常规流场和交指型流场的质子交换膜燃料电池传热传质三维模拟

针对常规流场和交指型流场的质子交换膜燃料电池提出了三维非等温数学模型。模型详细考虑了电池内部的传热、传质和电化学反应，重点考察了多孔介质内的组分传递和膜内水的电渗和扩散作用，对氧气传递限制和膜内水迁移对电池性能的影响进行了分析和讨论。结果表明，流道的交指型设计加强了气体在多孔介质内的质量传递，提高了电池的输出性能，但相应地，阴极催化层界面水分的减少也使得膜的水合程度降低，这就需要更有效的水管理来防止膜脱水。     

多孔介质有效导热系数的实验与模拟

应用实验与数值模拟相结合的方法研究了多孔介质的有效导热系数.将分形理论与孔道网络模型相结合的分形孔道网络模型用于研究多孔介质的有效导热系数,为太阳池储热、地源热泵传热、食品干燥等方面打下了基础.模拟计算结果与实验结果吻合较好,证明了分形孔道网络模型适用于计算多孔介质的有效导热系数.研究了孔喉比、配位数、垂直热流方向喉道比例、喉道长度、孔隙率、固体骨架导热系数(K.)及流体导热系数(Kf)等多方面对多孔介质有效导热系数的影响.结果表明,垂直热流方向喉道会增大多孔介质的热阻,降低多孔介质的有效导热系数.当K8大于Kf时,随着孔喉比的增大以及喉道长度的减小,多孔介质的有效导热系数越大.当平行热流方向喉道数目相等时,多孔介质的有效导热系数随着配位数的减小而增大;当垂直热流方向喉道数目相等时,多孔介质的有效导热系数随着配位数的增大而增大.     

太阳池的热盐双扩散模型及性能分析

建立了太阳池热盐双扩散数值模型,模拟结果与实验值对比,吻合较好。讨论了提热过程对太阳池热盐特性的影响规律,在提热速率不破坏NCZ稳定性的前提下,随着提热量的增大,热损失和盐损失都减小。热损降低,太阳池热效率提高;而盐损失降低,则利于NCZ内盐梯度的保持。模拟了太阳池受池底热损影响的热盐扩散规律。Soret通量所占总通量的比值在提热量和池底热损较小的情况下最大超过10%,因此Soret效应引起的盐扩散对总盐扩散起着不可忽视的作用。     

基于群体智能算法的换热网络同步最优综合

换热网络同步综合方法一般需要建立复杂的混合整数非线性数学规划模型,该模型具有非凸、非线、不连续的特点,属于最难求解的一类NP-hard问题,应用传统的优化算法很难确定其全局最优解,尤其是对大规模换热网络综合问题,甚至无法在合理时间内接近全局最优的局部最优解。针对换热网络同步综合问题,提出基于群体智能算法的分层优化策略,外层采用离散粒子群算法与遗传算法相结合的混合群体智能算法优化换热网络结构,内层在结构变量给定条件下利用改进粒子群算法优化冷热物流分流比与换热负荷。两个典型算例研究证明了该方法能以较高的效率和稳定性得到较好的优化结果。     

锥形风幕风机流场的实验研究

推出一种新型除尘风机———锥形风幕风机。它不同于普通风机,风幕风机在同一轮毂安装有角度相反的2套动轮,外动轮产生的正压射流和内动轮产生的负压汇流叠加形成锥形风幕流场,将污染区域封闭其中,抑制了瓦斯和粉尘的扩散。通过实验测试,验证了风机流场的存在及其合理性。实验证明:风幕风机的有效吸程比普通抽出式风机增加了8～12倍,对呼吸性粉尘的治理效果尤为明显。     

自然流动条件下竖直阴燃的传播和气体成分

实验研究了在自然流动条件下竖直燃料床的阴燃过程，得出了阴燃的传播和气体成分与多种因素之间关系的规律，实验表明在自然流动的条件下生物质燃料阴燃的传播速度很慢，大约0．1－0．9mm/min；阴燃过程有大量的可燃气，特别是CO通常在10％左右；在阴燃向明火转捩前可燃气成分很高，可以超过40％。这些规律对改进燃池和分析生物质气化炉都是需要的。     

空隙率变化及填充床表面下沉对阴燃烧传播的影响

假定阴燃过程中,活性物,焦炭和灰三种物质的密度是恒定的,但它们各自占固体质量的份额随阴燃而改变,确定了阴燃过程固体颗粒的体积收缩速率及填充空隙率变化数学模型,对上方具有空气掠过的水平纤维质填充床,从点火到稳态传播的阴燃过程进行了模拟计算。计算结果表明,空隙率随阴燃过程增大,从而加快了阴燃传播速度,提高了其峰值温度,水平填充床表现上深所引起的固－固辐射换热在阴燃模拟计算中则可以忽略不计。     

苦卤太阳池池水的太阳辐射透射率与浊度的实验研究

在较大浊度范围内进行了太阳辐射透射率实验。实验表明浊度对太阳能在水中的辐射透射影响很大,浊度为8.1ntu的苦卤在水下50cm太阳辐射透射率仅为0.08。进行了苦卤的降浊处理和降浊后苦卤中浮游藻类的再滋生实验。实验表明絮凝降浊对苦卤中藻类的生长有一定的抑制作用,但经过一段时间可能会突然迅速滋生蔓延,并使太阳池内的浊度大幅增加。进行了苦卤太阳池水浊度的研究实验,发现苦卤水中的浊度并不向上层扩散,故不必对底层的苦卤进行降浊处理;发现尘土落入纯盐水中可较快沉降,而在苦卤中沉降速度很慢,很难自然澄清。     

质子交换膜燃料电池双层扩散层特性三维分析

针对直流道质子交换膜燃料电池提出一种混合的两相三维非等温数学模型,考虑了液态水在多孔介质内的毛细流动和分布,分析了双层扩散层结构及碳纤维特性对电池性能的影响。结果表明,扩散层第一层（靠近催化层）厚度对质子膜电导率和气体传递特性有着相互制约的影响,需进行优化;在一定范围内,扩散层第一层碳纤维直径的减小可提高质子膜电导率,有利于电池性能的改善;在保持其他参数不变的前提下,应尽可能提高多孔介质的憎水性和孔隙率以提高电池输出性能。     

通风实验管路的风机研制与测试分析

介绍了通风实验管路的风机研制与测试分析 ,解决了科研试验重点内容 -扇风机的性能测试问题、通风管路的动力模拟及相关通风研究课题的流场测试等问题。该风机既可用作科研试验装置 ,又能满足形象直观的煤矿培训需要