纳米薄膜受超快激光作用下二维传热数值模拟

超快激光技术因其高精度、高强度等优点得以在微/纳米器件中广泛应用。超快激光加热纳米薄膜问题涉及的是极小尺寸、极短时间作用下的导热过程,此时经典的导热理论不再适用,因此研究该问题的导热机理具有重要的理论意义。文章采用格子玻尔兹曼方法,对不同情况下超快激光加热微/纳米薄膜的二维热传导过程进行了数值模拟。结果表明：当单侧超快激光照射纳米薄膜时,在厚度方向的传播速度大于径向方向的,随着时间的推移,激光热源的影响区域越来越大,能量密度的峰值逐渐减小;当两束超快激光分别在薄膜两侧同时照射时,能量的影响会从两侧向中间传递,而当两侧的能量碰撞时,会在中间区域产生交汇,形成更高的能量密度;当两束超快激光同时照射在薄膜同一侧时,薄膜内受两束激光共同影响的区域,由于能量交汇会产生较高的能量密度。     

新型笼套式煅后焦余热回收换热器传热性能数值模拟

为更高效的回收高温煅后焦的余热、降低煅后焦的出料温度,在对传统水冷夹套传热性能研究的基础上,提出了新型笼套式高温余热回收换热器.对两种换热器进行物理建模,并使用CFD软件,对两者的换热过程进行数值模拟,模拟工况对照的是山东某炭素厂煅烧车间的实际运行工况.为探究新型换热器的运行特点,对比分析了冷却水流量和煅后焦流量的变化...     

冷库冷凝热回收利用的研究

现有冷库都是将高温高压的制冷剂蒸汽携带的热量通过冷凝器排到大气或者冷却水来达到冷却制冷剂的目的,这使大量热能白白浪费。利用冷库冷凝热回收系统,可以将该热量进行部分回收利用。对冷库冷凝热回收系统的原理及组成进行介绍,并进行了性能和经济性分析,发现运用该技术不仅可以提高制冷循环的能效比COP,还可以节约能源、保护环境、节省成本。     

高浓度酯类废水处理工艺优化设计研究

含有长链脂肪酸酯的污水处理难度较大,极难实现达标排放,开展高浓度酯类废水处理工艺的优化设计可为废水在较低成本下的达标排放提供指导思路。文章分析了长链脂肪酸酯类生产过程中产生的废水的各项理化指标,优化了药剂预处理、氧化处理等工艺,研究了废水经过处理后的可生化性和工艺的稳定性。结果表明:可实现高浓度酯类废水的低成本达标排放,使废水经过处理后,悬浮物、COD和油类去除率可以分别达到98.5%、97.6%和100%,p H值为8.2,水体由红褐色变为无色透明。     

LBM晶格结构对纳米薄膜超快传热过程影响

超快激光加热技术在微纳米器件制造中发挥着重要作用,研究超快激光作用在靶体内部的超快传热过程对器件的热设计有着重要意义。文章基于格子玻尔兹曼方法研究了纳米薄膜的超快传热过程,围绕不同晶格结构对比分析了纳米薄膜内部的能量密度分布,探索了薄膜内部的声子输运特性。结果表明：纳米薄膜受到激光加热后,在应用D2Q9和D2Q5模型得到的结果中,薄膜内部能量均以“波状”形式传递且整体趋势相同,但D2Q9模型得到的数值要略低于D2Q5模型;通过对比应用D1Q3与D2Q9模型得到的结果,发现沿薄膜厚度方向上的能量密度差异较大,说明研究纳米薄膜内部超快传热过程时,不能忽略沿薄膜径向传递的能量。     

