车用甲醇重整制氢反应器设计及催化换热性能的研究

甲醇燃料汽车是利用发动机尾气余热提供能量催化甲醇重整制氢,将反应后的产物作为燃料通入气缸内燃烧,为发动机提供动力,可以实现汽车节能,降低排放污染。甲醇重整反应器对汽车动力性能影响至关重要,为了使反应气体达到催化反应温度,设计适当的反应器并模拟其催化换热过程尤为关键。通过热力计算设计了螺旋管式和直管式两种甲醇反应器,建立反应器模型,以化学反应宏观动力学模型为基础,基于Fluent软件对反应器的换热及化学反应过程进行数值模拟。通过对反应器的温度场、流场及各组分浓度分布等模拟结果进行分析,比较了螺旋管与直管反应器换热性能的差异。同时改变边界条件,分别探讨了水醇比、冷流流量、热流流速对反应器催化换热性能、甲醇转化率及氢气产出量的影响。     

试析预反应器电加热系统的技术改造

本文简述预反应器在生产过程中存在的各种故障和问题,通过对影响预反应器正常运行的原因分析,提出对其电加热系统技术改造的设想。经过理论分析论证和模拟试验可行后付诸实施,彻底解决了问题,从而实现了预反应器长周期稳定运行。     

不同基板预热温度对激光金属沉积成形过程热应力影响的研究

研究不同基板预热温度对激光金属沉积成形过程热应力的影响,对于降低成形过程的热应力,抑制成形过程裂缝的产生,减小成形过程试样和基板的翘曲变形具有非常重要的意义.根据有限元分析中的"单元生死"技术,编程建立了基板预热对激光金属沉积成形过程热应力影响的三维多道多层数值模拟模型,详细分析了基板未预热和分别预热到200℃、300℃、400℃、500℃ 、600℃时对沉积成形过程Von Mise'S热应力、X方向、Y方向以及Z方向热应力的影响.在与模拟过程相同的参数下,利用镍基合金粉末分别在基板未预热和分别预热到300℃ 、400 ℃、500℃、600℃ 时进行了成形试验,试验的结果跟数值模拟结果吻合较好.     

低温沉积成型过程温度场建模与仿真分析

低温沉积成型是一种现代绿色的增材制造技术。在沉积过程中随着沉积层的增高,冷冻所需要时间也在变化。建立了低温沉积过程的温度场模型,运用数值模拟的方法对沉积过程的温度变化进行模拟仿真。分析出凝固时间和初始温度、沉积层数、环境温度和层间等待时间的关系,找到了最短冷冻时间,提高了沉积效率。低温实验的结果也证明了模型的正确性。     

超临界水氧化反应器的CFD分析

用CFD模拟方法对超临界水氧化反应器模型进行热工模拟计算.以甲醇溶液模拟有机废液,以空气为氧化剂,模拟计算超临界反应温度场及反应后各组分的分布,确定超临界及亚临界区域,以及反应器出口温度,确定内衬管的工况,为超临界水氧化反应器设计提供参考.     

有限元法在温度场模拟与测量中的应用

建立微弧沉积加工的物理模型与温度场的数学模型,利用有限元法模拟微弧沉积加工的电热过程,并对温度场模拟结果进行理论分析,揭示微弧沉积加工的放电机理,为合理选择加工参数及温度的测量提供了理论依据。     

充电参数对PTFE多孔膜电荷稳定性的影响

利用表面电位衰减测量和热刺激放电电流谱(TSD)分析,研究了PTFE(Polytetrafluoroethylene)多孔膜驻极体中的沉积电荷稳定性与充电条件的关系.结果显示,沉积电荷的稳定性与充电参数有关.本文对这一现象进行了唯象的解释.同时研究了此多孔材料在不同充电参数条件下捕获电荷能阱分布的变化,初步描述其电荷捕获输运规律.     

