液态金属热输运过程的分子动力学模拟

采用分子动力学模拟方法对平板间液态金属的流动换热过程进行模拟.研究液态金属的微观热输运过程,左右两侧平板采用Cu原子作为恒温固壁,液态金属Pb处于平板间,以FCC结构为初始排列.模拟结果表明,在平板间的液态金属温度分布呈线性变化;不同温度下液态金属在恒温平板间的热输运模拟过程表明,平板间液态金属的热导率随温度的升高而增加,呈现线性变化.当在系统上施加一个重力加速度时,平板间未出现明显的自然对流,表明在微尺度下,边界阻力和粘滞力抑制了液态金属的自然对流.     

增强地热系统停止运行后温度恢复过程的数值模拟

在增强地热系统(EGS)运行过程中,干热岩(HDR)人工储层的温度会迅速下降,外界的热量补充速度远远跟不上系统热量提取的速度,同时也会对人工储层的流体压力产生巨大的影响,EGS停止运行以后人工储层温度和压力场会逐渐的恢复到初始状态。前人对干热岩开采过程中的温度场和流体压力场变化做了大量研究,但很少关注停止开采以后人工储层的温度恢复过程和流体压力场变化,而停止开采以后的温度场恢复过程对于新的地热井选址和废弃地热井的重新利用具有重要意义。利用数值模拟软件COMSOL Multiphysics建立双井EGS运行过程和停止运行之后两个阶段的二维热-孔隙流体耦合数值模型,模型考虑了放射性生热的贡献和不同热导率的影响。研究表明：在EGS运行期间,热对流是热量交换的主要方式,人工储层温度下降过程很快,19 a后EGS已经到达运行寿命,68 a后HDR人工储层已经失去开采价值。而地热开采停止以后,人工储层温度的自然恢复过程长达万年,热传导是主要的热量传递和温度恢复方式,热导率越高,人工储层温度恢复越快。     

船舶冷藏集装箱舱室内通风方式的数值模拟及实验研究

为研究风冷式冷藏集装箱在远洋运输中的船舶舱室内的通风散热问题,以舱室内的通风散热系统为研究对象,采用ANSYS-CFD软件,模拟在送风和排风两种不同通风方式下舱室内的温度分布状况,并与实验结果对比。模拟结果与实验结果具有良好的一致性。最佳通风方式被推荐,为集装船舱室通风设计提供参考。     

冷藏集装箱内温度场的数值模拟与实验

为更深入地了解货物堆码方式对集装箱内温度场的影响,以下送风20英尺机械式冷藏集装箱为研究对象,通过建立3D紊流模型,对非稳态下箱内动态温度分布情况进行模拟.在装载量不变的情况下,采用CFD模拟4种工况下的箱内温度分布情况.模拟结果表明:货物左右对称堆码方式的温度场分布情况优于货物整体堆码方式的情况;合理地控制货物堆码高度及货物与箱壁侧面间隙可以有效防止湍流现象的发生;高温区域主要出现在门端偏后处和集装箱的拐角处.模拟结果与实验结果有良好的一致性,对冷藏集装箱内货物堆码方式的选择具有指导和借鉴意义.     

液态金属中气泡上升的超声波测速实验研究与数值模拟

通过实验研究与数值模拟方法,研究氩气泡在静止非透明金属流体GaInSn中的上升运动. 实验研究使用超声多普勒测速仪测量气泡上升速度. 数值模拟使用湍流两方程模型,采用VOF方法进行界面捕捉. 气泡上升速度的实验结果和数值模拟结果符合较好. 大气泡在液态金属中的上升运动为小幅度水平方向振荡上升.     

