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月球坑的温度分布与瞬态热响应特性研究

宇航学报 2007年第6期28卷 1533-1537页

作者：任德鹏夏新林贾阳中国空间技术研究院总体部北京100094 哈尔滨工业大学能源科学与工程学院哈尔滨150001

建立了球状月坑表面热辐射与月壤内一维非稳态导热的耦合传热模型,采用蒙特卡罗法结合控制容积法数值研究了月坑的温度分布与瞬态响应特性。考察了月坑表面与平面月表的热响应差别以及月坑形状因子、月坑所处纬度对月坑表面温度分布的... 详细信息

建立了球状月坑表面热辐射与月壤内一维非稳态导热的耦合传热模型,采用蒙特卡罗法结合控制容积法数值研究了月坑的温度分布与瞬态响应特性。考察了月坑表面与平面月表的热响应差别以及月坑形状因子、月坑所处纬度对月坑表面温度分布的影响。研究结果表明,月坑表面与平面月表的热响应有明显差别,月昼期间坑内的最高温度总是高于同时刻、同纬度的平面月表温度;低纬度、深度较大的月坑内温度分布存在很大的瞬态不均匀性。

关键词：月球坑瞬态热响应温度分布

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三维CPC太阳能聚集特性的数值模拟

太阳能学报 2011年第9期32卷 1419-1423页

作者：戴贵龙夏新林李德富哈尔滨工业大学能源科学与工程学院哈尔滨150001

根据几何光学原理,通过联合求解高次曲面方程,采用射线踪迹蒙特卡洛法(Monte-Carlo ray-tracing Method,MCRT)模拟了直射太阳光束在三维CPC内的传播过程。通过数值模拟,分析了三维CPC的太阳能聚集能流密度分布、方向分布和透过特性以及... 详细信息

根据几何光学原理,通过联合求解高次曲面方程,采用射线踪迹蒙特卡洛法(Monte-Carlo ray-tracing Method,MCRT)模拟了直射太阳光束在三维CPC内的传播过程。通过数值模拟,分析了三维CPC的太阳能聚集能流密度分布、方向分布和透过特性以及这些聚集特性参量随CPC高度截取比例、CPC最大接收角、跟踪误差等因素的变化。结果表明,三维CPC的出射面太阳能热流分布出现峰值;截顶后三维CPC的最大接收角不变,透过率性能有所改善。

关键词：三维CPC 聚光特性 MCRT

基于激光加热的各向异性材料导热系数瞬态测试分析

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航空动力学报 2024年第11期39卷 291-299页

作者：郑宁悦陈学孙创夏新林哈尔滨工业大学能源科学与工程学院哈尔滨150001

针对激光加热试样的瞬态过程,建立各向异性材料的传热模型,讨论不同激光功率及试样厚度下,加热时长、光斑直径等参数对典型材料温升的影响,通过分析确定激光参数及样件尺寸的合理范围。进一步,结合基于温升的导热系数反演辨识模型,对该... 详细信息

针对激光加热试样的瞬态过程,建立各向异性材料的传热模型,讨论不同激光功率及试样厚度下,加热时长、光斑直径等参数对典型材料温升的影响,通过分析确定激光参数及样件尺寸的合理范围。进一步,结合基于温升的导热系数反演辨识模型,对该瞬态测试方法的敏感性及影响因素进行分析。结果表明:不考虑实验中温度测试误差时,对导热系数、加热功率及表面发射率同时反演辨识,反演偏差均小于2%。而在实际测试过程中,初始温度场均匀性和发射率的影响较大。当测试温度800 K、测温误差为1%时,导热系数反演精度高(小于2%),表面发射率偏差较大。而当材料发射率已知,材料初始温度场非均匀性为0.13%时,对导热系数及初始温度场修正系数同时反演,轴向及径向导热系数的反演偏差可明显降低。

