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空间站燃烧实验地面研究平台

清华大学学报(自然科学版) 2025年

作者：李星贤孙佳钰温禹哲孙宇航李龙飞王律田耀杜昌帅罗新春刘有晟清华大学能源与动力工程系燃烧能源中心清华大学热科学与动力工程教育部重点实验室中国科学院空间应用工程与技术中心凌云光技术股份有限公司

空间站燃烧科学实验柜于2022年10月发射入轨正式进入运营期,为支持空间站燃烧实验研究,凝练微重力燃烧重要科学问题,验证空间燃烧实验的可行性并提供地面对照组,以及培育更多未来空间站燃烧科学实验项目,该文研究团队在北京市怀柔区的... 详细信息

空间站燃烧科学实验柜于2022年10月发射入轨正式进入运营期,为支持空间站燃烧实验研究,凝练微重力燃烧重要科学问题,验证空间燃烧实验的可行性并提供地面对照组,以及培育更多未来空间站燃烧科学实验项目,该文研究团队在北京市怀柔区的太空实验地面基地建设了空间站燃烧实验地面研究平台。该文主要介绍了地面研究平台的设计思路、运行原理以及初步测试结果。空间站燃烧实验地面研究平台由插件子系统、燃烧支持子系统和燃烧诊断子系统组成。空间站燃烧实验地面研究平台在满足与在轨燃烧柜燃烧实验装置空间布局一致的条件下,充分利用地面实验室供气、排气、供电、热控等基础燃烧实验设施,搭建了多种与在轨燃烧柜同型号或参数的装置,同时利用地面实验优势建设了具有高速摄像、连续激光PIV、双脉冲激光PIV、 PLIF组分空间分布诊断等功能的燃烧诊断设施,可通过电控柜的用户界面对气体射流火焰、单液滴与多液滴燃烧、多样化的材料火焰传播实验进行不同装置的时序设计,并具有软硬件升级空间,可服务于未来所需的多种空间站燃烧科学实验项目。

关键词：空间站燃烧实验通用燃烧平台射流火焰液滴燃烧固体材料燃烧

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基于有限立体角测量的谱色测温法

物理学报 2013年第3期62卷 81-86页

作者：辛成运程晓舫张忠政中国科学技术大学热科学和能源工程系

辐射测温是通过测量物体表面发射的辐射来反演温度.本文结合线性发射率模型从辐射测温方程封闭求解的角度,解释了谱色测温通常需采用微元立体角测量或针对漫发射体的有限立体角辐射测量的原因,并推导出了有限立体角辐射测量条件下,具有... 详细信息

辐射测温是通过测量物体表面发射的辐射来反演温度.本文结合线性发射率模型从辐射测温方程封闭求解的角度,解释了谱色测温通常需采用微元立体角测量或针对漫发射体的有限立体角辐射测量的原因,并推导出了有限立体角辐射测量条件下,具有非漫发射性质物体表面温度测量的辐射测温方程,该方程具有测量普适性.以此方程为基础,推导了具有测量普适性的谱色测温方程组,发现不同的辐射测量条件下,发射率标尺的取值范围相同,但物理意义发生了明显变化.

关键词：辐射测温辐射测量定向光谱发射率谱色测温

压裂油藏导流裂缝多相流动的高效有限差分模型

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石油勘探与开发 2014年第2期41卷 239-243页

作者：周方奇施安峰王晓宏中国科学技术大学热科学和能源工程系

考虑基质中流体相饱和度在压裂导流裂缝两侧的不连续性,提出一种新的嵌入裂缝模型,以准确模拟压裂后油藏中的多相流体流动状况。采用规则网格划分油藏区域,裂缝嵌入在基质网格中,通过在裂缝的两侧选择参考点,分别确定裂缝和其两侧基质... 详细信息

考虑基质中流体相饱和度在压裂导流裂缝两侧的不连续性,提出一种新的嵌入裂缝模型,以准确模拟压裂后油藏中的多相流体流动状况。采用规则网格划分油藏区域,裂缝嵌入在基质网格中,通过在裂缝的两侧选择参考点,分别确定裂缝和其两侧基质之间的流量交换。在离散基质方程时,使用内边界替代含有裂缝的网格参与实际计算,有效避免了因这种网格内物理量被模糊定义而产生的误差。应用该模型分别模拟包含直裂缝和斜裂缝的油藏区域,并与离散裂缝模型及嵌入裂缝模型进行比较。结果表明:无论在基质中还是裂缝内该模型的模拟结果均与离散裂缝模型基本一致,而嵌入裂缝模型则存在一定误差;新型裂缝差分模型可以大幅度提高模拟效率。

关键词：渗流多相流油藏数值模拟导流裂缝差分模型

1+1维和2+1维空间上定向聚合问题的数值研究

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物理学报 2001年第4期50卷 597-605页

作者：王晓宏中国科学技术大学热科学和能源工程系合肥230026

对 1+1和 2 +1维空间上定向聚合问题的数值模拟结果显示 ,任意有限温度下的横向涨落和自由能涨落在聚合尺度t较大时都将趋于零温度时强耦合下的结果 :Δx∝tν 和ΔF∝tω(d =1+1时 ,ν =2 / 3,ω =1/ 3;d =2 +1时 ,ν≈ 0 6 ,ω≈ 0 ... 详细信息

