轴向热传导和入口效应对圆形微通道对流换热特性的影响

提出了一种考虑轴向热传导、速度滑移、温度跳跃和入口效应情况下圆形微通道能量方程的求解方法．运用分离变量法将能量方程转化为本征值问题,再通过温度跳跃边界条件求解得到了本征值,由本征函数的正交性确定了能量方程的完备解的待定常数,给出了流体温度场和努塞尔数的计算表达式．对圆形微通道换热特性进行了数值仿真,结果表明,轴向热传导和入口效应增加了入口处的局部努塞尔数,速度滑移系数越小,局部努塞尔努塞尔数的渐进值越大．     

定制边界滑移平行轴承的挤压效应

作者最近提出了一种利用滑块入口处的壁面滑移产生流体动压的新型轴承．笔者针对该类新轴承的油膜挤压问题,提出了基于滑移临界剪应力的数学模型,并给出了解析解．结果显示压力分布为分段光滑的抛物线,在滑移／非滑移边界,存在不连续的压力梯度．不同参数条件下的计算给出了不同的压力分布和壁面滑移类型．结果显示,对于代表滑块非浸润区长度的参数xt,最大压力并不总是随参数xt的减小而减小．存在一个参数xt的区间,在该区间内最大压力不变．与经典的挤压膜轴承类似,压力随膜厚的增加或趋进速度的减小而减小．笔者还发现临界剪应力的对挤压效应有重要的影响,揭示了此类新型轴承的一些内在的特性．     

基于电流变液体准电致伸缩效应的柔性微致动器

在电流变液体准电致伸缩实验研究的基础上,提出了电流变柔性微致动原理,并建立了相应的柔性微致动器的力学模型,得出了电场强度与微致动器变形参数的关系。     

微尺度矩形管道中气体滑移流的三维数值分析

采用有限体积法计算了微尺度矩形管道中的气体三维流动,在计算中考虑了气体的可压缩性.当K nudsen数处于10-3和1-0 1之间时,稀薄效应造成气体与管壁面间的相对滑移和温度跳跃.数值分析结果给出了速度滑移边界条件对管道质量流量的影响.     

二维圆形骨料分布的边界效应及简单应用

应用计算机模拟调查了混凝土圆形骨料分布的边界效应。模拟结果表明，当模拟次数趋向无穷大时，混凝土中任一点的骨料分布密度趋近于常数，对于不同的骨料面积百分数，骨料分布密度曲线的形状十分相似，均由上升段，下降段和水平段三部分组成，基于这些模拟结果，将骨料分布密度和边界层厚度表示成混凝土骨料面积百分数的函数，作为一个简单应用，讨论了混凝土氯离子扩散系统的计算。     

沿桩顶径向的动测三维效应分析

基于应力波理论,考虑计算精度和效能,借助新型有限元分析系统COMSOL Multiphysics,对基桩动测过程进行了一维和三维动态仿真,对比分析2种模型计算结果的异同,沿桩顶径向三维效应主要表现为不同部位速度响应不同且信号发生振荡,入射波存在延时,反射波到时也存在差别.结合野外实验,较系统地研究了这些三维效应随锤桩比、波长桩径比、长径比的变化规律,给出了三维效应的动测规避方式.     

圆形微通的对流换热特性研究

针对圆形微通道内流体的强迫对流问题,利用分离变量法求解了考虑轴向热传导、速度滑移和温度跳跃、粘度耗散和入口效应等因素的圆形微通道的控制方程,给出了流体温度场和努塞尔数的计算表达式。对圆形微通道换热特性进行了数值仿真,结果表明,受尺寸效应的影响,管径越小,平均对流换热系数越大。微通道的换热能力比宏观经典通道强,表明在相同面积上做多个微通道比一个宏观大通道的换热效果好。     

正弦波脉动流对微通道内流体流动与传热特性的影响

采用数值计算方法研究了两种结构微通道内由于入口速度的正弦变化而发展的非稳态层流流动与换热特性.分别研究了脉动频率、振幅以及雷诺数对流体在微通道内流动与传热的影响.研究结果表明,在雷诺数为100～400时,脉动流动对矩形通道底面温度与换热性能影响较小,但对三角凹穴结构通道有着显著影响.随着脉动频率的增加,通道底面温度先增加后减小.证明存在一极限频率使得小于该频率时通道底面温度升高,大于该频率时则降低.随着振幅的增加,通道底面温度在减小,换热不断增强.但是,随着雷诺数的增加,脉动流动的作用逐渐减小.脉动频率与振幅的增加都会使得通道的压降增加.     

