陈阳
,
冯妍卉
,
李威
,
张欣欣
工程热物理学报
采用非平衡态分子动力学方法模拟了含有掺杂缺陷的碳管的导热系数,分析了不同缺陷原子、缺陷浓度,环境温度、碳管手性以及长度等对导热系数的影响.结果表明,掺杂硼、氮和钾原子导致碳管整体导热系数显著下降;由于掺杂原子的影响,碳管温度在掺杂缺陷处出现间断性跳跃;对于手性不同的碳管,扶手椅型碳管对掺杂缺陷最为敏感,导热系数下降幅度最大;当环境温度增加时,含有掺杂缺陷碳管导热系数先增大后减小;当碳管长度增加或管径减小时,含有掺杂缺陷碳管的导热系数随之增大.
关键词:
碳纳米管
,
导热系数
,
掺杂
,
缺陷效应
,
分子动力学
张欣欣
,
张安强
,
冯妍卉
,
刘健
,
张长青
,
于振东
钢铁
焦化产业作为高能耗、高污染产业,具有巨大的节能减排潜力。以焦炉物料平衡和热平衡计算为基础,计算焦炉的热效率,对焦炉的能耗进行分析。采用回收焦炭显热的干熄焦技术、荒煤气余热利用技术和以焦炉废气余热为热源的煤调湿技术,以充分利用焦炉支出热,达到节约能源、改善环境、提高经济效益、降低炼焦耗热量和提高焦炉生产能力的目的。
关键词:
焦炉
,
物料平衡
,
热平衡
,
干熄焦
,
荒煤气余热
,
煤调湿
,
余热利用
金珂
,
冯妍卉
,
张欣欣
,
王明登
,
杨俊峰
,
马小波
钢铁
基于焦炉蓄热室的结构特点以及内部的流动过程,以质量守恒定律和动量守恒定律为基础,建立了焦炉蓄热室的小烟道及斜道区域的三维数理模型.利用数值模拟的方法对模型进行求解,揭示了蓄热室内气体流动的规律,计算出小烟道区域的相对压力分布以及篦子砖出口处和斜道出口处的气体流量分布.研究结果表明:从机侧到蓄热室中心处,相对压力值逐渐增大.在相同规格条件下,靠近蓄热室中心处的篦子砖出口流量偏大.由于结构的对称性,焦侧蓄热室的流量分布规律与机侧蓄热室的规律一致.合理的布置篦子砖规格有利于蓄热室长向加热均匀性.从机侧到焦侧,斜道出口的流量呈逐渐增大的趋势.而两侧炉头因其散热量比较大,故其气体流量较之中部立火道有所增大.
关键词:
焦炉
,
蓄热室
,
小烟道
,
斜道
,
数值模拟
黄丛亮
,
冯妍卉
,
张欣欣
,
李静
,
张琳
,
王戈
工程热物理学报
本文首先使用Callaway热导率模型对SiO_2纳米颗粒的热导率进行了近似计算,然后耦合堆积纳米孔隙内的导热和辐射、颗粒接触热阻,基于颗粒堆积单元结构模型的一维传热分析,最终推导得到了颗粒堆积有效热导率关于颗粒直径和温度、堆积孔隙率、颗粒热导率、气相热导率、辐射传热和接触热阻的关系式,并用该式进行了相关讨论。研究结果表明,对于纳米颗粒堆积,界面接触热阻不容忽略;在低孔隙率和颗粒不参与辐射的条件下,由于受到接触热阻的影响,存在最佳孔隙率（或密度）使得堆积热导率存在最大值。
关键词:
纳米颗粒堆积
,
接触热阻
,
有效热导率
,
二氧化硅纳米粉末
聂红
,
冯妍卉
,
张欣欣
,
张燎原
工程热物理学报
针对二元合金凝固的微观偏析现象建立一维平面枝晶模型,考虑溶质在固相中有限扩散,液相完全扩散的情况.通过模拟计算,比较分析了Al-Cu和Fe-C合金微观偏析的特点,并讨论了不同凝固速度以及溶质扩散系数随温度变化与否对微观偏析的影响.分析结果表明,温度场的影响是不可忽略的,应该在研究中予以考虑.
