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变物性参数对微通道内纳米流体强制对流换热的影响

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工程热物理学报 2018年第2期39卷 389-394页

作者：白国君王刚马兵善李刚王杰兰州理工大学土木工程学院兰州730050

对二维微通道内Al_2O_3-水纳米流体的强制对流换热进行了数值研究。主要研究纳米流体的变热物性参数、纳米粒子体积分数φ和Re数对纳米流体强制对流换热的影响。研究表明:在Re数和纳米颗粒体积分数φ一定时,变热物性参数纳米流体比定热... 详细信息

对二维微通道内Al_2O_3-水纳米流体的强制对流换热进行了数值研究。主要研究纳米流体的变热物性参数、纳米粒子体积分数φ和Re数对纳米流体强制对流换热的影响。研究表明:在Re数和纳米颗粒体积分数φ一定时,变热物性参数纳米流体比定热物性参数纳米流体在微通道内的强制对流换热强。在Re数一定时,随着纳米粒子体积分数φ的增加,纳米流体换热性能增强。在纳米粒子体积分数φ一定时,随着Re数的增加,纳米流体的换热能力也随之增加。

关键词：纳米流体强制对流微通道变热物性参数数值模拟

壁面辐射对具有内置翅片的封闭腔内湍流自然对流传热特性影响

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核动力工程 2020年第2期41卷 89-95页

作者：王烨赵兴杰马兵善管国祥兰州交通大学环境与市政工程学院兰州730070 兰州交通大学铁道车辆热工教育部重点实验室兰州730070

为研究有内置翅片的封闭腔内壁面发射率(ε)对腔内湍流自然对流传热特性的影响,采用RNG k-ε湍流模型对流体为空气、高宽比为1的封闭腔内的温度场、流场、壁面传热能力进行数值分析。结果表明:内置翅片与壁面辐射的综合效应使得竖向热... 详细信息

为研究有内置翅片的封闭腔内壁面发射率(ε)对腔内湍流自然对流传热特性的影响,采用RNG k-ε湍流模型对流体为空气、高宽比为1的封闭腔内的温度场、流场、壁面传热能力进行数值分析。结果表明:内置翅片与壁面辐射的综合效应使得竖向热边界层和速度边界层厚度均增大,腔体顶部及底部区域水平速度产生了一定波动。考虑壁面辐射时,双翅片结构对热壁面局部传热能力的影响趋势与单翅片结构类似;ε为0.3、0.6、0.9时,单翅片对热壁面平均努塞尔数(Nu)分别提高39.95%、88.55%和144.97%,双翅片对热壁面平均Nu分别提高41.09%、87.32%和141.23%;ε过大对双翅片结构的封闭腔内对流散热反而不利。

关键词：封闭腔自然对流传热辐射耦合传热数值分析

局部热驱动壁面及周期性热边界条件下多孔介质腔体内的自然对流换热特性研究

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局部热驱动壁面及周期性热边界条件下多孔介质腔体内的自然对流换...

作者：马兵善兰州理工大学

学位级别：硕士

多孔介质内的对流换热现象在日常生活和生产中普遍存在,具有很强的应用背景,在石油热采、地热的开采与利用、地下储能、食品加工、干燥,太阳能的利用、建筑物的节能保温等都有很广泛的应用,其中又有不少应用的热边界条件是随时间发生变... 详细信息

多孔介质内的对流换热现象在日常生活和生产中普遍存在,具有很强的应用背景,在石油热采、地热的开采与利用、地下储能、食品加工、干燥,太阳能的利用、建筑物的节能保温等都有很广泛的应用,其中又有不少应用的热边界条件是随时间发生变化的,鉴于其在实际工程应用中的重要性,本文对热边界条件随时间变化的局部热驱动壁面多孔介质腔体内的自然对流进行了数值研究,期望能够对实际工程具有理论指导意义。对上下壁面绝热、左侧壁面长度为b的部分维持恒定温度Th而剩余部分绝热、右侧壁面维持恒定温度Tc的多孔介质方腔内的自然对流换热进行了数值研究。在一定的参数范围内,分析了局部加热面位置对腔体自然对流换热的影响,经过计算得到了最佳的局部热壁面位置,在此基础上研究了介质参数对多孔介质腔体内自然对流换热的影响。对左侧壁面长度为b的部分维持恒定温度Th,右侧壁面长度为b的部分维持相对较低的温度Tc,左右壁面剩余部分和水平壁面绝热的多孔介质腔体内自然对流换热进行了数值模拟研究,通过对36种不同的局部冷、热面位置的比较,得到了最佳的对流换热位置。同时在局部冷热壁面最佳位置处,研究了Da数、Ra数、孔隙率ε以及高宽比对自然对流换热的影响。计算结果表明：冷、热壁面的位置对多孔介质方腔内自然对流换热有较大的影响,左侧热壁面的位置为Dh=0.65,右侧冷壁面的位置Dc=0.35时自然对流换热最强。对左侧局部热壁面温度随时间按正弦规律变化,右侧的壁温维持相对较低恒定温度,剩余部分均绝热的二维多孔介质腔体内非稳态自然对流换热进行了数值研究。着重分析无量纲周期f、无量纲振幅a以及Ra数、Da数、孔隙率ε;对腔体内自然对流换热的影响。计算结果表明,随着a的不断的增大,局部热壁面处的Nuh数也是在不断的增大,Nuc曲线的变化较为剧烈,虽然Nuc的幅值小于Nuh的幅值,但是Nuh=Nuc。随着Ra数增大,方腔内出现第二漩涡的时间有所提前,且强度也是逐渐增大的;Da数的不断增大会提高多孔介质腔体内自然对流换热的强度,Ra数较小时多孔介质腔体内的自然对流换热基本不受孔隙率的影响。

