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TPMS空气热沉结构流动传热特性研究

工程热物理学报 2024年第4期45卷 1076-1082页

作者：王佳选钱琛怿俞彬彬钟豪章施骏业陈江平上海交通大学制冷与低温工程研究所上海200240 上海交通大学材料改性与数值模拟研究所上海200240

采用CFD流固耦合数值模拟,以TPMS(三重周期性最小表面)结构为核心构建直流空间内芯片散热热沉。对比了同种条件下的Diamond,Gyroid,I-WP,Fischer-Koch和F-RD五种TPMS结构和同等孔隙率的传统翅片结构的温度场和流体的速度和压力场。构建... 详细信息

采用CFD流固耦合数值模拟,以TPMS(三重周期性最小表面)结构为核心构建直流空间内芯片散热热沉。对比了同种条件下的Diamond,Gyroid,I-WP,Fischer-Koch和F-RD五种TPMS结构和同等孔隙率的传统翅片结构的温度场和流体的速度和压力场。构建无量纲局部性能评价指标对六种结构的冷却效果进行综合比较后表明,TPMS结构比常规翅片结构有16.6%~50.6%的性能提升,其中Fischer-Koch的散热能力最为突出,其在受限空间下有更大的散热潜力,内部流动换热比翅片结构的优势最高可达12倍。

关键词：三重周期性最小表面芯片热沉数值模拟流固耦合

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低温贮箱中相变过程高效率瞬态数值模拟方法

工程热物理学报 2024年第1期45卷 194-198页

作者：左忠琪邹震峰蒋文兵黄永华上海交通大学制冷与低温工程研究所上海200240

闭口低温贮箱在超低热流密度作用下的自增压瞬态过程模拟通常需要耗费巨量的计算资源。使用常规硬件和现有通用CFD商业软件求解此类长周期瞬态模拟往往耗时过长。本文基于OpenFOAM开源计算流体力学平台,提出了针对贮箱内气液相变引起的... 详细信息

闭口低温贮箱在超低热流密度作用下的自增压瞬态过程模拟通常需要耗费巨量的计算资源。使用常规硬件和现有通用CFD商业软件求解此类长周期瞬态模拟往往耗时过长。本文基于OpenFOAM开源计算流体力学平台,提出了针对贮箱内气液相变引起的自增压瞬态过程的快速计算模型,获得了相较于以往常用商业求解器Fluent十倍以上的计算效率提升。同时,得到了模型系数在液氮贮箱自增压过程的取值规律。结果表明,本模型精度较以往热力学平衡模型显著提升。

关键词：低温贮箱自增压蒸发冷凝数值模型快速模拟

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利用量子对应态原理预测正仲氢输运性质

工程热物理学报 2024年第3期45卷 622-627页

作者：孟垂举秦旭进黄永华上海交通大学制冷与低温工程研究所上海市200240

基于量子对应态原理并考虑氢同分异构体之间的结构差异,建立了适用于预测低温正氢与仲氢输运参数的数学模型,明确了对比黏度和对比导热系数与对比德布罗意波长之间的线性关系,并使用所建立数学模型预测了正氢与仲氢的黏度与导热系数。... 详细信息

基于量子对应态原理并考虑氢同分异构体之间的结构差异,建立了适用于预测低温正氢与仲氢输运参数的数学模型,明确了对比黏度和对比导热系数与对比德布罗意波长之间的线性关系,并使用所建立数学模型预测了正氢与仲氢的黏度与导热系数。通过对计算结果的检验分析,发现量子对应态原理方法可以较准确地预测温度20100 K及压力0.0110 MPa范围内正氢、仲氢的黏度及导热系数。压力对模型的预测精度影响显著,当环境压力小于1 MPa时,对应态原理预测误差基本控制在6%以内。进一步修正模型中的物性常数修正有望提高对应态原理预测精度。

关键词：正氢仲氢黏度导热系数量子对应态原理

液氧/液甲烷零蒸发共底贮存系统冷屏热均匀性能分析

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工程热物理学报 2024年第8期45卷 2215-2222页

作者：张武杰许安易蒋文兵孙培杰李鹏苗蕊娇黄永华上海交通大学制冷与低温工程研究所上海200240 上海宇航系统工程研究所上海201108

共底贮箱是低温推进剂贮箱的理想形式之一,其两侧低温推进剂的无损贮存是亟待解决的关键技术。本文结合已搭建的液氧/液甲烷零蒸发共底贮存实验装置,建立了零蒸发共底贮存系统冷屏仿真模型。针对非稳态流动传热过程中温度的位变与时变特... 详细信息

