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平面湍流射流细颗粒物团聚的PBM-LES耦合模拟

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热能动力工程 2017年第7期32卷 64-72页

作者：李佳陈占秀杨历李阳河北工业大学能源与环境工程学院天津300401

本文选取平面湍流射流为研究对象,通过大涡模拟与颗粒群体平衡模型耦合模拟了亚微米级细颗粒物在平面湍流射流流场中的团聚情况,分析了细颗粒物在流场中的运动情况以及粒径的演变过程,研究了不同时间、不同入口体积分数以及不同St数对... 详细信息

本文选取平面湍流射流为研究对象,通过大涡模拟与颗粒群体平衡模型耦合模拟了亚微米级细颗粒物在平面湍流射流流场中的团聚情况,分析了细颗粒物在流场中的运动情况以及粒径的演变过程,研究了不同时间、不同入口体积分数以及不同St数对细颗粒物团聚的影响。结果表明,在射流发展过程中细颗粒物粒径经历了逐渐增大且数密度逐渐减小并趋于稳定的过程;入口体积分数增大加强了流体与颗粒相之间相互作用的程度,细颗粒物的团聚效果更加显著;St数增大影响了细颗粒物在流场中的运动情况,削弱了细颗粒物的团聚效果。

关键词： PM2.5 大涡模拟颗粒群体平衡模型自由分子凝并核平面湍流射流

丙三醇与1,6-己二醇混合物降温凝固过程的分子动力学模拟

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化工学报 2013年第7期64卷 2316-2321页

作者：陈占秀陈冠益王艳兰维娟天津大学环境科学与工程学院天津300072 河北工业大学能源与环境工程学院天津300401

利用分子动力学方法对3种不同摩尔比的丙三醇与1,6-己二醇混合物进行降温计算。分别采用自扩散系数和比体积方法得到的玻璃化转变温度与实验结果都符合较好,混合物中的丙三醇与1,6-己二醇的自扩散系数均小于单质时的自扩散系数,丙三醇与... 详细信息

利用分子动力学方法对3种不同摩尔比的丙三醇与1,6-己二醇混合物进行降温计算。分别采用自扩散系数和比体积方法得到的玻璃化转变温度与实验结果都符合较好,混合物中的丙三醇与1,6-己二醇的自扩散系数均小于单质时的自扩散系数,丙三醇与1,6-己二醇的羟基比其单质状态的羟基径向分布函数中第一峰值均变大,且随着温度的降低,回转半径变短,较小的键长出现的概率增多,键角变化较小。

关键词：玻璃化转变温度自扩散系数径向分布函数回转半径

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纳米通道粗糙内壁对流体流动行为的影响

物理学报 2019年第9期68卷 184-194页

作者：梅涛陈占秀杨历王坤苗瑞灿河北工业大学能源与环境工程学院天津300401

纳米流动系统具有高效、经济等优势,在众多领域具有广泛的应用前景.因该类系统具有极高的表面积体积比,致使界面滑移效应对流动具有显著影响.本文采用分子动力学方法以两无限大平行非对称壁面组成的Poiseuille流动为对象,分析了壁面粗... 详细信息

纳米流动系统具有高效、经济等优势,在众多领域具有广泛的应用前景.因该类系统具有极高的表面积体积比,致使界面滑移效应对流动具有显著影响.本文采用分子动力学方法以两无限大平行非对称壁面组成的Poiseuille流动为对象,分析了壁面粗糙度与润湿性变化对通道内流体流动的影响.对于不同结构类型的壁面,需要通过水动力位置来确定固液界面位置,准确计算固液界面位置有助于更好地分析界面滑移效应.研究结果表明,上下壁面不对称会引起通道内流场参数分布的不对称,壁面粗糙度及润湿性的变化会影响近壁面附近流体原子的流动特性,由于壁面凹槽的存在,粗糙壁面附近的数密度分布低于光滑壁面一侧.壁面粗糙度及润湿性的变化会影响固液界面位置,肋高变化及壁面润湿性对通道中速度分布影响较大,界面滑移速度及滑移长度随肋高和润湿性的增大而减小;肋间距变化对通道内流体流动影响较小,界面滑移速度和滑移长度基本保持恒定.

