靶丸材料及氘氚冰层分布对冷冻靶温度场的影响

冷冻靶靶丸氘氚(DT)内冰层均匀性直接影响到惯性约束聚变(ICF)点火成功率,衡量冰层均匀性的重要指标为靶丸表面温度均匀性。本文利用CFD软件对球腔内的温度场与速度场变化进行模拟,包括恒定冷臂温度下的稳态工况和非稳态降温过程,研究了不同烧蚀层材料以及冰层形貌下的冷冻靶丸传热特性和温度场分布。结果表明,高导热性烧蚀层材料对于提高冷冻靶温度场均匀性具有积极作用,当材料的导热系数高于400 W/(m·K)时,该球形冷冻靶靶丸外表面温差已小于0.01 mK。在非稳态降温过程中,比热容和导热系数大的高密度碳(HDC)材料的靶丸外壁面温差比碳氢聚合物靶(CH)靶丸约减少81%。     

冷库空气幕气流组织优化及冷风渗透实验

传统冷库空气幕通常以出口风速的研究作为提高阻断效率的重点，对射流风速在沿程上的持续性缺乏关注。本文通过对空气幕装置进行三次针对风速优化的结构性设计改造(改进安装了小型静压箱和渐缩喷口；在静压箱中安装导流叶片；设置回风系统)以减少空气幕射流沿程快速衰减。通过搭建空气幕性能测试实验台，对所设计空气幕沿程风速衰减情况进行测量，使用气体示踪法计算了不同配置空气幕的阻断效率。结果表明：加装静压箱和渐缩喷口对送风前半程的风速提升较大，安装导流叶片对风速库门后半程的风速优化影响较大，回风系统会使后半程风速显著提高；冷风渗透实验中单层风幕、双层风幕和三层风幕的密封效率分别为0.16、0.19和0.22,单层循环风幕、双层循环风幕和三层循环风幕的密封效率分别为0.29、0.38和0.43。     

芯轴螺纹升角对钛合金内螺纹管挤压变形均匀性的影响研究

目的 为了促进金属周向的流动、提高金属的流动均匀性以及钛合金内螺纹管的成形质量,确定合适的螺纹升角大小。方法 通过数值模拟技术对内螺纹芯轴的螺纹升角在10°~40°范围内进行适当调整,并用相对均差值衡量挤压稳态内螺纹管的流动均匀性,探究螺纹升角的变化对内螺纹管成形的影响。结果 适当增大螺纹升角至30°,可以促进金属周向的流动,提高金属流动均匀性。结论 当内螺纹芯轴螺纹升角为30°时,金属流动更为均匀。对优化后的内螺纹芯轴进行挤压试验,获得了成形质量良好的TA1钛合金内螺纹管。     

Rossini型气体热量计非稳态温度场的优化分析

为优化Rossini型气体热量计温度场均匀性以减小测量不确定度,采用多重参考系法(MRF)和标准k-ε湍流模型对Rossini型气体热量计的温度场进行三维瞬态数值模拟,分别得到搅拌器转速、燃烧室高度对量热容器内非稳态温度场的影响,特别是对燃烧室与吸热介质之间热传递的影响以及对吸热介质温度均匀性的影响,同时确定温度传感器的最佳安装位置。结果表明:搅拌器桨叶最佳转速为420 r/min,这时燃烧室壁面与吸热介质之间的传热效率最大,并且吸热介质内监测点温度的标准偏差保持在1.5 mK以内。燃烧室高度减小可以提高吸热介质的温度均匀性,加热阶段中,燃烧室高度从180 mm降低到140 mm时,监测点温度的标准偏差从26 mK降低到7.5 mK。温度传感器的最佳安装位置在燃烧室对称轴及导流筒对称轴的等距线上离壳体底部25 mm处。     

送风参数对岩心冷柜内温度场影响的CFD研究

为优化岩心冷柜内部温度场分布的均匀性,控制温度波动范围,根据相似性原理,本文搭建冷柜模型实验台,建立三维RNG k-ε湍流模型,研究送风参数(送风温度-3～2℃、送风速度3.5～4.7 m/s)对冷柜内温度场分布的影响.结果表明:岩心冷柜零负载工况下,各监测点温度模拟值与实验值吻合度较高,最大偏差不超过0.6℃.当冷柜...     