共底贮箱是低温推进剂贮箱的理想形式之一,其两侧低温推进剂的无损贮存是亟待解决的关键技术。本文结合已搭建的液氧/液甲烷零蒸发共底贮存实验装置,建立了零蒸发共底贮存系统冷屏仿真模型。针对非稳态流动传热过程中温度的位变与时变特性,提出了温度离散系数,其相比不均匀系数更适用于评价非稳态流动传热过程中冷屏的热均匀特性。结果表明,采用蛇形盘管的冷屏在非稳态过程中具有良好的热均匀性,冷屏最大温度离散系数为3.85%。

关键词：低温推进剂共底贮箱热均匀性温度离散系数

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等离子体拓展氨/空气预混旋流火焰贫燃极限

燃烧科学与技术 2024年第5期30卷 457-465页

作者：王宇孔成栋乌晓江张忠孝上海交通大学机械与动力工程学院热能工程研究所上海200240

为探究等离子体对氨-空气预混旋流火焰贫燃极限及燃烧效率的影响规律,将等离子体等效为热源,结合计算流体力学(CFD)燃烧模拟手段分析不同当量比及等离子体放电位置下氨的燃烧特性.结果发现,布置等离子体等效热源后,氨-空气贫燃极限从0.8... 详细信息

为探究等离子体对氨-空气预混旋流火焰贫燃极限及燃烧效率的影响规律,将等离子体等效为热源,结合计算流体力学(CFD)燃烧模拟手段分析不同当量比及等离子体放电位置下氨的燃烧特性.结果发现,布置等离子体等效热源后,氨-空气贫燃极限从0.82降至0.78以下,但同时伴随燃烧效率的下降.其原因主要在于等离子体放电输入热量可维持局部高温来防止火焰吹熄并提高局部火焰传播速度.然而,随当量比下降等离子体作用范围减小,导致部分氨逃逸进而引起燃烧不充分及燃烧效率下降.

关键词：等离子体助燃氨燃烧贫燃极限燃烧效率

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基于第一性原理的钙钴热化学储热材料设计

工程热物理学报 2024年第9期45卷 2794-2801页

作者：郭思佳田希坤闫君赵长颖上海交通大学工程热物理研究所上海200240

针对CaCO_(3)/CaO储热体系在太阳能光热利用中亟需提升循环稳定性和吸光性的应用现状,提出碳酸钙与钴基金属氧化物协同储热体系。在理论层面,以第一性原理对钙钴复合储热材料光学性质进行详细计算,从电子结构角度揭示光学性能提升机制,... 详细信息

针对CaCO_(3)/CaO储热体系在太阳能光热利用中亟需提升循环稳定性和吸光性的应用现状,提出碳酸钙与钴基金属氧化物协同储热体系。在理论层面,以第一性原理对钙钴复合储热材料光学性质进行详细计算,从电子结构角度揭示光学性能提升机制,实现材料的主动设计。在实验层面,以溶胶凝胶法制备的性能最优材料中检测到的Ca_(3)Co_(2-x)Mn_(x)O_(6)(x=0/0.5/1)复相固溶体是光学性能提升的关键,储热材料吸光比由9.53%提升至79.3%,30次循环转化率由20%提升至53.4%,具有广阔的应用前景。

关键词：热化学储热密度泛函理论光学性能循环稳定性电子结构

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深度过冷循环低温推进剂贮箱温场特性分析

航空动力学报 2024年第8期39卷 137-144页

作者：张亮汪彬李杨李超沙赵明罗云王文上海航天技术研究院上海宇航系统工程研究所上海201109 上海交通大学制冷与低温工程研究所上海200240

以某型号火箭液氧贮箱为例,对液氧在深度过冷循环过程中贮箱的降温特性进行仿真计算。以液氮为模拟工质,搭建低温推进剂过冷循环原理性缩比试验系统,通过实验数据验证数值模型的准确性。仿真分析了过冷循环流量及回流形式对贮箱降温速... 详细信息

