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自支撑Bi@Cu纳米树电极高效电化学还原CO_(2)制甲酸

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无机材料学报 2024年第7期39卷 810-818,I0003,I0004页

作者：施桐甘乔炜刘东张莹冯浩李强西安交通大学能源与动力工程学院动力工程多相流国家重点实验室西安710049 南京理工大学能源与动力工程学院电子设备热控制工信部重点实验室南京210094

利用电化学方法将CO_(2)转化为高值化学品是实现碳中和目标的一条有效途径。制备高性能电极是实现CO_(2)高效转化的关键一环。常规喷涂法所制电极中催化层与集流体间的不良接触会严重影响电催化活性以及稳定性。为此,本研究结合电化学... 详细信息

利用电化学方法将CO_(2)转化为高值化学品是实现碳中和目标的一条有效途径。制备高性能电极是实现CO_(2)高效转化的关键一环。常规喷涂法所制电极中催化层与集流体间的不良接触会严重影响电催化活性以及稳定性。为此,本研究结合电化学沉积和离子置换反应法,构建了一种原位生长的Bi@Cu纳米树(Bi@Cu NTs)自支撑电极。自支撑纳米树结构在降低界面电阻、确保空间结构稳定的同时,为反应提供了丰富的活性位点和发达的孔隙结构,进而实现CO_(2)分子、电解液离子以及电子的协同传输,并进一步促进电化学CO_(2)转化。实验结果表明,Bi@Cu NTs电极在电化学活性和长期运行稳定性方面表现出色。在–1.4~–0.8 V(***)的宽工作电位窗口范围内,甲酸选择性均超过90%;在–1.2 V的工作电位下,该电极同时实现了高达97.9%的甲酸选择性和170.6 mA·cm^(–2)的电流密度。此外,该电极在–1.0 V下经过50 h持续电解,获得了超过90%的平均甲酸选择性及大于110 mA·cm^(–2)的平均电流密度,且性能未见明显衰减,稳定性优异。

关键词：电化学还原CO_(2) 甲酸自支撑电极纳米树结构 Bi纳米片

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高原环境对车辆动力舱温度场及红外特性影响研究

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兵器装备工程学报 2024年第3期45卷 17-25页

作者：李耀宗任登凤韩玉阁南京理工大学能源与动力工程学院南京210094 南京理工大学电子设备热控制工信部重点实验室南京210094

高原环境下,发动机、冷却系统等部件的运行状况发生较大变化,对动力舱室热环境产生影响,给目标的红外特性预测带来困难。对高原环境下动力舱及内部柴油机的运行状况进行仿真,采用GT-POWER软件建立一维传热模型,对柴油机在西藏贡觉县运... 详细信息

高原环境下,发动机、冷却系统等部件的运行状况发生较大变化,对动力舱室热环境产生影响,给目标的红外特性预测带来困难。对高原环境下动力舱及内部柴油机的运行状况进行仿真,采用GT-POWER软件建立一维传热模型,对柴油机在西藏贡觉县运行时的状况进行模拟,并将结果与高原环境下三维目标温度场模型进行耦合,获得动力舱的三维温度场分布情况。基于此建立目标红外辐射特征模型,对动力舱的辐射特性进行计算。结果表明:相较于平原地区,高原地区柴油机的燃烧状况较差,功率及扭矩分别降低160 kW和782 N·m,有效燃油消耗率增大46 g/(kW·h);动力舱室表面温度有不同程度降低;排烟及周围部位的温度场及红外特征更为明显。

关键词：高原环境发动机 GT-POWER 温度场红外特性

抗加速度双切线弧流道内气泡动力学行为数值与可视化研究

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化工学报 2024年第09期 3074-3082页

作者：唐昊胡定华李强张轩畅韩俊杰工信部电子设备热控制重点实验室南京理工大学能源与动力工程学院航空工业西安航空计算技术研究所

机载电子设备的散热系统设计对飞行器的长航时安全运行具有重要意义。设计了抗加速度的双切线弧流道，针对流道内的气泡动力学行为，开展了基于VOF多相流模型的数值分析与基于高速相机的可视化研究。仿真分析表明，相比于直流道，双切... 详细信息

机载电子设备的散热系统设计对飞行器的长航时安全运行具有重要意义。设计了抗加速度的双切线弧流道，针对流道内的气泡动力学行为，开展了基于VOF多相流模型的数值分析与基于高速相机的可视化研究。仿真分析表明，相比于直流道，双切线弧流道中的气泡在流经弯管时，由于离心力的作用，会破裂成小气泡并被甩到远离加热面的位置，使得气液分离。30°双切线弧流道分离能力最弱，但残留在壁面的气泡最少；60°双切线弧流道分离能力最强，但壁面处气泡不易流动。对45°双切线弧流道进行了可视化实验研究，可视化结果与仿真分析一致。仿真计算表明，当流速为1 m/s时，45°双切线弧流道可以有效抵抗5g的加速度。

