直膨式太阳能热泵微通道集热/蒸发器制冷剂分布特性

为研究微通道集热/蒸发器内制冷剂分布及对直膨式太阳能热泵系统性能的影响,搭建以丙烷（R290）为制冷剂的系统实验平台。基于实验数据,提出一种利用红外成像技术分析微通道集热/蒸发器内两相态制冷剂分布的方法,获得了电子膨胀阀开度、太阳辐射强度以及环境温度对集热/蒸发器内两相态制冷剂分布情况的影响特性。结果表明：当电子膨胀阀开度由20%增至60%时,集热/蒸发器的制冷剂分布参数（RDP）提高10.6%,系统性能系数（COP）从2.8升至5.5。较高的太阳辐射强度或环境温度可有效避免制冷剂回流现象。     

EXAMINATION OF THE LBM IN SIMULATION OF MICROCHANNEL FLOW IN TRANSITIONAL REGIME

The gas flows in micro-electro-mechanical systems possess relatively large Knudsen number and usually belong to the slip flow and transitional flow regimes. Recently the lattice Boltzmann method (LBM) was proposed by Nie et al. in Journal of Statistical Physics, vol. 107, pp. 279–289, in 2002 to simulate the microchannel and microcavity flows in the transitional flow regime. The present article intends to test the feasibility of doing so. The results of using the lattice Boltzmann method and the direct simulation Monte Carlo method show good agreement between them for small Kn (Kn = 0.0194), poor agreement for Kn = 0.194, and large deviation for Kn = 0.388 in simulating microchannel flows. This suggests that the present version of the lattice Boltzmann method is not feasible to simulate the transitional channel flow.     

PEMFC翅脉流道传质及输出性能分析

为研究流道结构对质子交换膜燃料电池（PEMFC）反应气体质量传输及输出性能的影响,建立翅脉流道、叶脉流道及蛇形流道的三维PEMFC几何模型,并对比3种流道的反应气体浓度分布、压力分布及电流密度分布,最后对翅脉流道结构参数进行优化。结果表明,与蛇形流道、叶脉流道相比,翅脉流道能明显改善流道和扩散层内反应气体浓度分布的均匀性,有利于强化反应气体向催化层的质量传递;翅脉流道能减小气体压力分布梯度,使反应气体扩散更加充分;翅脉流道的平均膜电流密度更大,有利于促进电化学反应稳定进行;翅脉流道能改善PEMFC的输出性能,翅脉流道峰值功率密度比蛇形流道、叶脉流道分别提高7.72%和6.25%;减小翅脉流道的直流道长度或圆弧流道圆心角,可提升翅脉流道输出性能。     

太阳能集热器阵列流量均布模型

建立了基于变质量动量守恒方程组的流量分布离散化数学模型,并以此模型为基础,建立了流量均布模型,在假设流量均匀分布的条件下求解该模型,反求集管内的阻力配置。根据解出的阻力配置,在某些集管连接处设置相应的阻力元件,实验测试表明,流量分布基本趋于均匀。流量均布模型也适用于其他并联管组系统解决其流量分布不均的问题。     

不同型式流场的PEMFC内部传质分析

对采用不同型式流场的PEMFC进行建模,并用控制容积法对控制方程进行离散,求解得到PEMFC内部各物理量的分布以及综合水拖带系数、质子交换膜平均电导率等。分析了采用交趾型流场和常规流场时PEMFC的内部传质以及阴极性能、电池性能和膜性能,结果认为采用交趾型流场时,PEMFC阴极性能高于采用常规流场的PEMFC阴极性能,但质子交换膜的平均电导率低于采用常规流场时。在没有液态水产生时常规流场PEMFC性能高于交趾型流场PEMFC。     

太阳辐照条件下土壤内温湿度场的动态模拟

根据质量守恒和能量守恒定律，同时对土壤非饱和区热湿迁移机理进行分析，建立了土壤非饱和区热湿迁移的理论模型。通过数值分析，模拟了太阳辐照条件下土壤内温度和含水率分布曲线。     

