液滴撞击圆柱外表面蒸发换热的数值模拟

为进一步研究液滴撞击加热壁面过程中的破裂现象及不同参数对液滴蒸发换热的影响,采用CLSVOF方法和相变模型对液滴撞击加热圆柱外表面进行三维数值模拟.模拟过程中考虑了壁面温度、接触角以及撞击速度对液滴蒸发换热的影响.结果表明:液滴产生破裂的位置与液滴撞击壁面时的速度有关,当撞击速度较小时,破裂产生于液滴中心处;当撞击速度较大时,破裂处位于中间和边缘两部分液体之间.液滴撞击壁面后,在三相接触线和液滴破裂处附近产生了蒸汽旋涡,强化了液滴与壁面间的换热,增加了液滴侧的壁面热流密度.短时间内壁面温度对液滴蒸发量的影响较小,但撞击速度与接触角对其蒸发量的影响较大,且接触角越小,撞击速度越大,壁面平均热流密度越大,液滴蒸发量越大,有利于液滴与壁面间的换热.     

建筑环境中微生物对液滴蒸发影响的实验研究

建筑室内表面常见含不同微生物的液滴.已有研究往往将微生物液滴过度简化为纯水或盐溶液液滴,以体现环境湿度和组分中吸湿性盐离子等化学组分对蒸发速率的影响.本研究选择了通过测量浓度为107 CFU/ml的3种室内环境中的常见细菌所在液滴在室内常见表面上蒸发时的质量及接触角的变化,系统研究了细菌属种对液滴蒸发率、接触角等参数的...     

Al2O3纳米流体液滴撞击壁面的动力学行为数值研究

针对纳米流体液滴撞击固体壁面的动力学行为,建立基于相场方法描述液滴动态过程的二维数值模型,引入Kistler动态接触角模型以模拟铺展过程中液滴动态接触角变化以及三相接触线的迁移. 通过模拟分析液滴铺展因子、无量纲高度的变化研究不同纳米颗粒体积分数、惯性力和液滴直径等因素对水基Al₂O₃纳米流体液滴撞击壁面的铺展回缩过程的影响机制. 结果表明：超过一定体积分数的纳米颗粒使流体表现出明显的剪切稀化特性,增加液滴的黏性耗散,抑制液滴的铺展回缩过程;液滴撞击速度的增加会增大其撞击壁面时最大铺展直径和达到稳定状态的耗时,直径的增加使液滴振荡周期加长;体积分数为4%的纳米颗粒可以抑制上述两者带来的影响,使液滴更快到达稳定状态.     

纳米异质粒子对燃油射流喷雾特性的影响

选用平均粒径为20 nm的CeO₂纳米粒子,以油酸为表面活性剂,采用两步法配制质量浓度分别为50与100 mg/L的纳米燃油,分别称为Ce50和Ce100燃油;测量柴油和纳米燃油的密度、黏度和表面张力等基础物性参数;在高压共轨喷雾试验台上拍摄燃油射流喷雾发展过程的影像,应用Matlab软件处理影像,得到喷雾贯穿距和喷雾锥角等特性参数. 结果表明：与柴油相比,Ce50和Ce100纳米燃油的黏度分别增加了2.1%与4.7%,密度和表面张力的增加量较小. 在相同喷射压力下的不同喷雾发展时刻,纳米燃油的油束贯穿距大于柴油,喷雾锥角略小于柴油. 在背压为2 MPa、喷射压力分别为80、120和160 MPa时,与柴油相比,Ce50纳米燃油的喷雾贯穿距分别增加了1.4、1.9和2.4 mm,Ce100纳米燃油的贯穿距分别增加了2.9、2.9和3.7 mm. 随着喷射压力的提高,纳米燃油与柴油在喷雾贯穿距和喷雾锥角上的差异增大. 当燃油喷射背压增加时,油束的贯穿距缩短而喷雾锥角增大,不同质量浓度纳米燃油和柴油的贯穿距和喷雾锥角的差异有所减小.     

