质子交换膜燃料电池蛇形流场结构的数值模拟

为了研究蛇形流场结构对电池性能的影响,通过多物理场直接耦合分析软件COMSOL,建立了质子交换膜燃料蛇形流场三维阴极模型,分析了蛇形流场燃料电池中单、双、三蛇形结构流场对电池流场内压力分布的影响,验证了建立模型的有效性与可靠性;进一步研究在三蛇形流场结构基础上,蛇形燃料电池拐角处设计为直角、圆角两种结构时,对不同拐角结构流场内部以及拐点处流体流速进行了分析。研究发现：三蛇形流场的压力损失相对较小;蛇形燃料电池拐角处设计为圆角结构时,能更好的提高反应气体的流动与扩散,进而提高反应速率。     

粘性液体中气泡流体力学特性的模拟研究

针对粘性液体中锐孔生成气泡过程进行分析研究，建立了求解气泡直径的理论模型，并用FLUENT6．1求解器对气泡生成过程进行了模拟．研究表明，在物性一定的情况下，孔速和锐孔直径是影响气泡生成的关键因素；在气速较低时，气泡直径的模拟值与计算值比较吻合．     

基于Fluent的液体进料DMFC阳极两相流数值分析

生成物CO₂能否及时排除流道和甲醇溶液能否更有效的传输到扩散层对液体进料的直接甲醇燃料电池性能有着重要影响。Volume of Fluid（VOF）可以用来研究平行流道孔逸出CO₂气体的演变,包括气泡的生长、变形、脱离及运动规律。通过建立流道的三维模型,研究了湿润性对流道中气泡演变的影响。通过软件FLUENT进行模拟,模拟分析了亲水性（35^o）、中性（90^o）、弱疏水性（115^o）、强疏水性（125^o）情况的扩散层壁面,结果表明：气泡是由两相流的压力差和表面张力共同作用形成的,弱疏水性的扩散层表面有利于气泡脱离及气泡聚合的过程。弱疏水性的扩散层表面相对于亲水性的壁面,气泡排出的更稳定;弱疏水性的扩散层表面相对于强疏水性壁面,气泡脱离体积更小,脱离的时间更短。     

流道内填充不锈钢珠液冷散热器的传热性能

多孔介质的"弥散效应"和"肋化效应"能够对液体冷却起到显著的强化作用.通过对蛇形流道散热器填充不同直径不锈钢珠的流动及换热性能进行归纳和分析,发现在相同孔隙率下,填充Φ 3 mm不锈钢珠的散热器具有最佳的传热强化效果,其换热Nu数大约是填充Φ 2 mm、Φ 4 mm不锈钢珠散热器的1.25倍,是未填充不锈钢珠散热器的3倍,并且其所产生的流动阻力和填充Φ 4 mm不锈钢珠散热器相差不明显,但比填充Φ 2 mm不锈钢珠散热器大约低20%.     

变径蛇形管换热特性数值分析

主要针对变径蛇形管的换热特性进行研究,以联苯混合物导热油作为换热介质,分析变径蛇形管的换热特性、阻力特性以及综合性能.通过使用CFD软件对蛇形管内流体的换热性能进行数值分析,确定一种最好的变径方式.     

小尺度流道换热器换热特性的实验研究

在单相强迫对流情况下,以当量直径为0．55mm、0．91mm、1．38mm,槽道截面形状为矩形和三角形的小尺度流道换热器为实验段,以水和乙二醇溶液为换热介质,进行实验研究,实验的威数范围为300～2500,结果表明：雷诺数相同的情况下,对流换热舰数随当量直径de的增大而增大,Pr数大的乙二醇水溶液的Nu数大于水的舰数,槽道形状对换热器的换热效果有显著影响,三角形槽道的Nu数大于矩形槽道的Nu数,小尺度流道内流体流动的临界雷诺数胁。在700～1200之间。     

小尺度流道换热器流动特性实验研究

在单相强迫对流情况下,对不同当量直径,流道截面形状分别为矩形或三角形的小尺度流道换热器,以水和乙二醇溶液为介质,进行实验研究,并与常规尺度流道换热器的流动特性进行比较,结果表明：小尺度流道内流动阻力系数低于常规尺度流道,矩形流道换热器阻力特性明显优于三角形流道换热器,流动阻力系数f随当量直径的增大而增大,阻力系数与介质Pr数无关,小尺度流道内流体流动的临界雷诺数Rec在700-1200之间。     

蛇形机器人直线运动的研究

提出一种由6个关节组成的蛇形机器人,研究了蛇形机器人的直线运动机理,在机械系统动态仿真软件ADAMS中建立蛇形机器人的运动模型,设置直线运动的关节角度时间函数。通过在ADAMS中添加各种驱动,设定运动函数,分析了地面摩擦跟蛇体的运动关系,并进行了仿真验证。结果表明,所提出的蛇形机器人能够完成设定的直线运动。     

小尺度流道换热器流动特性实验研究

在单相强迫对流情况下,对不同当量直径,流道截面形状分别为矩形或三角形的小尺度流道换热器,以水和乙二醇溶液为介质,进行实验研究,并与常规尺度流道换热器的流动特性进行比较,结果表明:小尺度流道内流动阻力系数低于常规尺度流道,矩形流道换热器阻力特性明显优于三角形流道换热器,流动阻力系数f随当量直径的增大而增大,阻力系数与介质Pr数无关,小尺度流道内流体流动的临界雷诺数Rec在700~1200之间。。     

视频运动检测中基于蛇形的背景更新研究

为了检测运动物体,采用统计型背景更新,标注法填充,运用蛇形形变跟踪视频中的运动物体,设计了一个视频跟踪自动检测软件系统.通过对光照条件较为复杂的hall monitor视频序列中的运动对象进行了检测,验证方法有效.     