关键词：气泡离心分离两相流流体动力学可视化

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凹槽结构强化液滴合并弹跳的数值研究

表面技术 2024年第2期53卷 193-200页

作者：吴卫民郑佳宜王芳南京理工大学能源与动力工程学院电子设备热控制工信部重点实验室南京210094

目的为研究凹槽结构对液滴合并弹跳现象的影响,提高液滴自弹跳的速度和能量转化率。方法通过有限元方法模拟,研究了液滴在凹槽结构上的动态行为和槽深H、槽宽W及液滴尺寸对V型槽和矩形槽上液滴的弹跳速度、无量纲速度、表面能转化率... 详细信息

目的为研究凹槽结构对液滴合并弹跳现象的影响,提高液滴自弹跳的速度和能量转化率。方法通过有限元方法模拟,研究了液滴在凹槽结构上的动态行为和槽深H、槽宽W及液滴尺寸对V型槽和矩形槽上液滴的弹跳速度、无量纲速度、表面能转化率、动量和总动能的影响。结果凹槽内与槽外液滴间的合并弹跳包含液滴接触、产生液桥、三相线收缩和液滴弹离表面4个过程;宽高比相同时,液滴弹跳速度和表面能转化率均随液滴半径先增大后减小,凹槽宽高比为1.5,液滴合并弹跳半径为0.25 mm工况下表面能转化效率最高;矩形槽与V型槽,宽高比为1.5,液滴合并弹跳半径为0.25 mm时,液滴弹跳速度与表面能转化率随半径比先增大后减小,在半径比为1时达到峰值,二者表面能转化率最大值为27.87%和30.66%。槽宽恒定时,凹槽结构强化液滴合并弹跳存在最佳凹槽宽高比和最优弹跳半径,V型槽提升液滴弹跳效率比矩形槽高约12%。结论合并后液滴撞击V型槽侧壁的反作用力使液滴旁瓣较矩形槽更早受到侧壁面抑制而发生回流,从而提升了其能量转化效率,减少了液滴的振荡损失与黏性耗散。研究结果在设计高效的自清洁功能表面、提高冷凝表面换热效率、预防和抑制换热器表面结冰、成霜等工业领域有重要的应用意义。

关键词：凹槽结构超疏水表面液滴合并液滴弹跳强化有限元方法模拟

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液滴撞击振动壁面传热特性影响的数值研究

工程热物理学报 2024年第8期45卷 2466-2474页

作者：胡定华朱劭恺于坤洋李强南京理工大学能源与动力工程学院南京210094 中国人民解放军93126部队北京100084

随着车载、机载等交通输运系统电子设备散热需求的不断提高,喷雾冷却的应用领域逐渐增加、应用环境逐渐复杂,确定振动对喷雾冷却传热过程的影响有重要意义。基于VOF方法和动网格模型,建立了液滴撞击垂直振动壁面的数值模型,研究了壁面... 详细信息

随着车载、机载等交通输运系统电子设备散热需求的不断提高,喷雾冷却的应用领域逐渐增加、应用环境逐渐复杂,确定振动对喷雾冷却传热过程的影响有重要意义。基于VOF方法和动网格模型,建立了液滴撞击垂直振动壁面的数值模型,研究了壁面振动速度变化形式和振动参数变化对传热过程的影响。结果表明:对于方波、余弦波和三角波三种不同振动速度变化形式,在相同最大速度和周期下,壁面速度余弦波变化在最大速度较小时液滴有最高的传热能力;随着振幅和频率的增加,壁面振动先后通过改变接触面积和接触时间影响传热;振幅和频率较小时,壁面振动对传热有抑制作用,随振幅和频率的增大传热逐渐增强,频率过大时,虽然撞击点处温度降低但总传热能力减小。

关键词：液滴撞击壁面振动传热数值模拟

基于TRNSYS的学校建筑PV/T跨季节蓄热供暖研究

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制冷与空调（四川） 2024年第2期38卷 196-201页

作者：田亮徐序尹文龙李小明章文杰中铁建设集团有限公司北京100040 南京理工大学能源与动力工程学院南京210094

PV/T耦合地源热泵系统在多能互补、提高可再生能源利用率方面受到广泛的关注,针对南京市某小学工程应用PV/T耦合地源热泵系统实现跨季节供暖做模拟分析。应用TRNSYS软件针对系统的运行温度、集热效率、设备工况、能源利用率进行模拟。发... 详细信息