疫苗冷藏车热性能影响因素实测研究

为研究2～8℃疫苗冷藏车内部温度场情况并优化性能，本文以3.9 m³的疫苗冷藏车为研究对象，在压缩机转速为1 800 r/min的条件下，分别对太阳辐射强度、风道结构、制冷机组开关及有无门帘4个车厢热性能影响因素进行实测研究，结合评价指标对测量时间段内温度场的均匀性、温度变化速率进行系统分析。结果表明：疫苗冷藏车分别位于平均太阳辐射强度为295.94、82.78 W/m²条件下2 h后，前者车厢内平均温度比后者高1.326℃,且制冷机组启停频率加快，能耗增大；设置风道结构可以减少车厢内局部热点，且预冷时降温速率增快0.006℃/s;打开车门120 s时间内保持制冷机组开启会加强车内气流与环境换热，对车厢温度场扰动较大，因此建议车厢门与制冷机组联动开关；车厢设置门帘可以有效阻止车厢冷空气与环境进行热量交换，有效维持车厢低温。     

复合材料Ⅴ型构件的固化变形预测及其工装型面设计

利用固化动力学模型对20 mm厚度和3mm厚度的ZT7H/5429碳纤维复合材料层合板进行了固化模拟,在固化过程中,20 mm厚度平板出现了温度峰值,中心温度与表面温度差不超过6℃,3mm平板温度分布均匀,温度历程与热压罐工艺温度基本一致.利用简化的温度场和等效热膨胀系数对609和90°拐角的Ⅴ型基准试件进行了固化变形模拟,并进行了Ⅴ型基准试件的固化试验.60°和90°拐角试件的固化回弹角的模拟值分别为1.58°和1.18°,试验测得的回弹角的平均值分别为1.59°和1.11°.对Ⅴ型复合材料蒙皮构件进行了固化变形模拟,并得到了补偿过的工装型面,在该工装上成型的试件与设计形状基本一致.     

来流流场对蒸发式冷凝器性能影响的研究

蒸发式冷凝器是一种结构紧凑、节能、节水的新型冷却设备。在适当简化模型的基础上,采用可实现k-ε模型、强化壁面处理方法和速度-压力耦合的SIMPLE算法,获得了有代表性的来流流场及其对传热与流阻性能的影响量。结果表明,CFD模拟与实验偏差不超过15%,来流速度在1.5~4.5m.s-1范围内,排热量偏移19.3%,压降偏移9.4%;来流进入角在-45°~45°时,排热量偏移15.5%,压降偏移18.0%,合适的来流入口速度为2.4~3.3m.s-1,适宜来流进入角为-15°~20°。     

聚变堆偏滤器拓扑优化设计与稳态热分析

为了提高聚变堆偏滤器的冷却能力，以满足其高温服役性能需求，基于一体化增材制造技术，以换热量最大为设计目标，采用变密度法对偏滤器中的W/Cu模块进行拓扑优化设计和模型重构，并采用大型商用仿真软件对拓扑优化后的W/Cu模块进行有限元数值模拟及温度场、应力场计算。结果表明，在10 MW/m2稳态热流密度条件下，拓扑优化后W/Cu模块的最高温度降低了108.5℃，仅为512.3℃；W/Cu模块界面处的最大热应力下降了264.2 MPa，仅为486.5 MPa，说明应力分布得到明显改善；W/Cu模块的总变形和弹性应变均大幅减小。该拓扑优化结构的应用可大大提升聚变堆偏滤器实现低成本、高效率、高可靠性的一体化增材制造的可行性。     

流态化速冻装置的优化设计

目的 研究常见流态化速冻机的性能、冷冻效果,以改善因冻结不均匀引起的冷量浪费现象。方法 采用实验与数值分析相结合的方法,研究导流板的位置和角度对冷冻效果的影响,找到相对最佳的设计方案,并对优化前后的流态化速冻机进行实验验证。结果 导流板均匀性的最佳位置组合是导流板1在0.23 m处,角度呈45°,导流板2在0.095 m处,角度呈25°。装置经优化后,同一时间不同点的温差缩小了约50%。优化后速冻室温度降到?35 ℃时需要的时间减少了约3.5 min;冻结菇娘果的时间缩短了6.2%;机器空载预冷的电量节约了14.2%;菇娘果冻结所需的耗电量节约了33%。结论 优化后机器的气流均匀性得到了改善,并有较好的节能效果。     