关键词：各向异性材料导热系数激光激励粒子群算法瞬态测试

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侧壁开孔蜂窝夹芯结构的传热性能分析

航空动力学报 2024年第1期39卷 57-62页

作者：郑宁悦陈学孙创夏新林哈尔滨工业大学能源科学与工程学院哈尔滨150001

针对侧壁开孔蜂窝夹芯结构,建立了蜂窝单元高温辐射-导热耦合传热模型,采用有限元方法分析了内部传热机制,获得了其高温等效导热系数。讨论了开孔形状、开孔参数、孔排布形式等结构参数对等效导热系数的影响,拟合得到了等效导热系数的... 详细信息

针对侧壁开孔蜂窝夹芯结构,建立了蜂窝单元高温辐射-导热耦合传热模型,采用有限元方法分析了内部传热机制,获得了其高温等效导热系数。讨论了开孔形状、开孔参数、孔排布形式等结构参数对等效导热系数的影响,拟合得到了等效导热系数的计算关联式。研究表明:开孔形状对蜂窝单元等效导热系数几乎无影响;等效导热系数随孔隙率增大而减小,受开孔数影响较小。并联开孔相对于串联开孔时等效导热系数更低,孔隙率14%、孔数为4时等效导热系数比串联时小8.4%,相较于未开孔时降低16.1%。

关键词：蜂窝结构高温传热等效导热系数侧壁开孔有限元方法

透射法测量半透明液体热辐射物性的双厚度模型

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化工学报 2012年第S1期63卷 123-129页

作者：李栋艾青夏新林哈尔滨工业大学能源科学与工程学院黑龙江哈尔滨150001 东北石油大学土木建筑工程学院黑龙江大庆163318

基于光线跟踪法研究了玻璃-半透明液体-玻璃三层平板透射特性,给出了获取夹层内液体透射比模型。分析了透射法测量液体热辐射物性的双厚度模型的单值性和多值性条件,给出了其适用范围。以庚烷热辐射物性测量为例,采用正问题模型计算透... 详细信息

基于光线跟踪法研究了玻璃-半透明液体-玻璃三层平板透射特性,给出了获取夹层内液体透射比模型。分析了透射法测量液体热辐射物性的双厚度模型的单值性和多值性条件,给出了其适用范围。以庚烷热辐射物性测量为例,采用正问题模型计算透射比并作为"测量值",利用双厚度模型反演n、k。结果表明,在一定n、k的范围内双厚度模型反演误差较小,且利用其反演庚烷的n、k与文献实验数据吻合较好,同时分析了测量误差对反演的影响。

关键词：半透明液体三层平板热辐射物性复折射率反演模型

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高温辐射环境中液滴的沸腾效应

化工学报 2016年第S1期67卷 91-96页

作者：孙凤贤刘昌宇夏新林哈尔滨工程大学动力与能源工程学院黑龙江哈尔滨150001 哈尔滨工业大学能源科学与工程学院黑龙江哈尔滨150001

建立了液滴在高温对流和辐射环境中的受热和蒸发模型,结合液滴均质沸腾模型,编制了计算程序。以正十二烷液滴为例,考虑液滴的膨胀效应以及液滴与周围气流的热物性变化,数值模拟了高温辐射与对流加热下的液滴升温和蒸发过程。分析了不同... 详细信息

建立了液滴在高温对流和辐射环境中的受热和蒸发模型,结合液滴均质沸腾模型,编制了计算程序。以正十二烷液滴为例,考虑液滴的膨胀效应以及液滴与周围气流的热物性变化,数值模拟了高温辐射与对流加热下的液滴升温和蒸发过程。分析了不同对流和高温辐射条件下,液滴内部是否能够发生沸腾。研究表明,液滴在高温辐射和对流加热下,蒸发伴随热膨胀;高温热辐射加热可导致液滴内部温度高于表面温度,升温到一定程度后可达到液滴内部沸腾状态;影响液滴沸腾的因素有液滴半径、辐射温度、环境气流温度等;同时,随着液滴蒸发,高温环境中液滴的沸腾过热度逐渐增大。