关键词:
二元合金
,
枝晶凝固
,
微观偏析
,
数值模型
林蔚
,
冯妍卉
,
金珂
,
张欣欣
,
王明登
,
杨俊峰
钢铁
doi:10.13228/j.boyuan.issn0449-749x.20140317
针对多点供热式焦炉的结构特征以及工艺特点，建立了描述其内部流动、传热以及燃烧等过程的燃烧室-炭化室三维非稳态数理模型，并进行了数值求解；考察了多点供热方式下的高向加热均匀性以及NO的生成量，与传统下喷式单点供热方式进行了对比分析；并进一步针对装炉煤的水分、堆密度和初始温度，空气和高炉煤气分级数目，以及废气循环倍率等操作参数开展了正交试验模拟分析。研究结果表明：采用分级燃烧技术，有效提高了焦饼的高向温度均匀性，使其在大规模生产的同时，保证了焦炭的质量；同时，较之传统单点供热焦炉，有效改善了局部燃烧温度过高的现象，使NO体积分数明显减少；废气循环倍率、装炉煤堆密度对焦炉生产的影响最为显著。这对焦炉的大型化、高效节能以及清洁生产有一定的指导作用。
关键词:
多点供热
,
焦化
,
正交试验方法
,
数值计算
彭佳
,
冯妍卉
,
李威
,
张欣欣
工程热物理学报
本文以Stone-Wales(SW)缺陷对碳纳米管热导率的影响为研究内容,采用非平衡态分子动力方法,模拟计算存在一个或多个SW缺陷的碳纳米管的轴向温度分布和热导率,并与无缺陷完整碳纳米管进行比较,开展缺陷效应分析,考察了缺陷浓度、碳管长度、碳管手性以及环境温度等因素的影响.模拟结果表明,由于缺陷存在,碳管轴向温度分布在缺陷处产生非线性的间断性跳跃,局部热阻增大.相对完整无缺陷碳管,含有SW缺陷的碳管热导率显著下降;随着缺陷数目的增加,碳管热导率下降的幅度增大.无论是否存在缺陷,锯齿型碳管的热导率通常小于扶手椅型的碳管,而长碳管的热导率通常大于短碳管;相对于锯齿型/长碳管,扶手椅型碳管/短碳管对SW缺陷更为敏感.
关键词:
碳纳米管
,
热导率
,
Stone-Wales缺陷
,
分子动力学
,
缺陷效应
冯黛丽
,
冯妍卉
,
袁思伟
,
张欣欣
工程热物理学报
纳米粒子表面的大量空悬、不饱和键导致的高能量、不稳定性,使得颗粒之间极易自发形成团聚,限制了众多纳米特性的发挥.本文以银纳米颗粒的团聚体为研究对象,通过分子动力学模拟其熔化行为,采用势能-温度法获得熔点.结果表明,由于团聚,颗粒间形成了“颈部”结构,导致颗粒比表面积降低,进而引起熔点升高;相较于大颗粒团聚,极小颗粒间容易聚合成一个近似立方整体,有可能获得更高的熔点.通过X射线衍射及透射电镜对银纳米粉末进行表征,验证了团聚体的存在.采用热重 差式综合热分析仪对粉体的熔点进行了测量,与模拟结果吻合较好.
关键词:
纳米颗粒
,
团聚
,
熔点
,
比表面积
,
分子动力学
李岩
,
冯妍卉
,
张欣欣
,
武传松
工程热物理学报
本文建立了描述等离子弧焊接熔池相变传热与流动的三维数理模型，考虑表面张力、电磁力和浮升力的作用，并针对等离子弧焊接特点，改进组合式体积热源模型，上部采用双椭球热源，下部采用圆锥体热源。重点分析了焊接熔池形状和温度场的演变过程，熔合线的模拟形状与实验焊缝吻合，较好地呈现了焊缝的凸起和熔池宽度，验证了数学模型和热源模型的正确性。本文还进一步开展了焊接功率和焊接速度的影响分析。研究结果表明，流动对焊缝形状的影响不容忽略，而表面张力在三个流动驱动力中占主导地位；焊接功率越大，焊接速度越小，越有利于焊件焊透，数值模拟得到优化的焊接功率和速度有益于实际焊接生产质量及效率。
关键词:
等离子弧
,
焊接
,
热源模型
,
表面张力
,
熔池
