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液相流场中激光辐照碳纤维温度场的数值模拟

化工新型材料 2022年第7期50卷 170-174页

作者：吕继韬关昌峰谭晶杨卫民程礼盛北京化工大学机电工程学院北京100029

为了理解液相条件下激光辐照碳纤维所形成的温度场及其与相关工艺参数间的关系,构建了碳纤维丝束受激光辐照的物理模型,利用多物理场耦合分析软件ANSYS,对激光辐照流场中的碳纤维所受温度场进行数值模拟,计算得到了温度分布及其与激光... 详细信息

为了理解液相条件下激光辐照碳纤维所形成的温度场及其与相关工艺参数间的关系,构建了碳纤维丝束受激光辐照的物理模型,利用多物理场耦合分析软件ANSYS,对激光辐照流场中的碳纤维所受温度场进行数值模拟,计算得到了温度分布及其与激光功率、纤维移动速度之间的关系曲线。结果表明,碳纤维表面附近的温度分布,主要取决于激光功率和纤维移动速度,可以通过增大激光功率或减小纤维移动速度,来提高碳纤维表面温度。作为对比,也模拟了碳纤维在空气中受激光辐照的情形,发现在空气中碳纤维表面温度会迅速升高,造成纤维断裂;而在液相条件下激光辐照碳纤维,纤维温度更加平稳,因而易于控制。碳纤维在液相条件下进行激光辐照的温度达到稳定所需的时间,远小于在空气中进行激光辐照的情形。

关键词：碳纤维激光辐照多物理场耦合温度分布数值模拟

环境对激光辐照处理PAN基碳纤维丝束的影响研究

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化工新型材料 2022年第8期50卷 96-99,105页

作者：吕继韬关昌峰谭晶杨卫民李习标程礼盛北京化工大学机电工程学院北京100029

在空气气相环境以及蒸馏水液相环境下对聚丙烯腈(PAN)基碳纤维丝束表面进行激光辐照处理,控制激光辐照功率不变而改变碳纤维丝束移动速度,利用扫描电镜和能谱仪对激光辐照处理后的样品进行表征,初步分析了激光改性后PAN基碳纤维表面形... 详细信息

在空气气相环境以及蒸馏水液相环境下对聚丙烯腈(PAN)基碳纤维丝束表面进行激光辐照处理,控制激光辐照功率不变而改变碳纤维丝束移动速度,利用扫描电镜和能谱仪对激光辐照处理后的样品进行表征,初步分析了激光改性后PAN基碳纤维表面形貌以及表面元素含量的变化。结果表明:碳纤维表面受激光辐照处理,表面产生许多沟壑,粗糙度增加,在液相环境下处理后的纤维比气相环境下沟壑更多,且表面含氧量增多,O/C比增大。碳纤维受激光辐照处理的时间不同也会影响其表面形貌和表面元素的含量。

关键词：聚丙烯腈基碳纤维激光纤维移动速度

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螺旋叶片转子强化传热机理分析

化工学报 2013年第11期64卷 3927-3932页

作者：张震杨卫民关昌峰丁玉梅阎华北京化工大学机电工程学院北京100029 北京化工大学有机无机复合材料国家重点实验室北京100029

以螺旋叶片转子为研究对象,对转子的强化换热机理进行理论分析,提出螺旋叶片转子3种强化传热机理,包括截面收缩效应强化、螺旋流动效应强化以及二次流效应强化。采用理论推导的方法,建立湍流区内Nusselt数预测关联式以及压力降预测关联... 详细信息

以螺旋叶片转子为研究对象,对转子的强化换热机理进行理论分析,提出螺旋叶片转子3种强化传热机理,包括截面收缩效应强化、螺旋流动效应强化以及二次流效应强化。采用理论推导的方法,建立湍流区内Nusselt数预测关联式以及压力降预测关联式,从而预测转子几何参数等对转子强化传热特性及阻力特性的影响。同时,将关联式预测结果与对应的强化传热实验结果进行对比,对比结果表明:推导得出的Nusselt数预测关联式计算值与实验得到的Nusselt数之间的最大偏差为7.4%,阻力系数的预测关联式计算值与其实验值之间的最大偏差为10.1%。