海啸灾害的数值模拟研究

海啸的数值模拟研究在帮助理解海啸自然灾害的物理特性及预防减灾方面具有重要意义．总结了当前海啸数值模拟的常用方法,包括对它们物理特性的描述,物理过程的划分,不同过程所采用的控制方程,常用的数值模拟方法,及模拟的重点和难点．在此基础上,介绍了当 前国际上有影响力的一些海啸数值模型,及其实现方法与特点,对于研究者开展自己的研究具有借鉴意义．     

铁团簇对液态锂黏度影响的分子模拟研究

在磁约束核聚变装置中,液态锂有着广泛用途,例如包层、偏滤器等。由于液态锂具有活跃的物理化学特性,其与结构材料的相容性问题一直是核聚变领域的重要研究方向之一。目前工程上通常采用不锈钢作为液态锂回路的结构材料,锂与铁之间的相容性问题已经得到很多学者的关注。鉴于此,采用分子动力学方法对含有铁团簇的液态锂进行模拟研究,分析铁团簇对液态锂黏度的影响规律和微观机理,考察团簇尺寸、形状和体积浓度的影响。结果表明铁团簇的存在可以显著地改变液态锂的黏度,而且随着团簇尺寸的增加黏度逐渐增大。团簇形状对黏度也有一定的影响,在相同体积的条件下,表面积越大影响越大。此外,发展了纳米流体黏度计算模型,可以很好地拟合分子动力学的模拟结果。     

离子诱导水蒸气核化过程的分子动力学模拟

大气中的离子对水蒸气核化过程影响很大.本文采用分子动力学方法模拟水蒸气均相核化和离子诱导核化.利用模拟结果分析不同离子带电量对水蒸气核化过程的影响.结果显示,3种情况模拟过程均经历3个阶段:诱导阶段、稳定核化阶段和聚并阶段.离子存在时,水蒸气成核过程诱导阶段缩短,核化速率增大,临界团簇尺寸减小,核化更容易发生.正二价离子比正一价离子对核化过程的影响更大.最后,利用团簇微观结构解释了模拟结果.     

DNA与B-PDEAEA自组装过程的分子动力学模拟

通过分子动力学模拟,研究DNA/B-PDEAEA纳米颗粒的自组装过程。模拟结果表明,在自组装过程中静电相互作用是主要驱动力;在相同氮磷比的条件下,随着DNA碱基对数目的增加,更易于形成稳定的纳米颗粒。在相同碱基对数目的条件下,随着氮磷比的增加,更趋向于形成稳定的纳米颗粒。     

钻孔石墨烯用于氢气和氮气分离的分子动力学模拟

利用分子动力学模拟方法,发现不同孔径的钻孔石墨烯对氢气和氮气有很好的分离性. 当挖去了10个碳原子,孔径为0.3725 nm时,分离效率可以达到100%. 由结果可以预见,钻孔石墨烯将会在气体分离和纯化方面有应用潜力.     

固体材料导热系数的分子动力学模拟

采用分子动力学方法对金属和非金属材料薄膜的导热系数进行数值模拟. 非金属材料氩的粒子间相互作用势采用12/6 L-J势能模型,金属材料钨使用MEAM势能模型. 模拟结果表明,非金属材料氩的导热系数与已有实验结果符合较好,但金属材料钨的导热系数结果较实验结果小1~2个数量级. 研究结果表明,引入自由电子导热模型能较准确预测金属材料钨的导热系数变化规律.     

纳米复合隔热材料高温等效导热系数辨识方法

搭建高温瞬态热特性实验装置,测量获取某纳米复合隔热材料在290~1 090 K温度范围内的高温瞬态热特性数据。基于辐射与导热耦合传热模型和群体智能优化的遗传算法,建立随温度变化等效导热系数的辨识模型。通过数值实验验证了辨识模型的可靠性。结合真实实验测量所得高温瞬态热特性数据,辨识获取材料在290~1 090 K温度范围内的等效导热系数,介于0.027~0.043 W/（m ·K）,随温度升高呈非线性上升趋势。     

真空绝热板导热系数测量装置的设计

采用稳态平板法设计测试装置测试真空绝热板(VIP)的导热系数.采用可调功率的恒温器,以水为冷源,在不同的功率下试验,得到比较精确的测试结果.该试验装置可以检测出厂的VIP的低温性能和使用过的VIP的老化程度,试验结果对厂家有一定的参考价值.     

