基于三周期极小曲面结构的高密度储热器蓄放热特性研究

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作者 夏天炜 王谙词 +2 位作者 句子涵 孙晓霞 胡定华 《化工学报》 北大核心 2025年第7期3605-3614,共10页

基于三周期极小曲面(TPMS)结构的流道设计具有复杂的几何构型和较大的换热面积,能显著强化流场扰动以提升换热性能。针对高储热功率等极端应用需求提出了基于TPMS结构的三通道高效相变储热换热器设计方案,并采用数值模拟方法,以传热系数... 基于三周期极小曲面(TPMS)结构的流道设计具有复杂的几何构型和较大的换热面积,能显著强化流场扰动以提升换热性能。针对高储热功率等极端应用需求提出了基于TPMS结构的三通道高效相变储热换热器设计方案,并采用数值模拟方法,以传热系数、Nusselt数、单位长度压降、摩擦系数、归一化换热评估参数j因子以及归一化综合性能评估参数η因子等为评估标准,对比分析不同构型的换热、流阻以及储热特性。结果表明:换热与流阻性能均随着孔隙度的增大而提升,同一孔隙度下Diamond型结构的传热系数更高,而Schwarz型结构的Nusselt数更高;储热密度随孔隙度的增大而下降,但储热功率密度随孔隙度的增大而提升,Schwarz型85%孔隙度结构的储热功率密度高达185.6 MW·m^(-3)。研究结果可为设计新型高效潜热储热系统提供参考。 展开更多

关键词 计算流体力学 对流 传热 三周期极小曲面 相变储热

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Mg/PTFE/Viton富燃烟火剂凝聚相燃烧产物的实验和数值分析 被引量：3

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作者 章康康 韩玉阁 +1 位作者 任登凤 朱晨光 《燃烧科学与技术》 CAS CSCD 北大核心 2021年第5期521-528,共8页

为研究镁/聚四氟乙烯/氟橡胶(MTV)富燃烟火剂的凝聚相燃烧产物,利用扫描电子显微镜和X射线能谱仪对收集的产物进行了定性定量分析,同时使用高速摄影仪记录燃烧过程.为获得凝聚相产物的组分分布特性,建立了三维稳态燃烧流动模型.研究结... 为研究镁/聚四氟乙烯/氟橡胶(MTV)富燃烟火剂的凝聚相燃烧产物,利用扫描电子显微镜和X射线能谱仪对收集的产物进行了定性定量分析,同时使用高速摄影仪记录燃烧过程.为获得凝聚相产物的组分分布特性,建立了三维稳态燃烧流动模型.研究结果表明:Mg的凝聚相燃烧产物包括MgF2和MgO,MgF_(2)为主要燃烧产物且分布在燃面附近的无氧燃烧核心区,并大多聚集成粒径为3~5μm的球形团聚体,MgO位于外围的有氧燃烧扩散区,且大多呈现白色絮状结构. 展开更多

关键词 MTV烟火剂 凝聚相产物 组分分布 数值模拟

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纳米流体液滴瞬态蒸发速率影响因素实验研究 被引量：1

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作者 胡均宜 胡定华 +1 位作者 金铭 刘锦辉 《南京理工大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第2期230-236,共7页

为了提升喷雾冷却等液滴蒸发应用过程的瞬态蒸发速率,该文探究纳米颗粒的加入对液滴瞬态蒸发特性的影响规律。通过可视化实验研究了水基CuO、Al_(2)O_(3)纳米流体液滴在加热铜基板上的瞬态蒸发速率,测量了液滴蒸发过程中接触角、接触半... 为了提升喷雾冷却等液滴蒸发应用过程的瞬态蒸发速率,该文探究纳米颗粒的加入对液滴瞬态蒸发特性的影响规律。通过可视化实验研究了水基CuO、Al_(2)O_(3)纳米流体液滴在加热铜基板上的瞬态蒸发速率,测量了液滴蒸发过程中接触角、接触半径等形态参数随时间变化关系,并分析了纳米颗粒质量分数、基板加热温度对纳米流体液滴瞬态蒸发速率的影响规律。实验结果表明:纳米颗粒的加入有利于提升液滴蒸发速率,当基板温度为45℃时,与纯水液滴瞬态蒸发速率单调递减规律不同,2%质量分数的纳米流体液滴的瞬态蒸发速率随时间呈现先降低后升高的变化规律;在较高基板温度(60℃、75℃)时,纳米颗粒对液滴瞬态蒸发速率提升作用并不是随着颗粒浓度的增加而一直增加。实验发现1%质量分数纳米流体液滴蒸发速率要高于0.1%与2%质量分数液滴。 展开更多

