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Cassie润湿模式下竖直超疏水翅片的除霜特性

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工程热物理学报 2022年第6期43卷 1460-1466页

作者：汪峰汤锐周玉玲杨卫波扬州大学电气与能源动力工程学院扬州225127 东南大学能源与环境学院南京210096

掌握超疏水表面的除霜特性对通过翅片表面超疏水改性实现空气源热泵的高效除霜具有重要意义,但其表面微结构的润湿模式对其除霜特性的影响尚未明确。为此,利用可视化手段对Cassie和Wenzel润湿模式下竖直放置超疏水翅片的除霜过程进行了... 详细信息

掌握超疏水表面的除霜特性对通过翅片表面超疏水改性实现空气源热泵的高效除霜具有重要意义,但其表面微结构的润湿模式对其除霜特性的影响尚未明确。为此,利用可视化手段对Cassie和Wenzel润湿模式下竖直放置超疏水翅片的除霜过程进行了对比,阐明了Cassie模式下超疏水翅片的除霜特性及作用机理。研究表明,Wenzel模式下翅片表面的除霜伴随着霜层融化、分解以及融霜水收缩,而Cassie模式下霜层迅速与翅片剥离,整体脱落,从而缩短除霜时间,提高除霜效率。霜层剥落的关键在于翅片表面的纳米结构与霜层形成的封闭空间内空气受热膨胀以及Cassie模式下其表面的弱黏附。减小翅片表面的纳米结构直径或增大其高度,有利于降低霜层剥落所需的加热温度,从而减少除霜能耗。

关键词： Cassie润湿超疏水表面除霜黏附纳米结构

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换热器翅片表面灰尘沉积特性的实验研究

中南大学学报（自然科学版） 2023年第12期54卷 4893-4900页

作者：汪峰王志豪张小松杨卫波东南大学能源与环境学院江苏南京210096 扬州大学电气与能源动力工程学院江苏扬州225127

为揭示不同运行工况下空气源热泵室外换热器翅片表面的灰尘沉积特性,构建灰尘沉积可视化实验系统,在干湿工况下,分别研究风速和沉积时间对灰尘沉积特性及传热的影响。研究结果表明:长沉积时间和高风速均会促进翅片表面的灰尘沉积,增加... 详细信息

为揭示不同运行工况下空气源热泵室外换热器翅片表面的灰尘沉积特性,构建灰尘沉积可视化实验系统,在干湿工况下,分别研究风速和沉积时间对灰尘沉积特性及传热的影响。研究结果表明:长沉积时间和高风速均会促进翅片表面的灰尘沉积,增加灰尘沉积量和翅片表面覆盖率。湿工况下的沉积效果为干工况的1.15~2.89倍,且效果随沉积时间与风速的增加而增加。此外,灰尘沉积会增加翅片传热热阻,导致灰尘沉积前后存在传热温差,从而降低传热效率。在相同积灰条件下,干工况的温降大于湿工况的温降,即干工况下的积灰热阻高于湿工况下的积灰热阻。

关键词：室外换热器翅片灰尘沉积湿工况传热

渗流作用下能源桩的换热性能及热-力耦合特性

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清华大学学报（自然科学版） 2022年第5期62卷 891-899页

作者：杨卫波严超逸张来军汪峰扬州大学电气与能源动力工程学院扬州225127

为了探寻实际工程中能源桩桩周土壤地下水渗流对能源桩传热性能和热-力耦合特性的影响,建立了考虑地下水渗流的能源桩热-力耦合数值模型,探讨了夏季工况下地下水渗流对能源桩热力学性质的影响。结果表明:夏季工况下能源桩在60 m/a水平... 详细信息

为了探寻实际工程中能源桩桩周土壤地下水渗流对能源桩传热性能和热-力耦合特性的影响,建立了考虑地下水渗流的能源桩热-力耦合数值模型,探讨了夏季工况下地下水渗流对能源桩热力学性质的影响。结果表明:夏季工况下能源桩在60 m/a水平渗流场作用下的换热量相对于无渗流情况可增加1.34倍,桩体温升可降低9.12%,地下水的流动降低了桩体位移、桩体轴力、侧摩阻力的变化幅度,还使得能源桩可以更快地达到稳定运行工况;在地下水渗流的影响下,渗流上游的土壤热影响范围明显缩小,但渗流下游的热影响范围显著扩大。

关键词：地源热泵能源桩地下水渗流换热热-力耦合特性

差速非对称捏合块流道内分散混合机理及其可视化

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差速非对称捏合块流道内分散混合机理及其可视化

作者：杨卫波五邑大学

学位级别：硕士

传统双螺杆挤出机两根螺杆的构型相同,导致物料在熔融混炼过程中缺少空间变换,限制了混合能力的进一步提升。为了克服这种缺陷,提升混合效果,研制出了新型差速非对称双螺杆,该螺杆打破了传统双螺杆的对称结构,在聚合物加工过程中实现拓... 详细信息