关键词：液滴蒸发高温热辐射沸腾

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碟式抛物面太阳能聚能器焦面特性数值仿真

太阳能学报 2007年第3期28卷 263-267页

作者：帅永夏新林谈和平哈尔滨工业大学能源科学与工程学院哈尔滨150001

结合太阳能聚能器的光学特性,同时考虑了太阳不平行度、跟踪指向误差、镜面的反射误差以及焦面位置误差等误差因素,采用蒙特卡罗法对碟式抛物面太阳能聚能器的焦面特性进行了数值模拟分析,获得在等口径和等焦距条件下,边缘角对焦平面热... 详细信息

结合太阳能聚能器的光学特性,同时考虑了太阳不平行度、跟踪指向误差、镜面的反射误差以及焦面位置误差等误差因素,采用蒙特卡罗法对碟式抛物面太阳能聚能器的焦面特性进行了数值模拟分析,获得在等口径和等焦距条件下,边缘角对焦平面热流分布的影响,为碟式太阳能聚能器的设计和安装提供参考依据。

关键词：太阳能蒙特卡罗法焦面特性聚能器

直漏斗二次聚光对单光谱氙灯-热光伏系统性能的影响分析

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光学学报 2022年第15期42卷 37-43页

作者：柳秀丽陈学孙创夏新林哈尔滨工业大学能源科学与工程学院黑龙江哈尔滨150001

设计了一种热光伏电池单光谱辐射能-电能转换特性的测试系统。通过带通型滤波片和直漏斗二次聚光器实现了氙灯与电池间单光谱、能流密度可调的定向辐射传输。基于蒙特卡罗射线追迹法,构建了氙灯-热光伏测试系统的光谱辐射传输模型,分析... 详细信息

设计了一种热光伏电池单光谱辐射能-电能转换特性的测试系统。通过带通型滤波片和直漏斗二次聚光器实现了氙灯与电池间单光谱、能流密度可调的定向辐射传输。基于蒙特卡罗射线追迹法,构建了氙灯-热光伏测试系统的光谱辐射传输模型,分析了电池表面辐射能流的分布特征,讨论了二次聚光器开口尺寸和高度的影响规律,并从理论上计算了GaSb电池在单光谱、高能流辐射下的电流-电压曲线、输出功率和热电转换效率。结果表明,直漏斗二次聚光器的引入有效提高了热光伏电池的热电转换性能,电池表面辐射能量提高了105.3%,且均匀度高达95%,电池的输出功率提高了109.1%。

关键词：几何光学热光伏系统二次聚光器热电转换蒙特卡罗法

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高温复合隔热结构组成对其瞬态热特性的影响

化工学报 2014年第S1期65卷 371-376页

作者：艾青刘华夏新林韩杰才哈尔滨工业大学能源科学与工程学院黑龙江哈尔滨150001 哈尔滨工业大学航天学院黑龙江哈尔滨150001

建立多层复合隔热结构辐射-导热与相变换热模型,采用Monte Corlo方法模拟复合隔热结构内半透明介质的热辐射传递,有限体积法求解能量方程。分析比较了纤维隔热毡-金属膜复合结构、纤维隔热毡-纤维增强气凝胶材料-金属膜复合结构、纤维... 详细信息

建立多层复合隔热结构辐射-导热与相变换热模型,采用Monte Corlo方法模拟复合隔热结构内半透明介质的热辐射传递,有限体积法求解能量方程。分析比较了纤维隔热毡-金属膜复合结构、纤维隔热毡-纤维增强气凝胶材料-金属膜复合结构、纤维隔热毡-纤维增强气凝胶材料-相变隔热材料-金属膜复合结构等三类典型复合隔热结构的瞬态换热特性,研究表明不同的复合隔热结构组成其热特性差异显著,为复合隔热结构的设计、优化提供了指导思路。

关键词：多层复合隔热瞬态热特性相变 Monte Carlo模拟数值分析