关键词：局部热壁面多孔介质自然对流周期性热边界条件数值模拟

布朗运动影响下方腔内纳米流体非稳态自然对流的数值研究

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工程热物理学报 2015年第8期36卷 1780-1784页

作者：王刚马兵善范宗良杨蓉霞李绍勇兰州理工大学土木工程学院

对方腔一侧壁面温度随时间按正弦规律变化、充满CuO-水纳米流体的二维方腔内的非稳态自然对流换热进行了数值研究。在相关参数一定的条件下,研究了Ra数、纳米颗粒体积份额φ和纳米颗粒布朗运动对自然对流换热特性的影响。数值模拟结果表... 详细信息

对方腔一侧壁面温度随时间按正弦规律变化、充满CuO-水纳米流体的二维方腔内的非稳态自然对流换热进行了数值研究。在相关参数一定的条件下,研究了Ra数、纳米颗粒体积份额φ和纳米颗粒布朗运动对自然对流换热特性的影响。数值模拟结果表明:考虑布朗运动时壁面时均Nu数均大于不考虑布朗运动时的相应值;不考虑布朗运动时,时均Nu数均随φ的增大而增大;而考虑布朗运动时,当Ra数较小时,时均Nu数均随φ的增大而增大,而Ra数较大时,存在有最佳的φ值,可使时均Nu数达到最大值。

关键词：自然对流纳米流体方腔布朗运动周期性变化热边界条件

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应用控制变迁的柔性制造系统死锁控制策略

控制理论与应用 2019年第5期36卷 795-802页

作者：李绍勇孙智冬蔡颖厚彩琴韩喜莲马兵善兰州理工大学土木工程学院

不同于目前许多文献中基于添加控制库所的死锁预防策略,本文提出了控制变迁方程(CTE)的概念和相应的基于添加控制变迁(CT)的死锁控制策略(DCP).通过分析存在死锁的原网(N0;M0)的可达图(RG),该DCP 求解出所有死锁标识(DM).基于CTE,构造... 详细信息

不同于目前许多文献中基于添加控制库所的死锁预防策略,本文提出了控制变迁方程(CTE)的概念和相应的基于添加控制变迁(CT)的死锁控制策略(DCP).通过分析存在死锁的原网(N0;M0)的可达图(RG),该DCP 求解出所有死锁标识(DM).基于CTE,构造出所需的控制变迁.然后,对每个DM添加相应的CT,进而消除了原网(N0;M0)中的死锁标识,得到了活性受控网系统(N*;M*).通过理论分析和相关算例的应用,该DCP的正确性和有效性得到了验证.此外,该DCP获取的活性受控网系统(N*;M*)可达数目与原网(N0;M0)是相同的,即最大可达数(MRN).

关键词：柔性制造系统 Petri网死锁控制策略控制变迁最大可达数

纳米颗粒球形度对平板通道中Al_(2)O_(3)-水纳米流体强制对流换热的影响

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兰州理工大学学报 2021年第1期47卷 61-65页

作者：王刚张倩马兵善兰州理工大学土木工程学院甘肃兰州730050

数值研究了水中添加立方体形、球形或柱状Al_(2)O_(3)纳米颗粒的纳米流体在平板通道中的层流强制对流换热,分析了纳米颗粒球形度、纳米颗粒体积分数和雷诺数对平板通道中Al_(2)O_(3)-水纳米流体强制对流换热的影响.结果表明:当纳米颗粒... 详细信息

数值研究了水中添加立方体形、球形或柱状Al_(2)O_(3)纳米颗粒的纳米流体在平板通道中的层流强制对流换热,分析了纳米颗粒球形度、纳米颗粒体积分数和雷诺数对平板通道中Al_(2)O_(3)-水纳米流体强制对流换热的影响.结果表明:当纳米颗粒体积分数和雷诺数一定时,随着纳米颗粒球形度减小,通道壁面平均努赛尔数增大,对流换热增强;当纳米颗粒球形度一定时,随着纳米颗粒体积分数和雷诺数的增大,通道壁面平均努赛尔数增大,对流换热增强.