连续急变流动水压强分布规律的总流分析法

本文从分析质点受力情况入手，用总流分析方法研究急交流过水断面上动水压强的分布规律，推导了急变流过水断面上动水压强的计算公式．并通过试验得到验证．     

涡流发生器对潮流能水轮机叶片流动分离特性影响研究

当来流速度过大或在大攻角来流工况下,潮流能水轮机叶片边界层会发生流动分离,导致获能效率降低,甚至会使叶片发生失速破坏。针对上述问题,该文将涡流发生器（VGs）理论与水轮机叶片设计相结合,开展VGs对潮流能水轮机叶片流动分离现象的抑制机理研究。以NACA63418翼型设计的潮流能水轮机叶片为研究对象,分别建立带和不带VGs的叶片三维模型,应用CFD方法研究VGs对潮流能水轮机叶片的流动分离特性影响。结果表明：水轮机叶片流动分离主要发生在吸力侧表面叶根部分,随着流速的增大会沿叶根向叶尖径向扩展;VGs能有效减小水轮机叶片吸力侧表面分离区域,抑制流动分离现象发生;在该研究中,安装VGs后水轮机叶片整体获能性能提升明显,获能系数增加0.5%~5.0%,且能增加潮流能水轮机运行稳定性。     

纳滤分离木糖-盐水溶液

研究了纳滤膜对生物质水解制酒精发酵废液中各种价态盐和木糖的分离特性,通过模拟实际料液的组成,系统地考察了操作压力和料液组成浓度对纳滤膜分离透过特性的影响。结果表明,纳滤膜对二价阴离子盐有很好的截留效果,同时对木糖有很好的透过效果,随着盐浓度的增加纳滤膜对木糖的透过率也有所提高,而木糖的存在并不影响纳滤膜对盐的截留率。因此可以运用纳滤膜在适宜的操作条件下实现木糖和盐较好的分离。     

空穴分布对固液相变蓄热过程的影响

建立了微重力下相变蓄热容器的仿真计算模型,根据蓄热容器内凝固过程的仿真结果建立了更加符合实际的空穴分布模型,对相变蓄热过程进行了仿真计算。对比分析了该文空穴模型与忽略空穴、简单空穴模型对应的仿真结果,证明空穴分布形式对于蓄热容器内的相变蓄热过程的显著影响。通过建立更加真实的空穴分布模型提高了相变蓄热过程仿真计算的准确性,对蓄热容器的设计改进具有积极的指导意义。     

基于叶片变形偏航下风力机叶片绕流流场的研究

针对偏航工况下风力机叶片与流场之间的相互作用而产生的变形影响叶片绕流流场问题,基于叶片变形对不同偏航工况下水平轴风力机叶片绕流流场进行双向流固耦合数值计算,分析偏航工况对风力机叶片变形和表面应力的影响,在此基础上研究不同偏航工况对叶片绕流流场的影响.结果表明,不同叶片上的变形和应力呈现不均匀性,且随偏航角增大,不均匀性...     

TWO-PHASE PRESSURE DROP OF CO2 IN MINI TUBES AND MICROCHANNELS

Two-phase pressure drops of CO₂ are investigated in mini tubes with inner diameters of 2.0 and 0.98 mm and in microchannels with hydraulic diameters from 1.08 to 1.54 mm. For the mini tubes, the tests were conducted with a variation of mass flux from 500 to 3570 kg/m²s, heat flux from 7 to 48 kW/m², while maintaining saturation temperatures at 0, 5, and 10°C. For the microchannels, mass flux was varied from 100 to 400 kg/m²s and heat flux was altered from 5 to 20 kW/m². A direct heating method was used to provide heat flux into the refrigerant. The pressure drop of CO₂ in the mini tubes shows very similar trends with those in large diameter tubes. Although the microchannel has a small hydraulic diameter, it shows a larger Chisholm parameter in two-phase multiplier. Based on the experimental data in this study, the Chisholm parameter in the Lockhart and Martinelli correlation is modified by considering diameter effects on the two-phase multiplier.     