双螺杆反应器组合螺杆的三维流场数值模拟

利用计算流体力学法(CFD),对聚合物熔体在啮合盘和螺纹元件的组合螺杆反应器中的流动规律进行了数值模拟,并和双螺杆常规螺纹元件反应器进行了对比分析.计算结果表明,虽然组合螺杆反应器的物料输送能力小于常规螺纹元件反应器,但组合螺杆的分布性混合和分散性混合能力远好于常规螺纹元件.     

跨音速轴流压气机的非定常流动数值研究

以跨音速轴流压气机1.5级为研究对象,采用数值模拟方法研究了跨音级内部流动损失机理、转子通道中的尾迹、激波输运过程以及波系结构的演化。结果表明,激波向上游输运的过程中,受到进口导流叶片(IGV)的切割作用,使IGV的尾缘受到强烈的周期性交替应力。静子前缘周期性地切割转子尾迹,同时尾迹与主流的掺混对下游流场影响很大。     

减少阴极弧金属等离子体源液滴的技术措施

液滴的存在并伴随着金属等离子体输运是阴极弧金属等离子体源的主要特性之一,液滴问题的严重性常常影响着阴极弧金属等离子体源广泛应用的可能性。文中针对如何减少液滴,提出了在阴极弧金属等离子体源物理和结构设计上采取的适当技术措施;然后在金属等离子体输运过程中,用正偏压的45°弯管(短磁导管)进行电磁过渡,使液滴减少到最少,使离子得到高效传输,最大限度地减少了液滴对被沉积薄膜性能的影响。     

MOCVD反应器输运过程的研究综述与展望

论述了MOCVD反应器的基本概念和国内外对反应器中输运现象的研究情况,重点论述了垂直喷淋式MOCVD反应器的研究,并指出了当前研究中存在的问题,展望了未来的研究发展趋势。     

Effects of thermal contact resistance on film growth rate in a horizontal MOCVD reactor

Effects of thermal contact resistance between heater and susceptor, susceptor and graphite board in a MOCVD reactor on temperature distribution and film growth rate were analyzed. One-dimensional thermal resistance model considering thermal contact resistance and heat transfer area was made up at first to find the temperature drop at the surface of graphite board. This one-dimensional model predicted the temperature drop of 18K at the board surface. Temperature distribution of a reactor wall from the three-dimensional computational fluid dynamics analysis including the gap at the wafer position showed the temperature drop of 20K. Film growth rates of InP and GaAs were predicted using computational fluid dynamics technique with chemical reaction model. Temperature distribution from the three-dimensional heat transfer calculation was used as a thermal boundary condition to the film growth rate simulations. Temperature drop due to the thermal contact resistance affected to the GaAs film growth a little but not to the InP film growth.     

Noncatalytic thermocouple coatings produced with chemical vapor deposition for flame temperature measurements

Chemical vapor deposition (CVD) and metal-organic chemical vapor deposition (MOCVD) have been employed to develop alumina thin films in order to protect thermocouples from catalytic overheating in flames and to minimize the intrusion presented to the combustion process. Alumina films obtained with a CVD process using AlCl(3) as the precursor are dense, not contaminated, and crystallize in the corundum structure, while MOCVD using Al(acetyl acetone)(3) allows the growth of corundum alumina with improved growth rates. These films, however, present a porous columnar structure and show some carbon contamination. Therefore, coated thermocouples using AlCl(3)-CVD were judged more suitable for flame temperature measurements and were tested in different fuels over a typical range of stoichiometries. Coated thermocouples exhibit satisfactory measurement reproducibility, no temporal drifts, and do not suffer from catalytic effects. Furthermore, their increased radiative heat loss (observed by infrared spectroscopy) allows temperature measurements over a wider range when compared to uncoated thermocouples. A flame with a well-known temperature profile established with laser-based techniques was used to determine the radiative heat loss correction to account for the difference between the apparent temperature measured by the coated thermocouple and the true flame temperature. The validity of the correction term was confirmed with temperature profile measurements for several flames previously studied in different laboratories with laser-based techniques.     

