孙健
,
施明恒
工程热物理学报
文中建立了带有散热翅片的复合抛物面聚光太阳能PV/T空气集热器内部传热过程的一维稳态数学模型,对传热过程进行了数值模拟,对集热器热、电、(火用)和净电效率进行了计算.分析了空气质量流量、入射光强度、风速对集热器的空气温度及系统各效率的影响.结果表明:随着入射光强度的增加,空气进出口温差、热和(火用)效率是增大的,而电效率则有所降低.随着空气流量的增加,系统的净电效率和进出口温度差是降低的.通过计算可知集热器的(火用)效率在18%～11%,热效率可达65%,净电效率低于2%,并明显受空气质量流速的影响.
关键词:
聚光光电/热一体化
,
空气集热器
,
净电效率
,
火用效率
邓梓龙
,
张程宾
,
陈永平
,
张林
,
施明恒
工程热物理学报
本文采用格子Boltzmann方法和高速显微摄像装置对液液系统中的液滴合并过程进行了数值模拟和可视化实验观测,研究了液滴形貌变化及其液滴合并动力学行为,并重点分析了液滴合并过程中液桥半径随时间的变化.研究结果表明:当两液滴接触开始合并,液桥半径迅速增加至一极值,随后出现振荡波动直至稳定.在液滴合并初始阶段,存在由黏性主导向惯性主导转变的过渡区域.当液滴合并转为惯性主导阶段时,桥半径与时间的开方之间线性相关,实验与模拟得到的桥半径曲线前因数分别为0.92与1.023,两者基本一致,验证了本文所建立液滴合并数学模型正确可靠.
关键词:
液滴合并
,
流型
,
液桥半径
,
微流控
邓梓龙
,
张程宾
,
陈永平
,
施明恒
工程热物理学报
将Cantor集分形引入到微通道粗糙表面形貌的构建中,建立了粗糙微通道内气体流动的理论模型,采用格子Boltzmann方法模拟研究了表面粗糙对微尺度气体流动的影响,比较了粗糙和光滑微通道内气体流动特性.研究结果表明,气体的稀薄程度对微通道内气体流动特性有重要影响.无论通道是否光滑,随着Knudsen数的增加,微通道内气体流动Poiseuille数都将随之减小,但粗糙微通道中气动Poiseuille数大于光滑微通道.另外,粗糙微通道内的气体流动Poiseuille数受统计粗糙高度变化的影响较大,受分形维数变化的影响则较弱.
关键词:
Cantor集
,
粗糙
,
微通道
,
格子Boltzmann
吴嘉峰
,
陈永平
,
施明恒
,
肖春梅
,
张程宾
,
杨迎春
工程热物理学报
实验研究了三角形硅微通道中的流动冷凝.通道中的冷凝流型沿程主要有珠状流、环状流、喷射流和弹状-泡状流等.在同一通道中,喷射流位置随着工质流量的增大而延后;在相同蒸气入口雷诺数下,喷射流位置则随着通道尺度的增大而延后.喷射流频率随着蒸气入口雷诺数和冷凝液韦伯数的增大而增大.较小水力直径的三角形通道中的流动冷凝不稳定性较高.冷凝通道的壁面温度呈沿程下降趋势.在同一通道中,流动冷凝的平均冷凝传热系数和平均努塞尔数,皆随着蒸气入口雷诺数的增大而增大,通道尺度的减小显著强化冷凝传热.
关键词:
流动冷凝
,
硅微通道
,
流型
,
传热
刘向东
,
陈永平
,
张程宾
,
施明恒
工程热物理学报
本文基于VOF（Volume of Fluid）相界面追踪方法,建立了不可压缩W_1/O/W_2双乳液液滴动力学模型并进行了数值求解,模拟了双板平行剪切流条件下液滴在流场中的稳定变形与破碎过程。研究结果表明：液滴的稳定变形程度随着毛细数的增大而加剧,且双乳液内液滴的变形程度要明显小于液滴整体变形程度;液滴雷诺数为0.05时,存在一个0 57～0.58之间的临界毛细数,当液滴毛细数小于临界毛细数时,液滴只发生稳定变形,反之则发生破碎。
关键词:
双乳液液滴
,
剪切流
,
VOF方法
,
变形
,
破碎
王馨
,
王海
,
施明恒
,
虞维平
工程热物理学报
本文针对一维多孔介质的第一类边界条件,对高强度快速干燥条件下热质交换的普遍微分方程组进行求解.研究了高强度快速干燥过程中多孔介质内部传热传质之间的相互耦合现象以及初始边界条件的变化对热质传递的影响,为多孔介质内部温度场和湿度场的控制奠定理论基础.
关键词:
多孔介质
,
干燥
,
热质耦合
李小川
,
施明恒
工程热物理学报
多孔介质中的输运过程,如导热、渗流过程,关注的是热量从高温壁面穿过介质到达低温壁面、流体从多孔介质的边界沿孔隙流到另外一端的过程.此类现象可归结为载流子在多孔介质通道(基质或孔隙)中沿外部势差方向的运动过程.多孔介质通道具有分形特征,可以采用分形维数来描述其通道的通透性.本文基于现象的相似性特征,提出并发展了粒子在多孔介质中的方向随机行走模型,用粒子在基质中的方向随机行走过程来模拟真实的热流传输过程;根据分形统计规律得到粒子方向随机行走分形谱维数,并用其描述基质结构的连通性和方向性.研究结果表明,在孔隙率相同情况下,粒子在基质中的方向随机行走分形谱维数与有效导热系数大小有相同的变化趋势.
关键词:
分形
,
随机行走
,
多孔介质
,
导热
王江
,
施明恒
工程热物理学报
本文首次应用有内热源的多孔介质中流体流动与换热理论,对直接甲醇燃料电池中PEM中的传热过程和干涸现象进行定量研究.建立了相应的数学物理模型并进行了数值求解.计算结果表明:反映水的热容量和膜的内部产热量的两个无因次参数D和N是影响PEM中传热的主要因素;水的质量流率小和电流密度过高是造成膜干涸的主要原因.
关键词:
质子交换膜
,
干涸
,
多孔介质
,
燃料电池
李小川
,
施明恒
工程热物理学报
通过数值模拟得出面积分形维数和孔隙率相同,而孔隙结构不同的分形多孔介质的导热特性是不相同的.说明仅仅依靠孔隙率和分形维数两个参数无法有效确定多孔介质的热物理性质,寻找新的表征孔隙结构的参数是必要的.同时也说明了前人所得出的关于多孔介质的热物性的解析表达式具有一定的局限性和不确定性.
关键词:
多孔介质
,
导热
,
Sierpinski地毯
,
分形
施明恒
,
王馨
工程热物理学报
本文对快速干燥过程中多孔介质内部湿分迁移机制进行了实验研究和理论分析.实验本体是一台X-650扫描电子显微镜,实验样品分别为大蒜,胡萝卜和土豆片,提出了压力梯度作用下的毛细管通道内的挤压流动是高强度干燥过程中湿分迁移的主要机理并对单毛细管通道内的挤压流动进行了理论分析.
关键词:
干燥
,
多孔介质
,
湿分迁移