关键词 蒸发 纳米流体液滴 瞬态蒸发速率 颗粒质量分数

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高原环境对车辆动力舱温度场及红外特性影响研究 被引量：1

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作者 李耀宗 任登凤 韩玉阁 《兵器装备工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第3期17-25,共9页

高原环境下,发动机、冷却系统等部件的运行状况发生较大变化,对动力舱室热环境产生影响,给目标的红外特性预测带来困难。对高原环境下动力舱及内部柴油机的运行状况进行仿真,采用GT-POWER软件建立一维传热模型,对柴油机在西藏贡觉县运... 高原环境下,发动机、冷却系统等部件的运行状况发生较大变化,对动力舱室热环境产生影响,给目标的红外特性预测带来困难。对高原环境下动力舱及内部柴油机的运行状况进行仿真,采用GT-POWER软件建立一维传热模型,对柴油机在西藏贡觉县运行时的状况进行模拟,并将结果与高原环境下三维目标温度场模型进行耦合,获得动力舱的三维温度场分布情况。基于此建立目标红外辐射特征模型,对动力舱的辐射特性进行计算。结果表明:相较于平原地区,高原地区柴油机的燃烧状况较差,功率及扭矩分别降低160 kW和782 N·m,有效燃油消耗率增大46 g/(kW·h);动力舱室表面温度有不同程度降低;排烟及周围部位的温度场及红外特征更为明显。 展开更多

关键词 高原环境 发动机 GT-POWER 温度场 红外特性

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Al2O3纳米流体液滴蒸发特性的数值模拟研究 被引量：5

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作者 金铭 胡定华 +1 位作者 李强 范德松 《化工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第11期4199-4206,共8页

纳米流体液滴蒸发现象在电子设备冷却、喷墨打印以及医学检测等领域都有广泛应用。为了研究水基Al2O3纳米流体液滴的蒸发特性,建立了纳米流体液滴蒸发的二维瞬态模型,考虑了纳米颗粒输运行为以及液滴内部流动的影响,并采用任意拉格朗日... 纳米流体液滴蒸发现象在电子设备冷却、喷墨打印以及医学检测等领域都有广泛应用。为了研究水基Al2O3纳米流体液滴的蒸发特性,建立了纳米流体液滴蒸发的二维瞬态模型,考虑了纳米颗粒输运行为以及液滴内部流动的影响,并采用任意拉格朗日-欧拉法(ALE)捕捉气液运动界面。基于所建立的模型,分析了水基Al2O3纳米流体液滴内部Marangoni流、纳米颗粒初始浓度以及基板温度对纳米流体液滴蒸发特性的影响规律。结果表明,液滴内部Marangoni流会影响气液界面温度分布和蒸发速率。由于液滴内部纳米颗粒浓度分布和气液界面温度发生变化,纳米流体液滴的蒸发速率随着纳米颗粒初始浓度和基板温度升高而增加。 展开更多

关键词 纳米流体 氧化铝 蒸发 数值模拟 颗粒浓度

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地面目标红外建模缺失参数反演与模型验证方法 被引量：4

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作者 隋钧铖 任登凤 韩玉阁 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2022年第10期85-96,共12页

地面目标红外辐射特性建模需要比较完备的参数,针对非合作方目标,许多相关参数较难或者无法通过测试的方法直接获取,参数的缺失给目标红外辐射特性预测带来了很大困难。目标的红外测试数据可以认为是包含所有参数及所处环境在内的信息... 地面目标红外辐射特性建模需要比较完备的参数,针对非合作方目标,许多相关参数较难或者无法通过测试的方法直接获取,参数的缺失给目标红外辐射特性预测带来了很大困难。目标的红外测试数据可以认为是包含所有参数及所处环境在内的信息综合作用的结果,因此可以利用目标的测试数据反演某些重要的缺失参数。针对冷静态目标,首先分析地面目标建模可能的缺失参数,通过调研及专家知识等预估缺失参数取值区间,基于灵敏度理论和正交试验法研究缺失参数对目标特性的影响程度,确定主要缺失参数,包括材料厚度、材料表面太阳吸收率和发射率。然后基于地面目标仿真数据或实测数据,结合共轭梯度法提出地面目标红外建模缺失参数反演与模型验证方法,最后通过两个实例对该方法进行了验证。结果表明:利用该方法反演缺失参数后的典型测点计算温度与实际温度变化特性高度一致,不同时刻的温度数值误差最高不超过2 K。研究表明:该方法具有较好的准确性,未来可推广应用到非合作目标红外建模缺失参数反演与红外辐射特性预测研究中。 展开更多