周边建筑对轻轨站房风荷载的干扰效应研究

以典型轻轨站房为例,利用刚性模型测压风洞试验,研究了周边建筑与站房高度比分别为 0.66,1.08,1.50 条件下,周边建筑对轻轨站房风荷载的干扰效应。风洞试验结果表明,受周边建筑物干扰效应影响,站房受到的水平风荷载减小,当周边建筑物高度不高于站房（高度比=0.66,1.08）时,竖向风荷载亦减小;当周边建筑物高于站房（高度比=1.5）时,在 0°?70°风向区间站房收到的竖向风荷载增大。周围建筑物使得站房周边流场中的湍流成分增加,作用于站房表面的脉动风压亦增大,当周边建筑物高于站房时,脉动风荷载的干扰效应尤为明显,水平向脉动风荷载干扰系数达到 1.8。站房表面极值风压受周边建筑影响较大,尤其是当施扰建筑高度大于站房时,该种情况下,屋盖及墙面极值风压均明显增大,其中,屋盖角区风吸力增大 12.5%,墙面角区风压力和风吸力增幅分别达到33.5% 和 16.7%。     

大批量微细刀具HFCVD涂层制备的温度场仿真与试验分析

采用热丝化学气相沉积法制备金刚石涂层微细刀具的过程中,刀具表面温度场分布的均匀性与稳定性对金刚石涂层的质量具有决定性的作用。本文采用有限容积法,对微细刀具表面沉积金刚石涂层过程中的温度场分布进行了仿真研究,采用Taguchi正交试验法考察了热丝直径d、热丝高度H、热丝间距D以及热丝长度L对温度场均匀性的影响,并获得了最优参数组合,即d=0.65mm,H=12mm,D=27mm以及L=160mm。对比仿真与实际测温试验结果,发现两者之间的偏差不超过4%,验证了仿真模型具有较高精度。采用仿真获得最优参数进行的沉积实验结果表明,放置在沉积区域不同位置的微细刀具表面均被涂覆了一层厚度均匀、组织结构良好的金刚石涂层,从而验证仿真结果的正确性。     

海藻酸钙Fe_3O_4磁性微胶囊的喷雾制备与研究

以海藻酸钠为主要原料、氯化钙为固化剂,通过喷雾方法制备了含Fe3O4磁性纳米粒子的海藻酸钙微胶囊,并优化了其制备条件.结果表明,当Fe3O4纳米粒子的添加量为1.605g/L、海藻酸钠溶液的质量分数为1.5%、氯化钙溶液的质量浓度为20g/L、喷雾高度为40cm时,可制备出磁响应最佳、球形完好、平均粒径小且分布均匀的磁性微胶囊.     

不锈钢冠脉支架的激光切割工艺研究

利用自行研制的激光精密加工设备,对316L不锈钢冠脉支架的激光切割工艺进行了研究。通过分析影响316L不锈钢切割质量的主要因素,包括激光参数、辅助气体、喷嘴位置、切割速度等,优化确定了一组激光切割316L不锈钢冠脉支架的工艺参数:激光波长1.064μm,聚焦光斑直径20μm,脉宽10μs,重频1000Hz,平均功率12W,单脉冲能量12mJ,氧气压力0.3MPa,喷嘴高度0.7mm,冷却水流量0.2L/min,切割速度35cm/min。在该优化参数下,切割得到的冠脉支架的切口质量、均匀性得到了明显的改善和提高,但仍需后续工艺对其表面质量进行进一步的改善,提高其柔顺性和生物相容性。     

液氢箱蒸气冷却屏/仲-正转化复合结构绝热性能预测

为探析蒸气冷却屏中仲-正转化释冷对于液氢贮箱绝热性能的提升效果，建立了设置仲-正绝热转化室的VD-MLI/VCS二维模型。对复合绝热结构的传热规律和绝热性能开展了多角度分析。研究发现：仲-正转化室布置在VCS管长50%处时绝热效能最佳，贮箱漏热为0.101 W·m^-2，相比不设置仲-正转化室减少了7.17%；绝热设计中，调整VCS位置能最多减少54.17%漏热损失，相比调整仲-正转化室位置效果更显著；沿冷蒸气流动方向，漏热量先升高、再降低，随后再次升高；增加仲-正转化室可提升VCS出口侧的绝热效果，使贮箱各处绝热性能更加均匀。该研究为液氢贮箱的复合绝热结构设计提供更加准确的理论依据和技术支撑。     

冷凝器流程布置方案的研究与探讨

基于传热单元法，建立了冷凝器的稳态分布参数模型。经与前人的实验研究结果进行对比，数值模拟结果与实验结果吻合良好。运用该模型详细分析了六种不同流程布置的二排管冷凝器的换热和流动特性。研究结果表明：单回路冷凝器中，逆流布置换热最好，错流其次，顺流最差；对任一流程布置的冷凝器，当风量不变时，必然存在一最佳冷媒流量使冷凝器性能达到最佳；当冷媒流量保持不变时，也相应存在一个最佳风量，使冷凝器性能最佳。冷凝器流路布置中，重力的影响不可忽略。针对单回路冷凝器进出口总压降过大，沿程压降、热阻及换热系数分布不均匀，提出了一些实用性的分流原则，如双“N”流路，相变点分流等并进行了深入细致的讨论。该研究方法为冷凝器流程布置的优化设计提供了理论基础和指导方向。     