热化学硫碘制氢Bunsen反应两相分离特性的实验研究

为确定热化学硫碘闭路循环运行条件及提高流程热效率,在291～358K温度范围内,实验研究了Bunsen反应中H2SO4-HI-I2-H2O四元混合溶液在摩尔比约为1/2/1.6/12时发生液-液分离后的两相分离特性。经过离子平衡、质量平衡计算,结果表明:345～358K温度范围内发生Bunsen反应有利于两相分离特性的改善,从而提高系统热效率及优化循环条件。     

风雨作用下风力机流场及气动性能分析

风雨作用下雨滴会改变风力机流场及叶片气动力,影响风力机的安全和稳定运行.以某1.5 MW风力机为研究对象,基于多参考坐标系法和欧拉两相流法,得到风雨作用下风力机流场和雨滴收集率分布;在此基础上,结合欧拉壁面液膜模型对雨滴在叶片表面的累积过程进行计算,分析叶片气动性能.计算表明:风雨作用下叶片表面雨滴收集率沿展向逐渐增大...     

太阳辐照、大气对流下未饱和土壤中热质迁移过程的实时仿真研究

建立了太阳辐照、大气对流下土壤水、盐、热迁移过程的数学模型,在此基础上成功一套面向用户的土壤热质迁移动态过程实时仿真软件,该软件采用菜单化、图形化设计,具有界面直观优美、功能多、精度高、速度快、使用方便和易于扩展的优点,并能在配置较简单的微机上运行,具有较大的实用价值。     

空间太阳能热动力发电系统10kW聚能器焦平面热流分布计算

考虑了表面形状误差、指向误差、不同的半张角、太阳表面亮度不均匀对聚能器焦平面热流分布的影响，该算法是一种较为全面、可靠的计算焦平面热流分布算法。以10kW太阳能动力系统为例，介绍了采取该算法计算的聚能器焦平面的热流分布。     

除湿条件下波纹通道内对流传热传质的数值研究

通过数值计算对紧凑换热器一种波纹翅片通道内除湿条件下周期性充分发展的对流传热传质情况进行数值研究。计算采用曲线坐标系下压力与速度耦合的SIMPLER算法,湿空气流动Re数的范围为100～1100,Pr数为0.71,Sc数为0.61。讨论了不同波纹高度、波纹间距对阻力与换热的影响,给出了不同Re数下的浓度场,并对动量、传热及传质进行了定量比较分析。计算结果表明,整体Nu数及fRe数随着波纹高度的增加或波纹间距的减小而增加;浓度随着Re数的增加沿着流动方向迅速降低;计算能较好的满足Chilton-Colburn相似,表明传热特性均可类推到传质特性中去。     

夏季间歇运行工况下相变温度对相变回填地埋管换热器传热性能的影响

为探究相变温度对相变材料回填地埋管换热器传热性能的影响,建立管内流体换热、回填区域相变换热及土壤换热的三维耦合传热数值模型,利用焓-多孔介质模型对相变区域相变问题进行处理,研究夏季间歇运行工况下不同相变温度回填材料对埋管换热器传热性能的影响。结果表明:添加PCM,可有效提高换热量,短期内缓解埋管周围热积聚,利用相变温度18℃的PCM回填,单位井深换热量至少比普通材料回填提高49.54%;在间歇运行初期,换热量随相变温度的升高逐渐减小,低相变温度的PCM可明显改善埋管换热量,但随着时间的进行,较高相变温度PCM回填对换热器换热量的改善效果优于前期低相变温度。此外,在运行期间,不同相变温度的PCM表现出不同的熔化、凝固特性,当PCM的熔化、凝固过程交替进行时,可减缓土壤温度在运行期间内波动幅度。     

太阳辐照下湿份分层土壤中热湿传输的数值模拟

考虑温度对土壤湿分迁移的影响，建立描述存在干饱和层时的土壤热湿传递的数学模型，并就自然环境和恒定太阳辐照下两种情况进行数值模拟，获得不同环境条件下土壤中温度和湿分分布以及水分蒸发的动态特性，分析干饱和土壤层对土壤热湿迁移与水分蒸发以及温度对土壤湿分传输的影响。     

三羟甲基乙烷、新戊二醇及其二元体系相变动力学的DSC研究

用DSC技术研究了新戊二醇（NPG）,三羟甲基乙烷（PG）及其二元体系的固－固,固－液相变的动力学,运用Kissinger及Ozawa方法计算了相变过程的活化能及反应级数,两种方法计算结果一致,固－固相变温度和峰温与升温速度呈线性关系。