关键词 地面目标 红外辐射特性 缺失参数 反演及验证

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基于泡沫铜骨架高导热复合相变储热材料的热性能研究 被引量：2

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作者 林伯 句子涵 +1 位作者 胡定华 李强 《材料导报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第S01期29-33,共5页

八水氢氧化钡(Ba(OH)_(2)·8H_(2)O)是低温相变材料(0~200℃)中相变潜热最高的相变材料,但因为其稳定性差、导热系数低,限制了它在相变储热领域进一步发展。在八水氢氧化钡中添加纳米氧化铜与羟乙基纤维素制得了改性八水氢氧化钡,... 八水氢氧化钡(Ba(OH)_(2)·8H_(2)O)是低温相变材料(0~200℃)中相变潜热最高的相变材料,但因为其稳定性差、导热系数低,限制了它在相变储热领域进一步发展。在八水氢氧化钡中添加纳米氧化铜与羟乙基纤维素制得了改性八水氢氧化钡,并在此基础上将改性八水氢氧化钡填充进泡沫铜中制得泡沫铜/改性八水氢氧化钡定型复合相变材料。实验研究发现,加入0.2%(质量分数)纳米氧化铜、0.5%(质量分数)羟乙基纤维素时,改性八水氢氧化钡热性能最好,过冷度为0.5℃,无相分离现象,对比纯八水氢氧化钡相变潜热仅下降3.6%。改性八水氢氧化钡/泡沫铜复合相变材料导热系数为12.4 W/(m·K),是纯八水氢氧化钡导热系数的10.3倍,此定型复合相变材料兼具良好的稳定性与高导热性能。 展开更多

关键词 复合相变材料 八水氢氧化钡 相变潜热 导热系数

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MTV富燃烟火剂低压燃烧特性分析

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作者 章康康 任登凤 +1 位作者 朱晨光 韩玉阁 《燃烧科学与技术》 CAS CSCD 北大核心 2023年第4期397-405,共9页

为研究镁/聚四氟乙烯/氟橡胶(MTV)富燃烟火剂在低压环境下的燃烧特性,建立了MTV烟火剂三维燃烧流动数值模型,采用9步简化反应机理耦合涡耗散概念燃烧模型描述有氧燃烧反应动力学过程.通过CO_(2)激光点火低压燃烧实验结果验证了模型的合... 为研究镁/聚四氟乙烯/氟橡胶(MTV)富燃烟火剂在低压环境下的燃烧特性,建立了MTV烟火剂三维燃烧流动数值模型,采用9步简化反应机理耦合涡耗散概念燃烧模型描述有氧燃烧反应动力学过程.通过CO_(2)激光点火低压燃烧实验结果验证了模型的合理性.结果表明:压力降低和Mg含量增加均会造成火焰温度降低;Mg氟化反应产物MgF2的分布核心与火焰高温区重合,低压下核心面积减小并向燃面移动;由于氧气分压降低,压力对Mg氧化反应速率的影响更明显. 展开更多

关键词 MTV烟火剂 燃烧特性 数值模拟 组分分布

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复合梯度楔形表面上液滴自输运特性的数值研究

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作者 高芳 郑佳宜 +1 位作者 李准 余延顺 《表面技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第11期405-411,422,共8页

目的提高表面液滴的自输运速率。方法在表面引入润湿梯度和楔形形状,基于VOF模型(流体体积模型)对表面液滴运动进行数值研究,并建立一种适用于润湿梯度和楔形图案联合的模型,分析润湿梯度和楔形角度对液滴位移的影响。结果润湿梯度越大... 目的提高表面液滴的自输运速率。方法在表面引入润湿梯度和楔形形状,基于VOF模型(流体体积模型)对表面液滴运动进行数值研究,并建立一种适用于润湿梯度和楔形图案联合的模型,分析润湿梯度和楔形角度对液滴位移的影响。结果润湿梯度越大,液滴受不平衡的表面张力越大,液滴移动速度越快。润湿梯度为15(°)/mm表面上液滴的平均速度比10、5(°)/mm润湿梯度的表面分别快42.3%和130%。楔角越大,加速阶段的液滴移动速度越快,但会越早失去驱动力而停止移动,而楔角越小,液滴移动位移越大。液滴在40°楔角表面最先停止运动,在20°楔角表面位移比30°和40°楔角表面分别远10.3%和32.3%。联合润湿梯度和楔形图案后,15(°)/mm表面上的液滴在20°、30°、40°和20°楔角表面上的液滴在15、10(°)/mm下均能运动到计算模型出口,且15(°)/mm、40°楔角表面液滴的平均速度达到292 mm/s,比单一梯度表面增长37.7%,比单一楔形图案表面(20°)增长175.5%。结论通过调节润湿梯度和楔形角度,可有效控制液滴移动速度。联合润湿梯度和楔形图案的复合梯度楔形表面能同时减小润湿性范围瓶颈和楔形形状制约,提高表面液滴的移动速度和距离。研究结果将有助于设计高效的液滴输运功能表面,并可将其扩展到冷凝装置、微流体装置和药物检测等领域。 展开更多