传统双螺杆挤出机两根螺杆的构型相同,导致物料在熔融混炼过程中缺少空间变换,限制了混合能力的进一步提升。为了克服这种缺陷,提升混合效果,研制出了新型差速非对称双螺杆,该螺杆打破了传统双螺杆的对称结构,在聚合物加工过程中实现拓扑混沌混合,大幅提升了熔融混合效率。本文将数值模拟、可视化实验和PIV测试方法相结合,进一步探究差速捏合块的分散混合机理。针对差速和传统等速双螺杆构型,建立了两组串联0°捏合块物理模型,使用流体动力学POLYFLOW软件开展流动与分布混合进行数值模拟研究。并利用自行开发后处理程序,求解包括速度场、压力场、流量波动、粒子追踪等模拟结果。通过数值模拟比较发现,相较于传统捏合块,差速捏合块有着更为优异的分散混合性能。采用自主研制的全程可视化透明挤出机,开展了差速0°捏合块混合机理的探究。首次捕捉到了差速0°捏合块在挤出过程中的“周期性波动”现象,结果表明“周期性波动”虽然加速了大尺度示踪剂的破裂,但也使得示踪剂快速通过捏合块。首次采用红色细砂法获得了差速0°捏合块的停留时间分布。首次使用PIV粒子测速仪探究了差速0°捏合块在挤出过程中的瞬时流场,结果表明捏合块的构型,组数和工况,都对“周期性波动”有影响。首次采用拍摄法表征捏合块对出口流量的影响,结果表明捏合块的构型和螺杆转速对出口瞬时流量波动的影响较大。采用出口拉膜法,表征捏合块内的分散混合能力。螺杆转速越高,喂料量越小分散混合效果越好;一组捏合块时,差速90°/45°捏合块的分散效果最好,差速180°/90°和120°/60°捏合块的分散混合能力次之,差速60°/30°捏合块的分散混合能力最差。三组捏合块时,差速90°/45°捏合块的分散混合能力最好,差速0°捏合块的分散混合能力最差。差速捏合块混合分散能力要优于传统捏合块。由多因素方差分析知,捏合块组数、喂料量和错列角对物料分散有着显著影响;从交互作用可以看到,螺杆转速和喂料量对平均粒径和物料分散均匀性的起着关键作用。图100幅,表30个,参考文献52篇。

关键词：差速非对称捏合块数值模拟可视化方法分散混合 PIV测试出口瞬时流量

桩埋管参数对渗流下能量桩热-力耦合特性的影响

同方学位论文库评论

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水文地质工程地质 2022年第5期49卷 176-185页

作者：杨卫波张来军汪峰扬州大学电气与能源动力工程学院江苏扬州225127

为获得地下水渗流作用下桩埋管参数对能量桩热-力耦合特性的影响,建立了不同埋管参数的能量桩数值模型,分析了桩埋管数量、埋管布置形式、埋管管径对单位桩深换热量、日换热量、桩截面平均温升、桩身位移增量及桩身附加温度荷载的影响... 详细信息

为获得地下水渗流作用下桩埋管参数对能量桩热-力耦合特性的影响,建立了不同埋管参数的能量桩数值模型,分析了桩埋管数量、埋管布置形式、埋管管径对单位桩深换热量、日换热量、桩截面平均温升、桩身位移增量及桩身附加温度荷载的影响。结果表明:增加埋管数量可以增大能量桩换热量,但也会加剧桩内不同埋管间的热干扰,导致换热性能下降及桩身位移和附加温度荷载的增加;渗流下桩埋管的布置形式对其换热性能有显著影响,而对桩的力学特性影响较小,且渗流速度越大,2种布置形式对应的能量桩换热量差异逐渐增加,桩顶位移增量与桩身附加温度荷载逐渐减少;增加埋管管径可以提高能量桩的换热量,但也会加大桩身和桩周土壤温升,导致桩身位移和附加温度荷载增大。研究结论对于渗流作用下能量桩的优化设计与高效运行具有一定的指导意义。

关键词：能量桩地下水渗流桩埋管参数热-力耦合数值模拟

风冷蒸发复合型横流闭式冷却塔冷却性能的试验研究

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流体机械 2022年第10期50卷 8-15,69页

作者：杨卫波张钰孙念心崔敏扬州大学电气与能源动力工程学院江苏扬州225127

为了探索运行参数与塔型结构对风冷蒸发复合型横流闭式冷却塔冷却性能的影响,搭建了其模型实验平台,开展了空气流量、冷却水流量、喷淋水流量和气水比对2种塔型传热传质特性的试验研究。结果表明,冷却水流量和喷淋水流量的增大使得冷却... 详细信息