基于改进CV模型模拟超快激光加热过程

超快激光加热技术因其高精确性和高精细性等优点已广泛用于微/纳米薄膜和器件的加工中,而由此引发的超快速和超小尺寸的传热过程却无法由经典的傅里叶传热定律解释,因此研究超快激光加热薄膜的导热过程,对微/纳米薄膜和器件中散热器制造具有重要的理论意义。文章基于CV模型提出了一种的反映尺寸和记忆效应的改进导热模型(简称改进模型),用以求解超快激光诱导的薄膜中的一维热传递问题,并比较了CV模型结果。结果表明:改进模型展示出受热处温度迅速升高且峰值要高于CV导热模型的结果,而且薄膜内部的温度会随着克努森数的增加而升高;两个模型所得无量纲速度值会随着克努森数值的变化而发生改变;改进模型能够反映尺寸效应和记忆效应,从而可以描述有限热波传播速度对传热的影响。     

地埋管换热器分区运行对地源热泵系统运行经济性影响的模拟研究

针对管群地埋管换热器,在不同夏冬季建筑负荷比运行条件下,对一种简单分区运行与不分区运行方式的循环水温度变化及系统能耗情况进行对比。结果表明:与不分区运行相比,采用简单分区运行方式时,地埋管循环水温度随运行时间的变化幅度相对较小,能耗降低,节能率随运行时间的增加而增大;随着夏冬季负荷比的增大,分区运行节能效果呈先增大后减小的趋势。研究结果表明,对于冬夏季负荷不平衡时,采用简单的地埋管换热器分区运行方式,可提升系统运行效益及可靠性。     

超快激光加热技术传热理论研究进展

超快激光加热技术逐渐应用于诸多领域,其中涉及到的导热机制受到了广泛关注。传统的傅里叶传热定律不足以正确描述超快速过程的导热机制,因此结合本课题组在超快激光加热技术传热理论领域的研究成果,综述了超快激光加热技术的传热理论研究概况,对近年来受到关注的格子Boltzmann方法、蒙特卡罗方法和分子动力学方法在超快激光加热传热理论研究中的应用也进行了介绍,并展望了超快激光加热技术传热理论的研究方向。     

SiO_2气凝胶绝热材料传热模型及导热性能研究

常温、真空条件下,SiO_2气凝胶材料的导热性能决定了真空绝热板的表观导热性能,真空条件下影响其等效热导率的因素及对影响因素的规律研究可为芯材和真空绝热板的生产提供理论依据。文章基于气凝胶绝热材料的热导率计算模型,利用MATLAB软件编程计算其有效热导率,研究了压强、密度、纤维体积分数对SiO_2气凝胶绝热材料等效热导率的影响规律。结果表明:常温条件下,随着压强降低,气凝胶的热导率显著降低,压强1 k Pa时,气凝胶的热导率随压强降低趋于平缓,材料内气相热导率降低;密度减小使得固相热导率降低,而同时孔隙率增大使气相热导率增加,二者共同作用时,气凝胶材料存在最佳密度值,导致总热导率最小;纤维体积分数增加,固相热导率增大,增加对材料内部热辐射的抑制,最佳纤维体积分数使复合了纤维的SiO_2气凝胶材料热导率最小。     

尺寸效应下超快激光加热硅薄膜二维传热研究

超快激光技术目前较为广泛地应用于微纳米结构的加工,极小的尺寸产生了不同于宏观条件的传热特性,也逐渐成为人们研究的热点。文章采用改进双相滞导热(dual-phase-lagging,DPL) 模型对超快激光照射纳米硅薄膜的二维传热过程展开了理论研究。通过应用积分变化法求解了反映尺寸效应的改进DPL方程,分析了薄膜内部温度沿薄膜厚度方向和径向的变化规律。结果显示薄膜加热区域的温度迅速升高,随后能量会以波的形式逐渐向薄膜内部传递。在采用改进DPL模型得到的结果中热量的波状传递现象与DPL模型的结果相比更为平缓,将二维改进模型的结果同一维结果进行对比,发现在相同克努森数下,二维模型得到的温度要高于一维模型;且两者的差距会随着时间的推移愈发明显,表明二维传热过程中热量的径向传递对薄膜内部的温度分布具有重要影响。