PV/T耦合地源热泵系统在多能互补、提高可再生能源利用率方面受到广泛的关注,针对南京市某小学工程应用PV/T耦合地源热泵系统实现跨季节供暖做模拟分析。应用TRNSYS软件针对系统的运行温度、集热效率、设备工况、能源利用率进行模拟。发现PV/T电池通过地埋管放热的冷却水具有较好的集热冷却效果;土壤蓄热体平均温度仅下降0.23℃,实现土壤热平衡,且该系统的跨季节蓄热率约为60%;热泵机组实际COP平均COP在5以上,具有良好的节能效果;系统跨季节可以提供建筑热负荷的73.17%,发电量可以满足63.2%的热泵能耗。

关键词： PV/T 地埋管蓄热跨季节供暖 TRNSYS

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光伏-热电耦合系统器件选择原理

工程热物理学报 2020年第3期41卷 722-727页

作者：殷二帅李强南京理工大学能源与动力工程学院电子设备热控制工信部重点实验室南京210094

耦合器件的性能决定了光伏-热电耦合系统的可行性与优越性,但耦合系统器件的选择原理尚未被研究。本文建立了光伏热电耦合系统的理论模型,提出了使得光伏-热电耦合系统效率优于纯光伏系统的最小热电优值作为耦合系统器件选择与可行性评... 详细信息

耦合器件的性能决定了光伏-热电耦合系统的可行性与优越性,但耦合系统器件的选择原理尚未被研究。本文建立了光伏热电耦合系统的理论模型,提出了使得光伏-热电耦合系统效率优于纯光伏系统的最小热电优值作为耦合系统器件选择与可行性评估的标准。提供了一套计算最小热电优值的方法,给出了采用具有不同效率及温度特性的光伏电池的耦合系统的最小热电优值,并讨论了热电器件结构和冷却系统对最小热电优值的影响。

关键词：光伏-热电耦合系统器件选择,太阳能

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含椭球纳米颗粒复合介质的等效介电常数

航空动力学报 2019年第3期34卷 584-591页

作者：李鼎李佳玉南京理工大学能源与动力工程学院电子设备热控制工信部重点实验室南京210094

利用S参数反演与MG(Maxwell-Garnett)有效介质理论计算了含椭球纳米颗粒复合介质的等效介电常数,考虑椭球体积分数和长宽比的影响,分析了两种等效模型的适用性。结果发现S参数反演对掺杂颗粒的形状和体积分数变化适应性较好,在所考虑的... 详细信息

利用S参数反演与MG(Maxwell-Garnett)有效介质理论计算了含椭球纳米颗粒复合介质的等效介电常数,考虑椭球体积分数和长宽比的影响,分析了两种等效模型的适用性。结果发现S参数反演对掺杂颗粒的形状和体积分数变化适应性较好,在所考虑的体积分数和长宽比下都能完美适用;而MG有效介质理论受体积分数和长宽比的影响较大,当椭球的长宽比为2、3或4时,其适用的最高体积分数分别为8%、4%或2%,因此随着椭球逐渐变扁,MG有效介质理论的适用范围会不断降低。

关键词：局域表面等离子体共振复合介质等效介电常数 S参数反演 Maxwell-Garnett理论

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微通道过冷流动沸腾汽泡动力学行为研究

工程热物理学报 2021年第10期42卷 2665-2671页

作者：邱俊城李强陈雪梅南京理工大学能源与动力工程学院电子设备热控制工信部重点实验室南京210094

微通道相变冷却技术在高热流密度散热领域具有广泛的应用前景,本文通过FLUENT内的流体体积VOF模型来建立过冷流动沸腾下微通道内单汽泡生长模型,通过用户自定义函数UDF在汽液界面上添加质量源项和能量源项实现相变。研究结果表明,汽泡... 详细信息

微通道相变冷却技术在高热流密度散热领域具有广泛的应用前景,本文通过FLUENT内的流体体积VOF模型来建立过冷流动沸腾下微通道内单汽泡生长模型,通过用户自定义函数UDF在汽液界面上添加质量源项和能量源项实现相变。研究结果表明,汽泡的上游接触角恒大于下游接触角,汽泡的大小随时间先呈幂函数增长,开始受限后则随时间线性增长。随着入口速度的降低、壁面过热度的提高与入口过冷度的降低,汽泡的生长速度均能加快,受限时间均可提前。

关键词：微通道过冷流动沸腾汽泡受限生长