Pt-Ni/Nafion膜电致动材料的制备及性能研究

采用渗透还原法制备了 Pt- Ni/ Nafion离子交换膜复合材料 ,还原出来的 Pt在 Nafion膜表面形成颗粒膜 ,在膜内部呈梯度分散 ;在 Pt颗粒膜外表面化学镀沉积 Ni作为电极层。在交变电场作用下 ,Pt- Ni/ Nafion离子交换膜复合材料的偏转角可达 2 5°。对影响复合材料的电致动性能的因素进行了分析 ,结果表明复合材料的变形幅度随电压上升而增大 ,当电场强弱频率变化较低时复合材料的形变较大 ;复合材料的电动性能还与其厚度有关 ,随着复合材料厚度 h的增加 ,顶端产生的应力δ与其成指数关系上升 ,δ与 h之间存在近似函数关系δ=3.96× 10 - 6 × h3。     

超薄铁电膜的居里温度及表面效应

采用平均场理论下的横场Ising模型,得到同时考虑Ω≠Ω,J≠J情况下超薄铁电膜的居里温度表达式．利用所得出的居里温度表达式,分别计算了不同层数超薄铁电膜的居里温度与表面赝自旋相互作用和表面隧穿频率的关系,通过分析,得到一些新的由居里温度反映的表面效应信息．     

Analysis of the heat transfer in unsymmetrically heated triangular microchannels in slip flow regime

Theresearchontheflowandheattransferinvariousmicrochannelsisafrontierintheheattransferfield.Theadvantagesofcompactstructureandhighspecificheattransferperformancemakeitpossibletousethemicroheatexchangerswithvariousmicrochannelstograduallysolvethecoolingproblemofhighheatfluxinthefieldsofmicroelectronicsengineering,lowtemperaturesuperconductorstechnology,spaceengineering,Micro-Electro-MechanicalSystem(MEMS)andsoon.Generally,thecharacteristiclengthofthedevelopingmicroscalethermalandfluidicsystem…     

半圆半椭圆组合体平面势流的边界元法

利用边界元法对半圆半椭圆组合体的平面势流的表面速度进行计算,引入正则化方法消除积分方程核函数的奇异性,妥当解决了解的唯一性条件的处理问题。     

黏度对固液界面滑移的影响

为了研究油墨黏度对印刷过程中微尺度下油墨流动特性的影响,首先从理论方面分析黏度对油墨流动特性的影响,然后运用专业流体仿真软件FLUENT分别在有/无滑移2种条件下分析黏度对油墨流动特性的影响.结果表明：2种条件下,油墨最大压应力都随黏度增大而增大;无滑移时,黏度对油墨流动速度无影响,而有滑移情况下,随黏度增大,油墨流动速度先增大后减小,之后基本保持不变.通过2种条件的对比分析,考虑滑移与否,对油墨最大速度影响较大,因此在分析黏度对油墨流动特性的影响时必须考虑滑移.

     

导流栅对弯道水流的影响分析

以某电厂进水流道水工模型试验为基础,分析了在不同工况条件下,弯道段水流的流态,为改善弯道水流的不利流态,设置了不同形式的导流栅,并系统地研究导流栅形式对弯道水流流态的影响,其结果已用于实际工程     

Improvement of Prandtl mixing length theory and application in modeling of turbulent flow in circular tubes

In order to correctly predict tube cross section time-smoothed velocity distribution, friction factor and mass transfer behavior, two models for turbulent flow in circular tubes based on classical Prandtl mixing length theory and a modified mixing length were established. The results show that the modified mixing length includes the introduction of a damping function for the viscous sublayer and the second-order derivative to approximate eddy velocity. The calculated dimensionless time-smoothed velocity from the model based on Prandtl mixing length is much better than the result from the concept of eddy viscosity. The calculated eddy viscosity from the model based on modified mixing length is much better than the result from the model based on the classical Prandtl mixing length theory. And the friction factor calculated from the model based on the modified mixing length agrees well with the reported empirical relationships.     

倾斜等直径长管中气粉两相流粉粒速度的理论计算

根据质量、动量和能量守恒等基本原理,建立了描述倾斜等直径长管中气粉两相流行为的一阶常微分方程组.数值计算结果表明:粉粒终速随管长增加而增大,粉粒终速随粉粒密度或粒径增加而减小;在质量流量比(λ<0.7)较小时,粉粒终速与质量流量比、管道倾斜角α无关.     

Mechanism and numerical analysis of heat transfer enhancement in the core flow along a tube

The present study introduces the principles of enhanced heat transfer in the core flow to form an equivalent thermal boundary layer in the fully developed laminar tube flow, which consequently enlarges the temperature gradient of the fluid near the tube wall, and thereby enhances the heat transfer between the fluid and the tube wall. At the same time, the increase of flow resistance in the tube is not so obvious. Mechanism analysis and numerical calculation based on air and water have been carried out to verify the principle and method presented in this paper, which may bring positive effects to the design of heat exchanger with high heat transfer efficiency and low flow resistance. Supported by the National Key Basic Research Development Program of China (Grant No. 2007CB206903)     

矩形明渠流速分布规律及流量自动化量测方法

通过对明渠流速的水槽试验研究,建立了矩形断面明渠沿垂线流速的抛物线分布公式和横向平均流速的乘幂函数分布公式,给出了相关系数的确定方法.采用实际渠道流速资料进行验证,结果表明所提出的明渠流速分布律与实际分布一致,对应测点流速相对误差较小,可以满足明渠流速分布及流量计算精度要求.