以某型号火箭液氧贮箱为例,对液氧在深度过冷循环过程中贮箱的降温特性进行仿真计算。以液氮为模拟工质,搭建低温推进剂过冷循环原理性缩比试验系统,通过实验数据验证数值模型的准确性。仿真分析了过冷循环流量及回流形式对贮箱降温速率及热分层特性的影响。研究表明:由于一级液氧贮箱筒段较长,贮箱内流体混合更加充分,液体温度均匀性良好;对于二级贮箱,由于其轴向长度较短,从输送管回流的部分深度过冷液氧直接通过贮箱上部抽液口被吸出,发生循环短路,导致贮箱温度始终无法降至70 K,贮箱内温度分层明显,温度均匀性较差,在对贮箱结构进行优化后,贮箱降温速率和温度均匀性提升明显。

关键词：低温推进剂贮箱深度过冷外部循环降温特性

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水泥回转窑富氧煤粉燃烧数值模拟优化研究

煤炭学报 2024年

作者：黄冠硕周月桂上海交通大学巴黎卓越工程师学院上海交通大学机械与动力工程学院热能工程研究所

水泥生产是一种高二氧化碳排放的过程，其中煤粉燃烧产生的碳排放是水泥回转窑碳排放的重要组成部分，富氧燃烧技术在电站锅炉碳捕集利用方面的优势使得其在工业炉窑中的应用受到了广泛关注。前人对水泥回转窑富氧燃烧改造后炉内组分浓... 详细信息

水泥生产是一种高二氧化碳排放的过程，其中煤粉燃烧产生的碳排放是水泥回转窑碳排放的重要组成部分，富氧燃烧技术在电站锅炉碳捕集利用方面的优势使得其在工业炉窑中的应用受到了广泛关注。前人对水泥回转窑富氧燃烧改造后炉内组分浓度和燃烧特性进行了研究，但针对水泥回转窑富氧燃烧改造后与原有空气气氛下传热特性的匹配方法并不完善。为了获得在保证水泥生产质量条件下对水泥回转窑进行富氧燃烧改造的最佳策略，采用计算流体动力学（CFD）软件对500 kW水泥回转窑燃烧试验炉富氧煤粉燃烧进行了三维建模，研究了总体氧气浓度(25%-35%)，恒定总体氧气浓度条件下一、二次风的氧气分配方法和二次风预热温度(650-950?C)对炉内传热特性和火焰长度的影响。模拟结果表明，在富氧燃烧气氛下，不同总体氧气浓度下的火焰长度相对于空气气氛增加了5%-8%。炉内峰值温度和热通量随着总体氧气浓度增加显著提高，当总体氧气浓度分别为29%和35%时，总体热通量和炉内峰值温度与空气气氛相同。保持总体氧气浓度为29%，改变一、二次风氧气分配方法时，当一次风氧气浓度从0增加至80%，总体热通量与空气气氛下热通量的差异的变化范围在3%以内。并且当一次风氧气浓度为60%时，在保证总体热通量与空气气氛下的总体热通量基本一致的同时，可以进一步降低与空气气氛下的沿程热通量差异。在总体氧浓度29%，一次风氧浓度60%时，当二次风温度从650?C升高至950?C时，总体热通量和火焰长度分别增加16%和4%，二次风温度为720-760?C时可以实现与空气气氛相同的炉内总体热通量匹配。

关键词：水泥回转窑富氧燃烧传热特性氧气分配方法数值模拟

基于时间调制多波束阵列的单通道全向测向方法

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电波科学学报 2024年第2期39卷 296-304页

作者：王明骞贺冲相东曹岸杰杨勇游月辉金荣洪上海交通大学上海200240 上海卫星工程研究所上海200230

基于多波束阵列的测向方法具有测向精度高的优势,但各波束都需要独立的射频通道,导致其测向系统复杂且成本高,通道之间的幅相不一致也会增大测向误差。本文提出了一种基于时间调制多波束阵列的单通道全向测向方法,通过时间调制技术将多... 详细信息

基于多波束阵列的测向方法具有测向精度高的优势,但各波束都需要独立的射频通道,导致其测向系统复杂且成本高,通道之间的幅相不一致也会增大测向误差。本文提出了一种基于时间调制多波束阵列的单通道全向测向方法,通过时间调制技术将多波束阵列测向系统简化为单通道系统,利用接收信号的谐波特征获得不同波束的接收信号强度实现高精度测向,同时降低了系统的复杂度及成本。仿真结果表明在相同条件下,本文提出的方法比基于多波束阵列的多通道测向方法具有更小的测向误差。经实测验证,本文的方法在4~5 GHz频带内的测向误差小于1.3°,低于现有的多波束阵列测向误差。

关键词：时间调制多波束阵列龙伯透镜单通道测向

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