关键词 润湿梯度 界面张力 楔形 自输运 两相流 数值模拟

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风驱雨与湿热耦合作用下的地面目标表面温度计算模型

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作者 苏新迪 韩玉阁 任登凤 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2023年第10期29-41,共13页

天气环境变幻莫测,阴雨天气更是不可避免,研究地面目标表面热特征可以更好地服务于热红外探测与热红外制导,提高目标定位的准确性。阴雨天气条件下地面目标表面降雨分布受降雨、风力影响;地面背景受透水材料的水分吸收及蒸发带来的潜热... 天气环境变幻莫测,阴雨天气更是不可避免,研究地面目标表面热特征可以更好地服务于热红外探测与热红外制导,提高目标定位的准确性。阴雨天气条件下地面目标表面降雨分布受降雨、风力影响;地面背景受透水材料的水分吸收及蒸发带来的潜热影响,致使地面目标表面的热特征具有不确定性。文中将空气流动模型、辐射换热模型、风驱雨模型和湿热耦合模型相结合,在开源平台Open FOAM提出了一种集成考虑风驱雨与湿热耦合的地面目标表面温度计算模型,研究阴雨天气条件下地面目标表面的热特征以及降雨强度和风向对目标表面温度特性的影响。结果表明:利用该集成计算模型计算目标表面温度的模拟值与热电偶实测值变化趋势高度一致,数值计算24 h各表面的平均绝对误差为0.95 K;存在降雨的时刻目标表面的温差较小,受降雨与风向的影响,目标的迎风面因降雨捕获率较高,温度通常低于背风面温度;降雨强度、风速风向发生改变均会影响目标表面降雨捕获率分布,从而影响表面温度特征分布。研究表明该方法具有可靠性和较好的精确性,可为阴雨天气条件下复杂地面目标的热特性分析提供方法支撑。 展开更多

关键词 雨 地面目标 风向 降雨强度 热特征

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氧化铝纳米流体液滴瞬态蒸发速率的演化特性分析

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作者 李钰璨 胡定华 刘锦辉 《化工进展》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第7期3493-3501,共9页

以氧化铝纳米流体液滴为研究对象,本文建立了基于任意拉格朗日-欧拉(ALE)法的液滴蒸发瞬态模型,对液滴蒸发过程中蒸汽浓度、纳米颗粒浓度、温度等进行多物理场耦合,并考虑了Marangoni流对液滴蒸发的影响,同时研究还结合蒸发实验可视化结... 以氧化铝纳米流体液滴为研究对象,本文建立了基于任意拉格朗日-欧拉(ALE)法的液滴蒸发瞬态模型,对液滴蒸发过程中蒸汽浓度、纳米颗粒浓度、温度等进行多物理场耦合,并考虑了Marangoni流对液滴蒸发的影响,同时研究还结合蒸发实验可视化结果,分析了氧化铝纳米流体液滴的瞬态蒸发速率随时间的演化规律,讨论了颗粒体积分数和基板温度对蒸发模式的影响。结果表明,在液滴蒸发过程开始时,纳米流体液滴保持定接触半径蒸发模式,气液界面面积逐渐减小,瞬态蒸发速率也呈逐渐减小的趋势;当颗粒体积分数增大至26%时,瞬态蒸发速率曲线达到驻点;蒸发接近完全时,由于Marangoni流影响了内部流场、强化了内部传热,且液滴在已沉积在基板上的颗粒表面形成液膜,瞬态蒸发速率迅速增大。 展开更多

关键词 蒸发 数值模拟 传热 纳米流体 液滴

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