Flow field simulation and pressure drop modeling by a porous medium in PEM fuel cells

For proton-exchange membrane fuel cells, the distribution of reactant flow in the stack is critical to the fuel cell's efficiency. The uneven distribution of reactant flow in the stack may cause poor current density, low performance, and material degradation. To understand and accurately predict the flow field in the proton-exchange membrane fuel cell system, the present study aims to develop a simple correlation to analyze the pressure drop in fuel cell stacks. The flow channel in each cell of a stack is treated as a porous medium, and a power-law model is used to approximate the porous medium momentum source term. For the stacks with fewer cell numbers, namely, 1, 5, and 10 cells, the parameters in the power law are established based on the experimental data. Then, a correlation is developed to simulate the flow and predict the pressure drop in the stack with higher cell numbers (ie, 20 and 40 cells). The simulations show that the pressure drop in each cell of a stack is almost invariable, and the average pressure drop decreases with increasing the number of cells. The flow uniformity in the stacks with different cell numbers is evaluated using the dimensionless pressure drop and the pressure drop ratios. It suggests that the lower the cell number, the more uniform the pressure drop. The developed model is conducive to efficiently designing the flow channel for a fuel cell stack with large cell numbers.     

基于汉风色典的不同色差公式的色差均匀性

为给纺织行业在纺织品贸易和质量控制等方面优选色差公式提供参考,研究了3个重要的和1个最新色差公式的色差均匀性,借助国际上色样多、视觉等距性好的汉风色典,利用X-Rite测色仪测试近2万个色样的色度参数,然后分别从向度、彩度、浓度3个方向选取3万多对相邻色样,采用MatLab编程计算4种色差并统计分析其均值、不匀率和性能因子。结果表明:不同方向不同评价指标所得结果不尽相同;在色差均匀性方面,CAM16-UCS最好,CIEDE2000_(2∶1∶1)略优于CMC_(2∶1),且二者明显优于CIELAB;在色差大小方面由小到大依次为CIEDE2000_(2∶1∶1)、CMC_(2∶1)、CAM16-UCS、CIELAB。     

催化裂化管式待生剂分配器颗粒分配特性及内部流动特性的CPFD模拟

基于CPFD(Computational particle fluid dynamics)方法，对实验室前期研究的催化裂化管式分配器内的颗粒分配特性及内部流动特性进行了数值模拟，系统研究了输送风、松动风及分配器倾斜角度对颗粒分配不均匀指数的影响，并进一步考察了输送风和松动风对分配器各出口气体流量分布及内部气 固流动特性的影响。结果表明，增大输送风量、松动风量以及分配器的倾斜角度均可以降低颗粒分配不均匀指数，但改变松动风量的效果不如改变输送风量和倾斜角度显著。分配器倾斜角存在一个最优值时，颗粒分配均匀性最佳。输送风的增大会使得颗粒出料量最高的排料口的位置逐渐向分配器的末端移动，中间排料口所流出的气体流量占比增大，末端排料口排风量占比减小。引入松动风后，各出口的颗粒排料量更加接近，同时靠近末端排料口的气体流量占比明显增大。     

In-line characterization of dispersion uniformity evolution during a twin-screw blending extrusion based on near-infrared spectroscopy

Properties of an immiscible polymer blend have been proved to be closely related to dispersion uniformity of the minor phase. At present, dispersion uniformity is difficult to evaluate during the blending process, resulting in hysteretic feedback. Aiming at this problem, this work utilized near-infrared (NIR) spectroscopy to in-line characterize dispersion uniformity evolution during a twin-screw extrusion. A multichannel NIR measurement system was set up and applied to evaluate the blending process of polypropylene and polyolefin elastomer (POE). Based on the NIR spectra collected at different positions of the extruder, five prediction models of POE content were established using the light gradient boosting machine algorithm. Dispersion uniformity was characterized through the fluctuation of the predicted content. The evolution of dispersion under such processing parameters was consistent with scanning electron microscopy.     