为了探索运行参数与塔型结构对风冷蒸发复合型横流闭式冷却塔冷却性能的影响,搭建了其模型实验平台,开展了空气流量、冷却水流量、喷淋水流量和气水比对2种塔型传热传质特性的试验研究。结果表明,冷却水流量和喷淋水流量的增大使得冷却塔的总换热量、翅片管和光管的换热量均增大,且冷却水流量变化对塔型2的影响更大,而喷淋水流量的变化对光管区的换热量影响较大。如冷却水流量从0.083 kg/s增加至0.167 kg/s时,塔型1与塔型2的总换热量分别增加了818,1 108 W,而当喷淋水流量从0.167 kg/s增加到0.250 kg/s时,塔型1与塔型2的翅片管区与光管区换热量分别增加了295,458 W和144,764 W。与此同时,空气流量和气水比的增大使得冷却塔总换热量和翅片管换热量增大,而光管换热量减小,且空气流量变化对塔型1的负荷比影响更大,其翅片管区及光管区负荷比变化更大;气水比对塔型2的影响要大于塔型1;相同条件下,塔型2的冷却性能要优于塔型1。

关键词：风冷蒸发横流闭式冷却塔运行参数塔型结构试验研究

冷表面温度对超疏水翅片结霜特性与抑霜性能的影响

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制冷学报 2022年第6期43卷 107-113页

作者：汪峰汤锐王志豪杨卫波高昂扬州大学电气与能源动力工程学院扬州225127 广东欧科空调制冷有限公司东莞523516

为揭示冷表面温度对超疏水翅片结霜特性与抑霜性能的影响规律,本文搭建了可视化结霜实验系统,并对不同冷表面温度下超疏水翅片的结霜过程进行研究,同时与未经表面处理的裸翅片进行对比。实验结果表明:超疏水翅片表面初始凝结液滴开始冻... 详细信息

为揭示冷表面温度对超疏水翅片结霜特性与抑霜性能的影响规律,本文搭建了可视化结霜实验系统,并对不同冷表面温度下超疏水翅片的结霜过程进行研究,同时与未经表面处理的裸翅片进行对比。实验结果表明:超疏水翅片表面初始凝结液滴开始冻结、冻结50%和完全冻结的时间均随冷表面温度的降低而缩短;冷表面温度越低,晶核的临界半径越小,晶核越密集,液滴完全冻结时表面覆盖率越高;超疏水翅片和裸翅片表面的霜层厚度随着冷表面温度的降低而增加,结霜45 min后,超疏水翅片在冷表面温度为-5、-10、-15、-20℃时的霜层厚度分别为裸翅片的78.8%、95.6%、94.6%和79.8%,表明超疏水翅片在不同冷表面温度下均具有抑霜效果。

关键词：结霜超疏水翅片冷表面温度凝结液滴

基于线热源理论的垂直U型埋管换热器传热模型的研究

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太阳能学报 2007年第5期28卷 482-488页

作者：杨卫波施明恒东南大学动力工程系南京210096

基于经典常热流线热源理论,通过引入叠加原理、阶跃负荷及孔洞热阻思想将其发展为能够适用于变热流埋管换热与地源热泵系统模拟的变热流线热源模型,并与改进的经实验与理论验证的圆柱源理论模型进行了比较与分析。结果表明:所发展的变... 详细信息

基于经典常热流线热源理论,通过引入叠加原理、阶跃负荷及孔洞热阻思想将其发展为能够适用于变热流埋管换热与地源热泵系统模拟的变热流线热源模型,并与改进的经实验与理论验证的圆柱源理论模型进行了比较与分析。结果表明:所发展的变热流线热源模型能够有效地模拟地下埋管的换热过程,可作为地下垂直U埋管换热过程的计算模型,为地源热泵地下埋管换热器的设计计算及地源热泵系统的模拟提供了一种新的简单而又实用的计算方法。

关键词：地源热泵线热源模型变热流埋地换热器叠加原理阶跃负荷

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地源热泵中U型埋管传热过程的数值模拟

东南大学学报（自然科学版） 2007年第1期37卷 78-83页

作者：杨卫波施明恒东南大学能源与环境学院南京210096

以钻孔壁为界将U型埋管的换热区域划分为钻孔内外两部分,并分别采用稳态与非稳态传热来分析求解,两区域模型间通过钻孔壁温耦合连接,以构成完整的埋管传热模型.对于钻孔以外部分,采用变热流圆柱源模型来求解钻孔瞬时壁温.钻孔以内部分,... 详细信息

以钻孔壁为界将U型埋管的换热区域划分为钻孔内外两部分,并分别采用稳态与非稳态传热来分析求解,两区域模型间通过钻孔壁温耦合连接,以构成完整的埋管传热模型.对于钻孔以外部分,采用变热流圆柱源模型来求解钻孔瞬时壁温.钻孔以内部分,在考虑埋管流体温度的沿程变化及U型管2支间热干扰的基础上,基于能量平衡建立了钻孔内U型埋管的稳态传热模型.用所建U型埋管传热模型对地源热泵系统的运行特性进行了动态模拟,得出了埋管出口流体温度、钻孔瞬时壁温、单位埋管吸热量及热泵COP随运行时间的变化规律.所建埋管模型可为地源热泵系统的动态模拟、优化设计及其改进提供参考.

关键词：地源热泵 U型埋管换热特性数值模拟