Heat Transfe for Power Law Non-Newtonian Fluids

We present a theoretical analysis for heat transfer in power law non-Newtonian fluid by assuming that the thermal diffusivity is a function of temperature gradient. The laminar boundary layer energy equation is considered as an example to illustrate the application. It is shown that the boundary layer energy equation subject to the corresponding boundary conditions can be transformed to a boundary value problem of a nonlinear ordinary differential equation when similarity variables are introduced. Numerical solutions of the similarity energy equation are presented.     

MHD Boundary Layer Flow of a Non-Newtonian Fluid on a Moving Surface with a Power-Law Velocity

A theoretical analysis for MHD boundary layer flow on a moving surface with the power-law velocity is presented. An accurate expression of the skin friction coefficient is derived. The analytical approximate solution is obtained by means of Adomian decomposition methods. The reliability and efficiency of the approximate solutions are verified by numerical ones in the literature.     

具有幂率速度移动表面边界层问题解析近似解

利用微分方程相似变换,摄动渐进展开和Padé逼近方法对幂率速度移动表面边界层问题进行了研究,得到了问题的解析近似解,对相应的流动特性进行了探讨.     

气凝胶及其复合绝热材料的导热系数测量

采用瞬态热带法在不同压力和不同温度下对气凝胶、硬硅钙石-气凝胶及陶瓷纤维-气凝胶复合绝热材料的导热系数进行了测量.结果表明,随着测试压力的降低,三种材料的导热系数都显著降低,在大约104 Pa时基本趋于常数;随着温度的升高,三种绝热材料的导热系数几乎与温度的立方成正比;当气凝胶的密度为145 kg/m3时,其导热系数具...     

CaO-Al2O3-SiO2熔渣结构和热导率的分子动力学模拟

利用分子动力学模拟研究CaO-Al₂O₃-SiO₂三元熔渣的微观结构和热导率。针对六组不同Al₂O₃含量的熔渣,基于BMH势函数分析了径向分布函数、键长、键角分布函数、氧类型和微结构单元Qⁿ等微观结构信息。结果表明硅和铝在熔渣中以四面体网络结构存在,硅氧四面体较铝氧四面体更为稳定。随着铝含量增加,熔体中的键长和四面体中心角无明显变化,Al-O-Al和Si-O-Al键角逐渐减小;网络中的桥氧(BO)和三配位氧(TO)含量增加,Q³和Q⁴含量增多,在高铝区出现较多的五配位铝(Al^V)。采用Muller-Plathe方法计算了熔渣的热导率,随着铝替代硅原子,网络的聚合程度增加,强化了熔体的热输运能力,热导率呈现增大趋势。     

掺杂石墨烯纳米片对硝酸钠相变特性的影响及机理

纳米增强剂通常被用来提升相变材料的导热性能,但这种方式通常伴随着复合后材料相变焓的降低.虽然这种降低难以避免,但其微观机理乃至影响规律却始终未能明晰.为深入探究纳米复合相变材料相变焓降低的机理,本文以熔融硝酸钠(太阳盐的重要组成成分)为相变材料,制备了石墨烯纳米片质量分数为0%,0.5%, 1%, 1.5%, 2%的复合相变材料.通过实验测量与分子动力学模拟的方法深入分析了石墨烯纳米片的掺杂导致熔融硝酸钠产生团簇以及复合材料熔点和相变焓非依数性降低的影响机理.结果表明,石墨烯纳米片质量分数为1.5%时,硝酸钠致密层和石墨烯纳米片间的质心等效距离最接近他们相互作用势的势阱位置,此时二者之间相互吸引作用最强,熔盐分子的运动受限最为严重,难以发生熔化,从而导致相变焓降低最为显著.为了最大限度地避免纳米复合相变材料相变焓的损失,应根据相变材料与纳米增强剂的类型及其相互作用类型,合理选择纳米增强剂的质量分数.在实际应用中,恰当的质量分数还将在一定程度上降低复合相变材料的制备成本.     

等离子弧焊接熔池演变过程的模拟和验证

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。     

发热时人体面温变化及影响因素研究

本文基于脑部的生理结构,建立了三维重构后的脑部传热模型。通过数值计算,获得了正常生理情况下的面部温度分布。结合发热时人体生理机能的变化,发现代谢产热和血液温度为脑部温度分布主要影响因素,在此基础上分析了发热时导热系数和对流换热系数对额温的影响。最后经实验得到了不同体型人群额温与耳温差异性的统计规律。本研究为体温筛查提供了一定的理论依据。     

激光二极管的热效应对大学物理实验的影响

分析温度引起的激光二极管光谱谱线加宽、热位移现象,在应用激光二极管的大学物理实验中探讨激光二极管的热效应对实验结果的影响。     

基于三点法的柱状生物组织热特性参数估计

针对柱状生物活体组织,提出了通过测量组织表面三个测量点的温度变化,同时确定多个热特性参数的新的非稳态无损测量方法。基于Pennes生物传热方程,建立了描述三点法测量系统传热过程的数学模型,进行了正问题的求解。根据数值计算以及参数灵敏度分析的结果,采用改进的高斯方法,对生物活体组织的热特性参数估计进行了模拟计算及分析。结果表明,采用三点测温同时确定活体生物组织的导热系数、血液灌注率、综合换热系数的测量方法是有效和可行的。