十字交叉型微通道内液滴形成的数值模拟研究

基于Fluent软件的流体体积分数（Fluid Volume Fraction,VOF）模型,针对十字交叉型微通道内液滴的形成过程开展了三维数值模拟研究,分别研究了连续相黏度、分散相黏度、两相界面张力系数、壁面接触角对液滴形成的影响,为实际应用提供参考。研究表明随着连续相流速的增加,液滴生成直径减少,生成频率增大;增加连续相黏度时,液滴生成直径变小,生成频率的变化则相反;当分散相黏度超过连续相黏度时,出现射流现象而不能生成液滴;液滴生成直径随两相界面张力系数的增加而增大,生成频率降低;增大壁面接触角有利于液滴的产生,且两相流速为0.01 m/s和0.02 m/s时,接触角应分别取到150°和120°才能正常生成液滴。     

硅基上端基为羧基自组装膜的制备及应用

通过液相硅烷化的方法,在硅基底上制备了端基为氰基的分子自组装膜,利用氰基水解的方法,通过改变水溶液中酸的浓度以及反应温度和反应时间,研究了氰基转化为羧基的过程.红外光谱表征结果显示:表面转化完成后,分子自组装膜在2 250 cm-1处和1 711 cm-1处羧酸中羰基吸收峰的出现,证明自组装膜的端氰基已大部分转化为羧基;同时,表面转化后硅基自组装膜表面对纯水的接触角(31.5°)较端基为氰基的自组装膜的接触角(58.1°)有所减少,说明羧基的生成使表面亲水性增加.利用Ag+和COO-之间的化学吸附和化学试剂的原位还原,在端基为羧基的自组装膜表面组装了银纳米粒子.研究结果表明,通过化学方法可以将硅基上端基为氰基的有序分子自组装膜转变为端基为羧基的有序分子自组装膜,并且该自组装膜可以用来作为制备金属纳米粒子的功能基底.     

单组分液滴在快速降压环境下传热传质过程研究

为了对降压环境下单个液滴的蒸发过程进行研究,基于气液界面的捕捉模型,建立适用于快速降压环境下单个液滴的蒸发模型,利用纯水液滴蒸发的实验数据验证该模型,分析静止纯水液滴在相变过程中的形态变化以及液滴内部速度场、蒸汽分布等随时间的变化,模拟分析不同压力环境、液滴直径、初始温度等条件对液滴中心温度及蒸发速率的影响.结果表明:...     

纳米粒子对复合化学镀镍层性能的影响

在化学镀镍溶液中添加银纳米粒子,在钢铁基体上制备Ni-P/Ag纳米复合镀层.研究了添加银纳米粒子前后镀液的镀速、镀层的厚度、镀态和热处理态的硬度变化,分析了银纳米粒子对镀层性能的影响.研究结果表明,银纳米粒子使得镀层的沉积速率加快,厚度增加,硬度提高.镀层的表面形貌也由于银纳米粒子的存在而发生了改变.     

纳米无机添加剂对聚偏氟乙烯膜的疏水性影响

使用非溶剂致相分离法制备聚偏氟乙烯(PVDF)膜,考察了不同铸膜液浓度下PVDF膜的疏水性,研究添加疏水性纳米粒子对PVDF膜疏水性的影响.结果表明:PVDF膜的疏水性随着铸膜液中PVDF含量的升高而降低,疏水性随着纳米颗粒添加量的增大而升高;当铸膜液中PVDF质量分数为10%,纳米SiO2质量分数为2.5%时,PVDF膜的接触角可达136°;当铸膜液中PVDF质量分数为10%,纳米TiO2质量分数为15%时,PVDF膜的接触角可达141°.     