蓝莓预冷箱的设计优化

本文建立了三维数学模型对3种不同开孔的蓝莓预冷箱体内蓝莓的预冷过程进行模拟，分析了3种预冷箱体内的蓝莓在不同预冷风速下的预冷时间与不均匀度。考虑不同箱体的承载量，提出密度预冷系数来综合评价箱体内的蓝莓质量与预冷时间。模拟结果表明：预冷时间随风速的增加而减小；在相同预冷风速下，箱体3可多承载1/3的蓝莓质量，7/8预冷时间增加低于5 min，预冷不均匀度提升0.2~0.4，密度预冷系数增加最显著，达到3.09 kg/(m3.min)。综合所考察的影响因素，确定蓝莓预冷的最佳风速为1.5 m/s；虽然箱体3的预冷不均匀度有所增加，但可以有效提升预冷库的利用率。     

黄金梨差压预冷送风速度的选择

送风速度是差压预冷包装箱两侧形成稳定压差的重要条件,同时也是影响果蔬冷却速度、冷却均匀性、干耗及差压风机能耗的主要因素.对5种不同送风速度工况下黄金梨差压预冷过程进行了测试,分析了送风速度对黄金梨7/8冷却时间、冷却均匀性及输入功率的影响.结果表明,在低风速时,加大送风速度可以有效缩短黄金梨的7/8冷却时间,提高冷却均匀性;当风速超过1.5m/s时,风速的进一步增加对黄金梨的7/8冷却时间的影响较小,降幅基本在3%左右,对均匀度影响也不很明显;而差压风机的输入功率将以三次方规律递增,同时风速的增大还将在一定程度上加大黄金梨的干耗.综合考虑以上因素,送风速度选1.5～2m/s为宜.     

金属—改性PVA复合亲水分相膜处理含油乳化废水

用一定浓度的缩醛改性聚乙烯醇作铸膜液 ,以不锈钢金属纤维烧结毡作基材 ,制备了用于处理O/W型含油废水乳化液的复合亲水分相膜 .用该金属 -改性PVA亲水分相膜处理含油乳化废水 ,具有操作压力小、处理量大和除油效果好等优点 .用该分相膜处理质量浓度为10 0 0mg/L的模拟含油乳化液 ,在 4 0 0r/min的搅拌速度下 ,当操作压力为 0 5 4kPa时 ,即可获得 2 2 38m3/(m2 ·h)的透液速率 ,除油率可达 99 5 % .研究结果还表明 ,控制一定的操作条件 ,使透液速率不超过临界透液速率是获得高效除油率的关键 ,但此分相膜用于处理含乳化剂的乳化废水时效果不佳     

高表面粗糙度6061铝合金的两酸抛光工艺研究

目的 为了降低6061铝合金的表面粗糙度,提出了一种环保型的两酸化学抛光工艺,并探究了抛光工艺条件对6061铝合金表面粗糙度和表面形貌的影响。方法 采用正交实验设计,确定6061铝合金两酸抛光添加剂的浓度,在此基础上通过单因素实验进一步对抛光液配方、温度和时间进行参数优化。通过粗糙度仪测量抛光前后的粗糙度和表面轮廓曲线,利用金相显微镜观察抛光前后的微观表面和断面金相,并且计算最佳工艺下的失重率。结果 在温度100 ℃、抛光10 min条件下,当抛光液的成分为H3PO4+H2SO4(质量比为2︰1)、10 g/L硫酸铝、2 g/L硫酸铜、1.6 g/L金属盐A、3 g/L氧化剂B、15 g/L过硫酸铵、1.5 g/L钼酸铵时,抛光效果最好。在最佳工艺下进行抛光,使铝合金表面粗糙度从6~8 µm降低至2 µm左右,粗糙度的标准差从2 µm左右降低至1 µm以下,失重率在0.002~0.004 g/(cm².min)范围内波动,并且得到了光亮的表面。结论 该抛光体系在处理高表面粗糙度的6061铝合金时表现出良好的抛光效果,研究结果对提高3D打印的6061铝合金零件表面质量提供了较好的借鉴与理论分析基础。