关键词：粗糙度润湿性界面滑移分子动力学

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非对称纳米通道内界面热阻的分子动力学研究

物理学报 2020年第22期69卷 320-332页

作者：梅涛陈占秀杨历朱洪漫苗瑞灿河北工业大学能源与环境工程学院天津300401

微尺度系统传热具有较小的热惯性和较快的热响应,在控制传热方面具有独到的优势.本文利用分子动力学方法研究了纳米通道中壁面温度及壁面润湿性不同时,静态流体和动态流体下界面热阻的变化规律.结果表明,在静态流体中,壁面润湿性的增强... 详细信息

微尺度系统传热具有较小的热惯性和较快的热响应,在控制传热方面具有独到的优势.本文利用分子动力学方法研究了纳米通道中壁面温度及壁面润湿性不同时,静态流体和动态流体下界面热阻的变化规律.结果表明,在静态流体中,壁面润湿性的增强会显著降低界面热阻,对于温度不同的壁面,当润湿性较弱时,可以观察到高温壁面处的界面热阻高于低温壁面处,反之,当润湿性较强时,壁面温度对界面热阻的影响较小;对流体区域施加外力使流体流动,结果显示外力的增加能有效提高系统的热通量,流体温度升高.当润湿性较弱时,外力的增大能显著减低界面热阻,而随着壁面润湿性增强,外力对界面热阻的影响逐渐减小.此外,本文将界面热阻与壁面吸附流体分子数量相联系,发现在静态流体中,界面热阻值与壁面吸附流体分子的数量呈负相关;而在动态流体中,外力的变化对吸附分子数量的影响较小,壁面润湿性的强弱是影响壁面吸附流体分子的主要影响因素.

关键词：润湿性外力界面热阻分子动力学

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纵流式换热器流动与传热特性的研究

纵流式换热器流动与传热特性的研究

作者：陈占秀天津大学

学位级别：硕士

纵流式换热器是一种综合性能较好的新型换热器，在换热量相同时，所消耗的泵功率相对于折流板式换热器较少。由于纵流式换热器的壳程结构不同于折流板式换热器，本文对纵流式换热器的传热和流动阻力性质进行了研究;对其结构变化引起的... 详细信息

纵流式换热器是一种综合性能较好的新型换热器，在换热量相同时，所消耗的泵功率相对于折流板式换热器较少。由于纵流式换热器的壳程结构不同于折流板式换热器，本文对纵流式换热器的传热和流动阻力性质进行了研究;对其结构变化引起的壳程流场和温度变化做了以下工作：1.采用数值模拟方法，研究了纵流式换热器和折流板式换热器流场和温度场的分布。以往对换热器壳程流场和温度场的数值模拟都是建立在多孔介质模型基础上进行的，存在许多问题。由于多孔介质模型的不完善性，本文首次采用湍流模型研究了纵流式换热器的工作特性。2.根据换热器的实际结构，对纵流式换热器和折流板式换热器进行了适当简化，并以此为基础建立了计算模型并进行了数值模拟，得到了纵流式换热器和折流板换热器内的流场和温度场。两者相比，纵流式换热器壳程特有的支撑结构不仅增加了传热表面积，而且在流动中起到增强流体扰动和湍流度的作用;与此同时，流场中的流动滞止区相对减小，流动阻力减小;同时，温度场分布更均匀。3.采用热力学第一定律和热力学第二定律的基本原理，分析比较了两种换热器的性能。认为只有综合考虑换热器的传热特性和压降特性，才能较为准确、客观地分析换热器的性能。本文的研究表明：在用数值方法模拟换热器中的流场与温度场时，采用湍流模型可以比用多孔介质模型获得更详细、准确的换热器内部流场与温度场信息;同时，本研究对换热器进行的性能分析也表明纵流式换热器有较好的流动与传热特性。

关键词：纵流绕流管数值模拟流动阻力

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电加热结构内纳米流体稳定性实验研究

工程热物理学报 2021年第4期42卷 973-978页

作者：郑丹王哲陈占秀朱恒宣王进河北工业大学能源与环境工程学院天津300401

实验以比例为4:6的乙二醇水溶液(EGW)为基液,采用两步法制备了质量分数为0.5%、1.0%、1.5%和2.0%的Cu-EGW、Al_(2)O_(3)-EGW和Fe_(3)O_(4)-EGW纳米流体。通过分段加热测试,对比分析了三种纳米流体在电加热结构中的加热效果,并研究了Cu-... 详细信息

实验以比例为4:6的乙二醇水溶液(EGW)为基液,采用两步法制备了质量分数为0.5%、1.0%、1.5%和2.0%的Cu-EGW、Al_(2)O_(3)-EGW和Fe_(3)O_(4)-EGW纳米流体。通过分段加热测试,对比分析了三种纳米流体在电加热结构中的加热效果,并研究了Cu-EGW纳米流体的热稳定性。实验结果表明,在三种纳米流体中Cu-EGW纳米流体获得了最优的加热效果;在30天后再次测试发现以Cu-EGW纳米流体作为加热工质时,中间翅片上部平均温度降低了7.4%,被加热环境平均温度降低了3.8%。

