确性。研究结果显示,均热板可以提高液冷系统散热过程中的均温性,加热表面的温差可以控制在2.72 K以内。通过机理分析发现,其原因与均热板内部气液工质的热质传输过程有关。在液冷系统冷却液沿程温升的影响下,均热板腔室中的丙酮气相工质在长度方向上存在定向输运现象,相变产生的蒸汽会携带热量从高温区往低温区流动,从而抑制液冷板低温冷却水对加热表面温度分布的影响,提高了均温性能。     

基于微小通道波形扁管的圆柱电池液冷模组散热特性

针对圆柱动力电池的散热特点,建立一种基于微小通道波形扁管的液冷电池模组. 采用电化学热模型对该模组的散热特性进行三维瞬态分析,通过改变波形扁管的通道数和接触角对液冷结构进行优化. 10通道的波形扁管散热优势明显,增大波形扁管的接触角可以提升液冷结构的散热效率并改善电池组温度分布均匀性. 当电池模组在35 °C环境下以1 C倍率放电时,即使质量流量低至4×10^?3 kg/s,使用接触角大于40°的10通道波形扁管可将电池组表面最高温度控制在40 °C以下,同时将温差控制在5 °C以内. 在优化工况下进行实验以验证该电池模组的换热性能. 仿真结果与实验值基本一致,这验证了微小通道波形扁管的散热有效性;仿真结果可为圆柱动力电池的热管理提供参考.     

废弃液晶面板中液晶材料的热解特性

作为废弃液晶面板的重要组成部分,液晶材料中含有芳环、氰基、氟、氯、溴等基团,若随意丢弃或采用不当的处置方式将严重污染环境。本研究拟利用热解处理技术实现对液晶材料的无害化处理,探究了废旧薄膜晶体管液晶显示器中液晶材料的热解特性。液晶材料的热重分析结果表明,液晶材料的主要热解温度为300～500?C;热解实验表明,热解温度对液晶材料热解产物的影响较大,其中300?C和500?C条件下主要生成了双环己烷类、联苯类等化合物,而在800?C条件下主要生成多环芳烃;此外,考察了热解温度、氮气流量及固相停留时间对液晶去除率的影响,在优化条件下液晶的去除率可达94.2%。本研究为废旧液晶面板中液晶材料的无害化处理提供了技术参数和理论参考。