对 1+1和 2 +1维空间上定向聚合问题的数值模拟结果显示 ,任意有限温度下的横向涨落和自由能涨落在聚合尺度t较大时都将趋于零温度时强耦合下的结果 :Δx∝tν 和ΔF∝tω(d =1+1时 ,ν =2 / 3,ω =1/ 3;d =2 +1时 ,ν≈ 0 6 ,ω≈ 0 2 ) .有限温度下 ,由于 1+1维和 2 +1维空间上的比热C^ (T ,t)∝t和 1+1维空间上的熵涨落ΔS∝t1/ 2 ,1+1维空间上的系综能量涨落和内能涨落以及 2 +1维空间上的系综能量涨落均趋于t1/ 2 而远强于自由能涨落 .在 2 +1维空间上 ,定向聚合问题有发生相变的迹象 :当熵涨落达到其最大值时 ,单位聚合尺度的熵涨落和内能涨落在聚合尺度t→∞时 ,可能会由低温下趋于有限值 (零温度除外 )

关键词：定向聚合物表面生长现象 Kardar-Parisi-Zhang方程数值模拟能量涨落熵涨落

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辐射测量中的成像效应

物理学报 2013年第12期62卷 149-154页

作者：程晓舫辛成运王鲁平张忠政中国科学技术大学热科学和能源工程系合肥230027

明确了辐射的非成像测量和成像测量之间的差异并给出数学表述,才能够把已经成熟的非成像辐射测量方法推广至成像测量.本文从辐射测量的基本公式以及成像下目标微元与传感阵列像素的对应关系出发,分别建立了关于辐射的非成像和成像测量式... 详细信息

明确了辐射的非成像测量和成像测量之间的差异并给出数学表述,才能够把已经成熟的非成像辐射测量方法推广至成像测量.本文从辐射测量的基本公式以及成像下目标微元与传感阵列像素的对应关系出发,分别建立了关于辐射的非成像和成像测量式.根据成像面的存在不会改变辐射传输的事实,比较非成像测量式和成像测量式后,可得到成像效应的数学表述.把成像效应与针孔和透镜两种成像技术结合后的分析指出:成像效应的主因是成像光轴角,辅因是测量天顶角;辅因作用的大小取决于测量天顶角与发射天顶角的差异度.

关键词：辐射测量辐射测温成像效应

超临界R134a水平圆管内冷却换热模拟研究

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工程热物理学报 2020年第1期41卷 196-201页

作者：苗震胡芃章高伟中国科学技术大学热科学和能源工程系

采用增强壁面函数的标准k-ε模型对超临界R134a水平圆管内冷却换热进行了模拟研究.分析了管内不同截面上流体温度、速度和湍动能的分布情况及对应关系。研究了质量流量和浮升力对换热系数的影响。结果表明,流体速度随着温度的降低而减小... 详细信息

采用增强壁面函数的标准k-ε模型对超临界R134a水平圆管内冷却换热进行了模拟研究.分析了管内不同截面上流体温度、速度和湍动能的分布情况及对应关系。研究了质量流量和浮升力对换热系数的影响。结果表明,流体速度随着温度的降低而减小,并且最大速度处对应着最高温度和最小湍动能.换热系数随着质量流量的增加而增大,其峰值出现在准临界温度附近。浮升力在似液体区的影响较大,对流体换热起到增强的效果。

关键词：超临界 R134a 水平圆管数值模拟冷却换热

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带扰流微细槽道冷却系统的实验研究

强激光与粒子束 2011年第1期23卷 25-30页

作者：刘东刘明侯王亚青许胜中国科学技术大学热科学和能源工程系

针对高热流密度器件的散热问题,设计了有扰流微细槽道散热器。采用去离子水为工作介质,对其内流动和换热特性进行实验研究,结果表明:流体流过槽道时单位长度压降与雷诺数成正比,扰流对槽道内压降特性影响较小;存在最佳的雷诺数使有无扰... 详细信息

针对高热流密度器件的散热问题,设计了有扰流微细槽道散热器。采用去离子水为工作介质,对其内流动和换热特性进行实验研究,结果表明:流体流过槽道时单位长度压降与雷诺数成正比,扰流对槽道内压降特性影响较小;存在最佳的雷诺数使有无扰流情况下槽道内换热努谢尔特数差别最大,并拟合了不同情况下努谢尔特数和雷诺数的关系式;采用进口段无量纲加热长度分析发现,扰流导致流体的热进口段长度增加;分析压降和进口热阻特性可以发现,在槽道长度一定时存在最佳流速使带扰流的微槽道的性能最佳。

关键词：微细槽道换热扰流高热流

太阳能吸附式和太阳能制冷结露法空气取水器取水效率的分析比较

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太阳能学报 1996年第4期17卷 365-370页

作者：乔力纵建葛新石王永堂中国科学技术大学热科学和能源工程系

对吸附式和制冷结露法空气取水器进行了热性能分析，导出取水效率表达式，并以此为依据对两者的取水效率进行了比较。

关键词：空气取水器吸附式制冷结露法取水太阳能

连续稳定循环的三效吸附式热泵单元──三效冷环的设计和原理分析

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太阳能学报 1994年第2期15卷 176-184页

作者：侴乔力葛新石苏跃红王永堂中国科学技术大学热科学和能源工程系

设计了连续而又稳定循环的三效吸附式热泵单元─－三效冷环，使各吸附床的吸附循环之间具有先后连贯性，既可避免吸附床的过热，又能消除热泵输出端的不稳定工作状态，使得热泵系统的ＣＯＰ值、效率以及各吸附循环的效率均有显著提高。... 详细信息

设计了连续而又稳定循环的三效吸附式热泵单元─－三效冷环，使各吸附床的吸附循环之间具有先后连贯性，既可避免吸附床的过热，又能消除热泵输出端的不稳定工作状态，使得热泵系统的ＣＯＰ值、效率以及各吸附循环的效率均有显著提高。此外，单元化使三效冷环易于长期维持真空度，便于根据余热量的大小进行并联组合成较大的热泵系统。

关键词：吸附式热泵循环运行热泵