纳米流体液滴撞击固体壁面的实验和模拟研究

液滴撞击固体壁面现象常见于动力机械、喷雾冷却和薄膜材料沉积制备等工业生产中。将石墨烯和碳纳米管作为分散颗粒,应用超声波分散技术制备均匀性与稳定性良好的树脂基纳米流体。利用高速摄像技术,研究纳米流体液滴撞击固体壁面的动力学行为。基于有限元法,通过修正的幂律黏度模型耦合纳米流体的剪切变稀特性,采用水平集方法捕捉相界面的移动,建立纳米流体液滴撞击固体壁面的数值模型。模拟结果与实验结果较好一致,验证了数值模型的正确性与准确性。研究发现实验配制的纳米流体表现出非牛顿剪切变稀特性,纳米颗粒的加入抑制了液滴撞击固体壁面过程中的铺展和回缩行为。随着幂律指数m的减小,液滴撞击固体壁面后的铺展范围变大。随着表面张力的增大,液滴的无量纲直径在铺展阶段无明显变化,但在回缩阶段逐渐减小。     

球床式高温气冷堆堆芯三维建模及稳态热工水力分析

准确可靠的反应堆热工水力分析对球床模块式高温气冷堆的设计及安全运行具有重要意义。基于氦气冷却剂在高温气冷堆堆芯的流动和传热进程,利用CFD软件构建高温气冷堆堆芯的三维耦合模型,模拟计算额定工况下氦气冷却剂在堆芯内的流动和传热过程,并将计算结果与使用THERMIX软件的计算结果进行对比。结果表明：在额定工况下三维模型的稳态计算结果与THERMIX计算数据吻合,相对误差小于1%,三维模型可用于模拟堆芯的冷却剂温度分布情况。研究结果可为后续开展高温气冷堆的堆芯旁流等复杂热工水力现象的分析奠定基础。     

低温等离子体联合光催化减少船舶柴油机模拟烟气中NOx排放的实验

为减少船舶柴油机模拟烟气中NO_x的排放,将低温等离子体技术与光催化技术联合。通过实验研究2种技术单独及联合使用时影响NO_x排放的因素和反应机理。结果表明:采用低温等离子体技术时NO的脱除率随放电电压的增大而提高,随气体流速、NO初始体积分数和O_2体积分数的增大而降低,该技术对高体积分数NO的脱除更有优势;采用光催化技术时NO的脱除率随紫外灯功率和O_2体积分数的增大而提高,随气体流速和NO初始体积分数的增大而降低,该技术更适合处理低体积分数、低流速气体。在流速1 L/min、O_2体积分数4%、放电电压14 kV、紫外灯功率15 W的工况下,采用联合处理技术时NO的脱除率达65%~75%,脱除效果优于单独使用低温等离子体技术和光催化技术的效果。     

电导法测定黄土-古土壤序列易溶盐含量的方法学研究

尝试使用电导法测定黄土-古土壤序列中的易溶盐总量.着重考察配制溶液时的水土比例、溶解时间等具体实验条件对测试结果的影响.当水土比固定时,若溶解时间增加,电导率也随之增加;溶解时间固定时,随着水土比的增加,电导率则逐渐降低.水土比变化对电导率测量值的影响较震荡时间更高,是最重要、需要最先确定的实验条件.为了尽可能保证易溶盐溶解、避免难溶盐参与溶解,建议测定黄土-古土壤序列电导率时,使用5:1的水土比;选择至少10 min的震荡时间,30 min为最优.若样品年代较早,或地理位置偏东南,则建议更长的震荡时间.