高湍流设备—文丘里管在造纸工业中的应用

增加气、液两相间的传热与传质速率最有效的方法是增加气、液两相间的接触表面。文丘里管内的高速湍流过程使液体雾化成细小的液滴散布于气相中,不仅增加气液两相间的接触表面,大大加速传热和传质过程,而且使气体中的细微尘粒能和细小液滴凝聚,从而易于从气相中分离出来。文丘里管是一种利用高速气流液体雾化而获得高效率的除尘、蒸发、降温和吸收的设备,它不仅在化工、冶金工业中已得到广泛的应用,而且也是制浆造纸生产及其三废处理中不可缺少的一种高效设备。本文综合文丘里管在造纸工业中的应用,探讨提高设备效率的措施,并介绍文丘里管主要尺寸的计算。     

对流条件下环境压力对液滴蒸发的影响研究

通过建立单液滴蒸发的物理数学模型,采用数值方法研究了对流环境中压力对液滴蒸发的影响.模型中考虑了蒸发过程中液滴与周围气流物性随温度、压力的瞬态变化.在比较验证计算程序可靠性的基础上,以正庚烷燃料液滴在氮气中的蒸发为例,模拟计算了弱对流与强对流热条件下,环境压力不同时燃料液滴半径与温度的瞬态变化,分析了液滴蒸发的环境压力影响.研究结果表明,对初始温度较低的燃料液滴,压力对蒸发的影响与热环境密切相关,在不同的对流热环境中,压力的影响作用明显不同.     

正庚烷液滴对流蒸发中的膨胀与环境压力影响

为深入了解液滴蒸发过程中热环境与压力耦合效应的影响,建立考虑液滴与环境气流物性瞬态变化的物理数学模型描述球形燃料液滴的对流蒸发过程.以正庚烷液滴在氮气流中的蒸发为例,数值模拟研究了液滴膨胀与环境压力的影响.结果表明:不考虑液滴膨胀所预测的液滴寿命明显偏长;而环境压力的影响与环境温度、气流相对速度相关;在一定的热环境参数下,压力效应发生逆转;对正庚烷液滴蒸发,在较大的气流相对速度范围内,提高压力可促进液滴蒸发的环境温度下限为680~800K.本研究为燃料液滴蒸发的预测分析奠定了理论基础.     

基于P_n近似方法的消防水幕辐射传输模拟分析

水幕系统对火焰辐射衰减问题包含了气体、水滴粒子、不完全燃烧产生的炭黑粒子等吸收、散射以及液滴蒸发吸热等过程。针对此问题,本文首先采用Mie散射理论与有效介质理论相结合,建立了水滴粒子以及炭黑掺杂混合液滴的吸收散射特性参数计算模型;在此基础上,考虑燃气辐射吸收作用,采用球谐函数法构造了多层半透明水幕介质的辐射传输计算模型。利用该模型分析了载液量、液滴粒径、水滴蒸发、粒子混合等因素对辐射衰减能力的影响。     

Combustion characteristics of nanofluid fuels in a half-opening slot tube

Combustion characteristics of nanofluid fuels containing aluminum nanoparticles were investigated in half-opening slot tubes from the fundamental view. The effects of particle loading rates (0.25% and 2.5% by weight), type of base fuels (ethanol and butanol), and fuel flow rates (0.2, 0.6, and 1 mL/min) were studied in details. The combustion characteristics of the nanofluid fuels and pure based fuels were also examined to provide a comparison. Flame was unstable with reignition, stable state, nearly extinguishment repeatedly at low flow rate. At medium flow rate, flame height was increased and flame tended to be stable. At high flow rate, flame became unstable and was disturbed by the droplet forming and dripping significantly. Al atoms inside the oxide layer should be melted before the particles combustion, while Al oxide layer should be melted before the particles aggregates combustion. The effects of particles on the combustion characteristics, especially on the evaporation rate of base fuel, were discussed. The reasons for various combustion phenomena of nanofluid fuels were given, which can provide the useful guidance for the experimental research and practical applications of nanofluid fuels.     

肼类燃料液滴的亚临界——超临界蒸发/分解燃烧理论

对肼、一甲基肼、偏二甲肼的亚临界－－超临界蒸发／分解燃烧进行了研究,计算了肼类燃料滴在不同压力下液滴温度和蒸发速度的变化历程,计算了蒸发常数、传热数和传质数,其结果和实验数据是吻合的。本文不但考虑了肼类燃料滴的亚临界蒸发／分解燃烧,还考虑到了其超临界蒸发／分解燃烧,并对达到超临界工况时的界限参数进行了计算。