关键词：螺旋叶片转子强化传热预测关联式 Nusselt数阻力系数

内嵌转子组合元件传热强化及阻力实验研究(I)水介质(英文)

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Chinese Journal of Chemical Engineering 2008年第6期16卷 849-855页

作者：谢鹏程李锋祥丁玉梅阎华关昌峰杨卫民 College of Mechanical and Electrical Engineering Beijing University of Chemical Technology

The single-phase pressure drop and heat transfer in a rotor-assembled strand inserted tube were measured using water as the working fluid.Experiment using a smooth tube was carried out to calibrate the experimental system and the data reduction method.In the experiment,fixed mounts were used to eliminate the entrance effect. The experimental results of smooth tube show that employment of fixed mounts leads to a visible bias of friction factor at relative low Reynolds numbers,although it does not significantly affect the Nusselt numbers.The measured data of inserted tube reveal that rotor-assembled strand can significantly improve heat transfer with the Nusselt number increased by 101.6%-106.6%and the overall heat transfer coefficient increased by 58.1%-67.4%within the Reynolds number range of 20000 to 36000.Meanwhile,friction factor increases by 52.2%-84.2%within the same Reynolds number range.The correlations of Nusselt number and friction factor as function of the Reynolds number and Prandtl number were determined through multivariant linear normal regression.

关键词： heat transfer enhancement rotor-assembled strand friction factor dependency

组合转子管式光生物反应器气液两相流混合特性模拟研究

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北京化工大学学报（自然科学版） 2018年第3期45卷 7-14页

作者：郑麟关昌峰阎华杨卫民北京化工大学机电工程学院北京100029

通过Fluent流场分析软件对组合转子管式光生物反应器气液两相流混合特性进行模拟。以欧拉多相流模型、k-ε湍流模型为依据,分别对无内置转子光管、内置两叶片转子管、内置翼片转子管在多种倾斜角度下的速度云图、旋流数、气含率、气相... 详细信息

通过Fluent流场分析软件对组合转子管式光生物反应器气液两相流混合特性进行模拟。以欧拉多相流模型、k-ε湍流模型为依据,分别对无内置转子光管、内置两叶片转子管、内置翼片转子管在多种倾斜角度下的速度云图、旋流数、气含率、气相速度、湍动能进行分析。结果表明:内置组合转子能够提高流体湍动程度,促进流体混合传质;翼片转子由于其特殊的结构能够显著增加管式光生物反应器中的气含率,提高气液两相间传质效果,传质效果相较于两叶片转子管和光管分别提高53.7%和26.5%;随着管路倾角由0°增大至90°,流体平均湍动能逐渐增加,内置组合转子后平均湍动能增加更加明显,与两叶片转子相比,翼片转子在0°和30°情况下混合传质效果更好。

关键词：管式光生物反应器组合转子气液两相流数值模拟

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熔体静电纺丝纤维下落过程的DPD探索模拟

化工学报 2012年第1期63卷 320-324页

作者：王欣刘勇阎华关昌峰杨卫民北京化工大学机电工程学院北京100029

静电纺丝是目前唯一能够直接、连续制备聚合物纳米纤维的方法,为了深入了解熔体静电纺丝纤维下落过程中的变化情况,探索用耗散粒子动力学介观模拟方法创建了静电纺丝模拟体系,模拟出聚合物黏度对不同阶段纤维下落速度的影响,发现纤维下... 详细信息

静电纺丝是目前唯一能够直接、连续制备聚合物纳米纤维的方法,为了深入了解熔体静电纺丝纤维下落过程中的变化情况,探索用耗散粒子动力学介观模拟方法创建了静电纺丝模拟体系,模拟出聚合物黏度对不同阶段纤维下落速度的影响,发现纤维下落速度增加到一个最大值时,又逐渐变小;还模拟了聚合物不同链长时纺丝纤维的下落形貌,发现随着链长增加,纤维下落速度逐渐减慢;最后研究了弹簧系数对下落过程中聚合物均方末端距的影响,均方末端距增加到一个最大值时,又逐渐变小。从介观模拟的角度对熔体静电纺丝纤维下落过程进行了模拟探索,对这一物理现象中的科学问题得到了更深层次的理解。