常压下用金属有机化学气相沉积法在HP40钢表面制备纳米氧化铝薄膜及表征

常压下用金属有机化学气相沉积法(MOCVD),以仲丁醇铝(ATSB)为前驱体、氮气为载气在HP40钢表面制备了纳米氧化铝薄膜;用光学显微镜、扫描电子显微镜及能谱仪、X射线衍射仪、原子力显微镜等研究了沉积温度等参数对氧化铝薄膜沉积速率的影响,并对其形貌进行了观察。结果表明:随着沉积温度从503K升高到713K,薄膜沉积速率从0.1mg·cm~(-2)·h~(-1)增加到0.82mg·cm~(-2)·h~(-1);当沉积温度在593～653K范围内,可获得晶粒尺寸为10～15nm的纳米氧化铝薄膜;反应的表观活化能随氮气与ATSB蒸气混合气流速增加而降低,不同的混合气流速有不同的反应级数,ATSB的反应级为0.7±0.02。     

等离子熔积快速直接成形过程宏微观连成数值模拟

建立了等离子熔积快速直接成形(Plasma Deposition Manufacturing, PDM)过程多相混态场统一模型,基于蒙特卡罗法(Monte Carlo,MC)建立热影响区(Heat Affected Zone,HAZ)晶粒长大过程的数学模型。分析了不同热源功率工艺条件下熔池温度场和流场的变化规律以及特征点的温度循环曲线,进而探究了热源功率对热影响区晶粒尺寸与分布的作用机理。对AISI316合金等离子熔积过程进行了模拟,所得的计算结果与试验结果基本一致。     

Multiphysics simulation of laser–material interaction during laser powder depositon

This work reports a theoretical and numerical study of the parameters related to the process of laser powder deposition through a lateral nozzle. For this purpose, a 3D quasi-stationary finite element model was developed analytically and implemented numerically. The proposed model estimates the shape of the melt pool depending on the process parameters including scanning speed, powder mass flow, laser power, and physical properties. Also, phase transformations and physical properties (density, thermal conductivity, and specific heat) vary as function of temperature. In addition, thermo-capillary forces and their effect on fluid flow inside the melt pool are considered. The obtained set of equations coupled through the temperature variable was solved using COMSOL Multiphysics. The results are presented and compared with previously obtained experimental data, in which chromium powder was deposited, allowing validation of the model. Finally, variations at the melt pool geometry in terms of the operational parameters are analyzed. This model aims at estimation of melt pool geometry during laser powder deposition in time reasonably short to allow for predictable process control.     

MOCVD气源输运技术研究

利用GaN MOCVD设备的气源输运系统结构,分析了单稀释MO源管路和双稀释MO源管路的工作原理及特点,提出了MO源摩尔流量的计算公式和一种零死区管路设计方案;并且把管路压差控制和气体自动补偿技术应用到了MOCVD设备中。     

液态源MOCVD控制系统研究

金属有机物化学气相淀积(MOCVD)技术是当前研制和生产先进化合物半导体材料的最主要技术。结合液态源MOCVD设备控制系统的组成与特点,给出了液态源MOCVD控制系统,该系统采用可编程逻辑控制器和触摸屏实现了整个系统的控制和管理,取得了满意的研究结果。     

电抗器减振系统计算分析

为了解决某变电站电抗器设备振动噪声过大的问题,采用有限元数值仿真方法,建立了电抗器设备的有限元分析模型,应用ANSYS软件对其进行了模态和谐响应分析,得到了设备产生振动噪声的主要原因,即电抗器基础未能隔振产生并且由低频噪声引起。由此提出了在基座和设备之间增加橡胶隔振器的改进方法,通过与原设备对比分析可以证明,改进的隔振结构减振降噪效果明显。     

真空腔体O形圈密封中燕尾槽使用的研究

为解决在真空腔体中如何利用燕尾槽进行O形圈密封的问题,首先介绍了燕尾槽在金属有机物化学气相沉积(MOCVD)设备研制中的应用,接着介绍了O形圈密封失效的准则,然后利用ANSYS商用软件对不同规格的O形圈及相应的燕尾槽建立了模型,并进行了分析和计算,最后得到了具有较高工程指导价值的结论.研究结果表明,在O形圈密封中,当密...