关键词：纳米流体强制对流纳米颗粒球形度平行平板通道数值模拟

普通Petri网最大可达数的两段式死锁控制策略

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控制理论与应用 2017年第2期34卷 243-250页

作者：李绍勇肖兴达蔡颖厚彩琴韩喜莲马兵善兰州理工大学土木工程学院甘肃兰州730050 开封大学电子电气工程学院河南开封475004

针对普通Petri网的死锁问题,本文提出了可实现最大可达数的两段式死锁控制策略(deadlock control policy,DCP).第1步,该策略求解原网(N0,M0)的基本信标(elementary siphons,ES)和从属信标(dependent siphons,DS),对每个基本信标添加控... 详细信息

针对普通Petri网的死锁问题,本文提出了可实现最大可达数的两段式死锁控制策略(deadlock control policy,DCP).第1步,该策略求解原网(N0,M0)的基本信标(elementary siphons,ES)和从属信标(dependent siphons,DS),对每个基本信标添加控制库所(control place,CP)和控制变迁(control transition,CT),获得拓展网系统(N′,M′).第2步,构建拓展网系统的P–不变式整数规划问题,测试原网中从属信标的可控性.若所有从属信标满足可控条件,则直接得到活性受控网系统(N*,M*);反之,对不满足可控条件的从属信标也添加控制库所和变迁,从而也得到了(N*,M*).通过理论分析和算例验证,表明了该死锁控制策略的正确性和有效性.相比目前文献中的可实现最大许可行为数目(number of maximally permissive behavior,NMPB)的普通Petri网死锁预防策略,该DCP获取的活性受控网系统(N*,M*)可达数目与原网(N0,M0)是相同的,且最大可达数(maximally reachable number,MRN)高于最大许可行为数目NMPB.

关键词： Petri网死锁控制基本信标最大可达数最大许可行为数目

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一种扁管管翅式换热器的高效数值设计方法

化工学报 2020年第S02期71卷 104-110页

作者：马兵善赵皓辰王烨石成志王瑞君鲁红钰常悦兰州交通大学环境与市政工程学院甘肃兰州730070 兰州理工大学土木工程学院甘肃兰州730050

传统的数值模拟方法计算量大,计算时间长,很难满足现代工业发展的需求。以扁管管翅式换热器为例,采用适体坐标与最佳正交分解(POD)相结合的方法构建了低阶模型,在等热流边界条件下对扁管管翅式换热器中流动与传热过程进行计算,并将POD... 详细信息

传统的数值模拟方法计算量大,计算时间长,很难满足现代工业发展的需求。以扁管管翅式换热器为例,采用适体坐标与最佳正交分解(POD)相结合的方法构建了低阶模型,在等热流边界条件下对扁管管翅式换热器中流动与传热过程进行计算,并将POD计算结果与有限体积法(FVM)计算结果进行了对比。结果表明:POD方法能准确地捕捉到不同数量参数变化情况下的温度场及速度场信息。对于3变量工况重构速度场及温度场的相对偏差平均值的最大值分别为1.90%、0.308%。采用POD方法在保证计算精度的前提下将FVM计算速度最大能提高3093.4倍。研究对于提高扁管管翅式换热器数值设计效率、拓展POD方法的工程应用领域有一定的理论参考价值。

关键词：传热换热器扁管低阶模型等热流速度场重构数值模拟

纳米颗粒粒径对太阳能热水系统热性能的影响研究

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能源与环保 2023年第11期45卷 217-224页

作者：王辉马兵善王刚兰州理工大学土木工程学院甘肃兰州730050

为研究纳米颗粒粒径对太阳能热水系统热性能的影响,利用TRNSYS软件对海口地区纳米流体太阳能热水系统热性能进行了动态模拟研究。采用Cu-水、Al_(2)O_(3)-水、TiO_(2)-水和SiO_(2)-水4种不同的纳米流体作为系统的换热介质,选取全年和典... 详细信息

为研究纳米颗粒粒径对太阳能热水系统热性能的影响,利用TRNSYS软件对海口地区纳米流体太阳能热水系统热性能进行了动态模拟研究。采用Cu-水、Al_(2)O_(3)-水、TiO_(2)-水和SiO_(2)-水4种不同的纳米流体作为系统的换热介质,选取全年和典型天进行仿真模拟,分析了纳米颗粒粒径对太阳能保证率、系统效率、集热器出口温度和系统有效得热量得影响。研究结果表明,随着纳米颗粒粒径的增大,太阳能保证率、系统效率、集热器出口温度和系统有效得热量逐渐降低。当纳米颗粒粒径大小为25 nm时,相比于水,太阳能保证率、系统效率、集热器出口温度和系统有效得热量分别提高了7.18%、7.43%、8.68%和3.84%。而粒径大小为50 nm是一个很明显的分界点,当粒径大于50 nm时,有效得热量的下降速率变的平缓。因此,减小纳米颗粒粒径可以提升热水系统热性能,在设计纳米流体太阳能热水系统时,粒径大小应小于50 nm。

关键词：太阳能热水系统纳米颗粒粒径太阳能保证率系统效率出口温度有效得热量