钢轨交流闪光焊接过程过梁爆破特征分析

以高速摄影技术作为主要研究手段，研究钢轨交流闪光焊接过程过梁爆破特征，并结合热成像系统采集焊接过程温度场，以此为数据基础定量分析了钢轨交流闪光焊接过梁爆破特征. 结果表明,钢轨交流脉动闪光焊接工艺模式下，加速闪光阶段具有几个阶段中最高的闪光频次46.93次/s，脉动闪光阶段具有最低的闪光频次11.07次/s；连续闪光阶段闪光烈度为0.009 2 mm/次，是几个阶段中最强的，脉动阶段的闪光烈度最弱，为0.003 8 mm/次；从闪光加热因子来看，脉动阶段最高，符合了该阶段积累热量的主要目的；加速闪光阶段最低，是由于该阶段为了制造保护气氛产生的气化过梁带走了较多的热量；从闪光均匀度看，闪光最不均匀的阶段是闪平阶段，最均匀的阶段是脉动阶段，这恰恰说明了两待焊端面的微观平行情况在闪平阶段最差、脉动阶段最佳.     

多组元钛合金电子束冷床炉熔炼挥发规律研究

利用电子束冷床炉(EB炉)一次熔炼制备TC4、Ti6242、TA15钛合金铸锭,采用Langmuir定律对熔炼过程中Al、Sn、Zr、Mo等元素的挥发规律做了简要的数值分析,并与实际挥发规律进行了对比分析。结果表明:EB炉熔炼TC4、Ti6242、TA15钛合金过程中,Al元素在3种合金中的挥发率有所不同,挥发率由大到小顺序为TC4>Ti6242>TA15;Al元素是TC4钛合金中主要的挥发元素;Ti6242钛合金中,Al、Sn元素之间存在联合挥发的问题;TA15钛合金中,Al、Zr元素之间亦存在联合挥发的问题,Al元素带动了Zr元素(难挥发元素)的挥发。     

翅片重力热管传热性能实验研究

热管是一种利用工质相变传热，具有传热温差小、热响应速度快、换热量大等优点的传热元件。为研究翅片重力热管的传热性能，实验测试了翅片重力热管与平板重力热管（铝-丙酮工质）的传热性能，比较了其瞬态热响应速率，获得了翅片与平板重力热管在蒸发段不同电功率稳定加热条件下表面温度沿高度方向的变化规律，计算了平板热管的等效热导率，并与铝板测量结果进行了对比。结果表明：重力热管传热速度快、表面均温效果好，热导率随功率的增大先升高后降低，整体上热导率高达纯铝的84~258倍，翅片热管相比于平板热管具有更好的均温性和散热效果，在建筑供暖、车载电池散热、余热利用等领域具有广泛的应用前景。     

100 MeV质子回旋加速器二期辐照效应管道设计

针对中国原子能科学研究院100 MeV质子回旋加速器上的单粒子效应辐照装置进行了二期管道设计，采用八极磁铁校正法对束流进行了扩束及均匀化，最终在靶上得到了一个30 cm×30 cm、均匀性好于92%的均匀分布的束斑，满足了单粒子效应实验的需求。为降低靶站处的束流能散及中子本底，采用两级降能的方案，在偏转磁铁前放置1个降能片，将能量分为100 MeV和40 MeV两档，并分别针对这两个能量点进行方案设计，束流利用率均在42%以上。公差分析结果表明，四极磁铁对靶上束斑均匀性的影响大于八极磁铁，安装过程中应优先保证四极磁铁的安装公差。     

2195铝锂合金碱性化学铣切工艺探究

初步研究了2195铝锂合金碱性化学铣切(简称化铣)工艺。结果表明,在一定条件下,通过添加一定浓度的添加剂A、B和C,2195铝锂合金平板试片化铣均匀性好,化铣速度为0.0297mm/min,侧切率为0.988,粗糙度基本保持不变。研究结果对2195铝锂合金产品化铣加工工艺优化可提供参考。