明渠交汇区水位变化特性试验研究

交汇河流在自然界中普遍存在,水流相互作用突出,水位流量关系变化复杂。本文基于物理模型试验探讨了天然河流交汇区水位变化特性,分析了不同干支流来水条件下的水位沿程变化、交汇区典型断面水位流量关系、交汇区泥沙起动流速变化等特性。结果表明,交汇区水位变化的强弱与干支流流量等密切相关,交汇区泥沙起动流速随里程变化与单一河道有明显差异。     

喷嘴结构对流场性能影响的研究

利用VOF（volume of fluid）方法对海水淡化中空离心式喷嘴的气液两相流动进行了数值模拟,并将模拟结果与实验数据进行了对比,两者吻合良好。对喷嘴出口扩散角和出口直径等结构参数进行了比较分析,得出结论:喷嘴出口扩散角越大,喷淋液锥角度也越大,但出口扩散角度并不是越大越好,实际应用中存在一个最优值;喷嘴出口扩散角会影响到空气心吸气气流的速度大小;喷嘴中心轴线处空气心直径随着喷嘴出口直径的减小而变小,该处速度曲线有两个跃动,第一个跃动发生在刚进入喷嘴的位置（z=0.05 m）,第二个跃动发生在喷嘴出口收缩段至出口扩张段（0.02~0.04 m）;喷嘴出口直径越小,对喷嘴内接近出口处液体的加速作用越明显,出口截面上的径向速度越大。     

河道水流三维流速场的数值模拟研究

为了寻求一种先进的数值模拟方法来研究河段水流的流场特性,采用VOF紊流数学模型对大渡河安顺场堤防工程兴建河段建堤前后的水流流速场进行了三维数值模拟研究,模拟计算了该河段堤防兴建前后流速场内流速大小、方向、水位等的变化情况。计算表明,VOF紊流数学模型是一种处理复杂自由表面的有效方法。该法不仅具有稳定性好,灵活性强和精度高的优点,而且网格划分灵活,因此能较好地模拟不规则河道边界,很适合于天然河道三维水流流速场问题的数值模拟研究。     

液压油中压力波传递速度特性的研究

鉴于液压油中压力波传递速度以及油液体积弹性模量等物理参数在液压工程中的重要作用,本文从理论研究和实验验证两个方面分析了液压油中压力波传递速度的基本特性。     

内旋流流化床中气泡运动规律研究

利用摄相机研究了内旋流流化床团相流场及气泡特性,结果表明：非均匀布风是形成内旋流的关键,最佳高风区、低风区流化倍率为初始流化速度的６倍和１．５倍：随着气泡的上升,其体积不断增大;体积越大,上升速度越快：上升速度随流化倍率的增加而迅速增大：气泡运动及大、小气泡的汇合促进了固体颗粒的上升运动。实验结果表明气泡是产生内旋的一个重要因素。     

多孔介质通道气液两相流型及压降特性研究

通过高速摄影仪研究多孔介质通道内气液两相流体垂直向上流动的流型,在实验参数范围内依次拍摄到泡状流、弹状流、脉冲流、雾状流4种典型流型,并总结了各种流型的特征。依据实验获得的两相流动阻力数据,分别对分相模型阻力关系式和均相模型阻力关系式进行了拟合,得到了适于实验特点的两类阻力关系式。改进后的两类模型均与实验数据实现了较好的吻合,但模型关系式定义中包含了影响阻力压降各要素的均相模型具有更高的预测精度,且该模型物理意义更加清楚,可以优先用于多孔介质通道气液两相流动的阻力计算。     

交汇水流分离区特征研究

交汇水流在天然河流中大量存在,分离区水流特性对泥沙输移和污染物扩散的影响极为显著.当前的研究一般是以流体力学理论为基础,从流线概念定义分离区,且仅分析分离区的二维特性,从工程应用和物理本质的角度,该方法尚不完善.本研究以较为详实的水槽实验资料为基础,提出了基于主流向流速的等值线法定义分离区,并采用流线法和等值线法对实验资料进行比较,发现水流分离区几何尺度随着水深及流量比的变化而变化,而这种变化取决于交汇区域内二次流对流速分布的影响,由此认为等值线法比常用的流线法具有更好的应用意义.     

近壁面电火花空泡运动特性的高速摄影研究

利用高速摄技术对电火花诱发的空化泡在发展过程中受壁面影响下的运动过程进行了实验观测。研究了空化泡在壁面附近的演变和空化泡受壁面作用下的溅射现象以及反弹现象。结果表明：在泡-壁无量纲距离γ < 3的条件下,空化泡在膨胀阶段并未向刚性壁面发生移动,当空化泡进入收缩阶段后开始向壁面运动;实验还表明随着γ的增大,空化泡向壁面运动的速度减小。通过较高的拍摄频率对近壁面空化泡发展后期运动过程进行了拍摄,实验表明当泡-壁距离γ（γ ≈ 1）较小时,空化泡受壁面影响出现了溅射流与反射流现象