关键词：纳米流体电加热结构热稳定性加热效率

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受限纳米通道内气泡核化的分子动力学模拟

化工进展 2020年第5期39卷 1641-1648页

作者：苗瑞灿张石重陈占秀杨历河北工业大学能源与环境工程学院天津300401

采用分子动力学方法模拟研究受限纳米通道内液体在固体壁面上的核化生长过程,本文主要研究固体壁面润湿性对液体核化生长的影响并分析了气泡成核机理。结果表明:不同壁面润湿性对气泡核化生长产生较大影响。壁面润湿性强时,近壁面处会... 详细信息

采用分子动力学方法模拟研究受限纳米通道内液体在固体壁面上的核化生长过程,本文主要研究固体壁面润湿性对液体核化生长的影响并分析了气泡成核机理。结果表明:不同壁面润湿性对气泡核化生长产生较大影响。壁面润湿性强时,近壁面处会形成一层液膜,出现与池沸腾不同的现象,流体在液膜层发生均质核化,气泡核化生长速度较快;壁面润湿性较弱时,液体在近壁面处发生异质核化,气泡核化生长速度相对较慢;壁面润湿性最弱时,在近壁面处会形成一层气膜,热量通过气膜传递给流体,传热效果不佳,液体很难发生核化现象。形成这种现象的原因是壁面润湿性强,近壁面处会形成“类固体”层,热量由壁面经“类固体”层传给通道内流体,传热效果好,此外,“类固体”层越厚传热效果越好。壁面润湿性弱时,近壁面处没有“类固体”层,会形成一层气膜,降低传热效果,影响通道内流体核化生长。

关键词：纳米结构润湿性气泡核化两相流分子模拟

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纳米尺度下流体剪切流动的分子动力学模拟

工程热物理学报 2020年第6期41卷 1477-1484页

作者：苗瑞灿郭纪伟杨历陈占秀梅涛河北工业大学能源与环境工程学院天津300401

利用分子动力学方法模拟流体在两无限大平板间剪切流动过程。研究通道内加入不同体积分数纳米颗粒、体积分数相同纳米颗粒数目不同以及剪切速度对流体密度、速度以及界面滑移的影响。结果表明:近壁区流体数密度呈衰减振荡分布,由近壁区... 详细信息

利用分子动力学方法模拟流体在两无限大平板间剪切流动过程。研究通道内加入不同体积分数纳米颗粒、体积分数相同纳米颗粒数目不同以及剪切速度对流体密度、速度以及界面滑移的影响。结果表明:近壁区流体数密度呈衰减振荡分布,由近壁区到主流区振幅逐渐减小,颗粒和流体的整体数密度在中心主流区呈抛物线分布。流体剪切应变率随颗粒体积分数的增加逐渐减小,同时剪切应变率和滑移速度之间呈近似线性分布。体积分数相同颗粒数目不同,颗粒在运动过程中呈线,性排列时,剪切应变率最大。随剪切速度的增加,流体滑移速度和滑移长度随之增大,但滑移长度增加量相对较小。

关键词：纳米流体剪切流动滑移速度滑移长度分子动力学

不凝性气体对纳米通道内水分子流动传热影响的分子动力学模拟

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物理学报 2024年第9期73卷 168-178页

作者：邢赫威陈占秀杨历苏瑶李源华呼和仓河北工业大学能源与环境工程学院天津300401

随着电子元件高性能化和小型化的发展,纳米通道内工质的流动传热问题受到了更多的关注.本文采用分子动力学模拟方法,模拟了300,325,350 K的纳米通道中流体的流动传热情况,工质为水,水中不凝性气体用氩气代替.结果表明:流动过程中,氩原... 详细信息

随着电子元件高性能化和小型化的发展,纳米通道内工质的流动传热问题受到了更多的关注.本文采用分子动力学模拟方法,模拟了300,325,350 K的纳米通道中流体的流动传热情况,工质为水,水中不凝性气体用氩气代替.结果表明:流动过程中,氩原子形成高势能团簇,随着温度升高,流体势能上升,团簇逐渐减小或消失;少量气体原子能够促进流动,而较多氩气会导致通道中心区域形成较大气体团簇而阻碍流动,同时,被加热的工质能显著减小流动阻力系数;近壁面区域流体温度高于中心区域,团簇内部原子活动更加剧烈,平均分子动能更大,温度更高;水的氢键结构可以促进纳米通道内的传热,氩原子会影响氢键数量,高温会破坏水分子形成的氢键网络,使努塞尔数下降.本研究分析了不凝性气体影响下微通道内水分子流动传热的机理,为电子设备的强化传热提供了理论指导.

关键词：分子动力学流动传热团簇纳米通道

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