关键词：熔体静电纺丝介观模拟耗散粒子动力学

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组合转子阻垢特性的实验研究

北京化工大学学报（自然科学版） 2017年第3期44卷 76-80页

作者：刘鑫阎华关昌峰杨卫民北京化工大学机电工程学院北京100029

针对在换热器运行中起强化传热与自清洁作用的内插件组合转子进行了实验研究。实验测得光管、内置螺旋两叶片开槽转子和螺旋纽带的换热管内单位面积污垢沉积量随时间的变化趋势,并得出内置组合转子换热管在不同流速和不同水浴温度下的... 详细信息

针对在换热器运行中起强化传热与自清洁作用的内插件组合转子进行了实验研究。实验测得光管、内置螺旋两叶片开槽转子和螺旋纽带的换热管内单位面积污垢沉积量随时间的变化趋势,并得出内置组合转子换热管在不同流速和不同水浴温度下的阻垢特性。实验结果表明:相较于光管,螺旋两叶片开槽转子与螺旋纽带都具有较好的阻垢特性,而螺旋两叶片开槽转子阻垢性能更优,污垢渐近值为螺旋纽带的72%;随着流速的增加,内置组合转子换热管内污垢渐近值减小,且达到渐近值所需时间延长,阻垢性能增强;水浴温度的提高使污垢渐近值增大,达到渐近值所需时间缩短,阻垢性能减弱。

关键词：阻垢组合转子螺旋纽带流速水浴温度

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异旋向组合转子混合性能研究

北京化工大学学报（自然科学版） 2014年第6期41卷 87-92页

作者：何长江王峰阎华关昌峰杨卫民北京化工大学机电工程学院北京100029

结合实验和数值模拟方法,对异旋向组合转子应用于水-甘油混合体系的混合性能进行了研究,获得水-甘油在异旋向组合转子中混合的动态画面以及甘油在混合流体中的浓度场分布图。研究结果表明,实验结果与数值模拟结果具有很好的一致性,数值... 详细信息

结合实验和数值模拟方法,对异旋向组合转子应用于水-甘油混合体系的混合性能进行了研究,获得水-甘油在异旋向组合转子中混合的动态画面以及甘油在混合流体中的浓度场分布图。研究结果表明,实验结果与数值模拟结果具有很好的一致性,数值模拟方法具有合理性;水-甘油流经异旋向组合转子过程中,受到转子的分割-分隔作用,使甘油的聚集状态被迅速打破;异旋向转子转动方向相反,对混合流体产生方向相反的强烈的扰动作用,促进甘油的分散;与Ll=100 mm左旋转子组合的5种不同导程右旋转子中,当右旋转子的Lr=150 mm时混合流体达到最好的混合均匀性。

关键词：异旋向组合转子混合性能数值模拟

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换热器强化传热技术——转子内插件的实验

化工进展 2011年第S1期30卷 651-654页

作者：张震丁玉梅阎华关昌峰杨卫民北京化工大学机电工程学院北京100029

首先概述了转子组合式强化传热装置的强化传热和自清洁原理,通过实验研究了内置叶片间断型转子换热管的传热和阻力特性。实验结果表明,在相同的雷诺数条件下,内置螺旋叶片转子换热管管内的努塞尔数高于光管,阻力系数低于光管,同时PEC值... 详细信息

首先概述了转子组合式强化传热装置的强化传热和自清洁原理,通过实验研究了内置叶片间断型转子换热管的传热和阻力特性。实验结果表明,在相同的雷诺数条件下,内置螺旋叶片转子换热管管内的努塞尔数高于光管,阻力系数低于光管,同时PEC值明显高于1,从而验证了叶片间断型转子的强化传热性能。

关键词：转子组合式强化传热叶片间断型综合性能