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还原区焦炭黏附在线测量及黏附模型

工程热物理学报 2024年第6期45卷 1838-1844页

作者：李丹陈登高王邑维李振山清华大学能源与动力工程系热科学与动力工程教育部重点实验室北京100084

采用焦炭黏附重量在线测量实验平台,对分级燃烧还原区中含有不同比例未燃尽碳的焦炭黏附进行了研究。实验结果表明,黏附速率取决于未燃尽碳含量,可分为三个区域。Ⅰ区未燃尽碳含量低于下临界值(UBC_L),黏附特性可由灰分性质计算;Ⅲ区未... 详细信息

采用焦炭黏附重量在线测量实验平台,对分级燃烧还原区中含有不同比例未燃尽碳的焦炭黏附进行了研究。实验结果表明,黏附速率取决于未燃尽碳含量,可分为三个区域。Ⅰ区未燃尽碳含量低于下临界值(UBC_L),黏附特性可由灰分性质计算;Ⅲ区未燃尽碳含量高于上临界值(UBC_U),黏附受炭骨架控制,黏附速率很小。Ⅱ区介于UBC_L~UBC_U,黏附特性受炭骨架和灰分性质共同控制。提出了一种焦炭黏附模型并应用于CFD模拟,预测结果与实验数据吻合良好。

关键词：在线黏附重量测量焦炭黏附速率未燃尽碳黏附模型

提升管高度对循环流化床内气固流动及燃烧特性影响的CPFD模拟研究

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工程热物理学报 2024年第7期45卷 2033-2039页

作者：韩诚良张扬杨海瑞张海清华大学能源与动力工程系热科学与动力工程教育部重点实验室北京100084

本文利用计算颗粒流体力学(CPFD)方法建立提升管高度(H_(riser))为10 m、20 m、30 m的循环流化床(CFB)模型,在低固体循环流率(Gs)条件下开展H_(riser)对床内气固流动及燃烧特性的影响作用研究。结果表明,H_(riser)对颗粒浓度及气体分布... 详细信息

本文利用计算颗粒流体力学(CPFD)方法建立提升管高度(H_(riser))为10 m、20 m、30 m的循环流化床(CFB)模型,在低固体循环流率(Gs)条件下开展H_(riser)对床内气固流动及燃烧特性的影响作用研究。结果表明,H_(riser)对颗粒浓度及气体分布具有直接影响。随着轴向床高的增加,颗粒浓度逐渐降低。H_(riser)较大时,轴向床高超过15 m后,颗粒浓度和气体组分浓度基本保持稳定,说明超过15 m的提升管为燃料提供充足的停留时间,保证燃料燃尽。模拟也发现H_(riser)越高,床内下部床温与上部床温更加趋于一致,温度分布更加均匀,但是轴向床高达到15 m之后H_(riser)对于炉膛温度均匀性作用影响较少。在20 m和30 m提升管内气体组分浓度整体分布趋势接近。综合而言,设计CFB燃烧试验系统时,提升管最低高度应保持在15 m以上,以保证实验台中的燃烧与实际锅炉的相一致。

关键词：循环流化床提升管高度流动特性燃烧特性

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陶瓷基复合材料相变发汗冷却实验研究

工程热物理学报 2024年第2期45卷 506-513页

作者：李晓阳李浩姜培学胥蕊娜清华大学能源与动力工程系热科学与动力工程教育部重点实验室北京100084

采用轻质耐高温陶瓷基复合材料和相变冷却剂分别是发汗冷却的重要发展方向,然而两者相结合的发汗冷却研究相对缺乏。本文在超声速风洞中实验研究了C/C-SiC陶瓷基复合材料的相变发汗冷却过程,分析了复合材料孔隙结构对发汗冷却性能的影... 详细信息

采用轻质耐高温陶瓷基复合材料和相变冷却剂分别是发汗冷却的重要发展方向,然而两者相结合的发汗冷却研究相对缺乏。本文在超声速风洞中实验研究了C/C-SiC陶瓷基复合材料的相变发汗冷却过程,分析了复合材料孔隙结构对发汗冷却性能的影响。结果表明,陶瓷基复合材料平板中,非均匀分布的孔隙结构加剧了蒸汽堵塞效应,导致平板存在局部高温且难以随注入率提升而消除;而孔隙结构较为均匀的材料,表面的温度分布均匀性和冷却效率明显提高。与金属烧结多孔材料相比,陶瓷基复合材料渗透率和热导率较低导致相变比例低,发汗冷却效率偏低。未来需要继续对孔隙结构的优化方法进行研究,以进一步提升复合材料相变发汗冷却效率和均匀性。

关键词：发汗冷却复合材料相变超声速

基于变推进力的水下近端索驱动机器人结构设计及工作空间分析

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清华大学学报（自然科学版） 2024年第10期64卷 1686-1695页

作者：武昊李国通李东兴唐晓强清华大学机械工程系北京100084 清华大学机械工程系高端装备界面科学与技术全国重点实验室北京100084 清华大学机械工程系精密超精密制造装备及控制北京市重点实验室北京100084

面向水下各方向远距离、大空间作业任务,提出一种基于变推进力机构的水下近端索驱动机器人。该机器人采用六索及螺旋桨混合驱动形式,螺旋桨推进力大小和方向均可变,可等效为1根绳索。首先,对该机器人进行结构设计,提出采用近端驱动模式... 详细信息

面向水下各方向远距离、大空间作业任务,提出一种基于变推进力机构的水下近端索驱动机器人。该机器人采用六索及螺旋桨混合驱动形式,螺旋桨推进力大小和方向均可变,可等效为1根绳索。首先,对该机器人进行结构设计,提出采用近端驱动模式,并引入可改变推进力方向的A、B轴转角机构;其次,建立机器人的运动学与静力学模型,进一步针对推进力可变的特点提出一种基于二次规划的力可行工作空间计算方法;最后,对恒方向和变方向推进力下机器人的力可行工作空间进行分析。工作空间对比结果表明,推进力变向机构的引入使机器人的力可行工作空间显著增大,解决了已有水下多自由度机器人作业空间不足的问题。

关键词：水下装备索并联机构结构设计工作空间

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纳米受限效应下流体自扩散机理及规律研究

工程热物理学报 2024年第3期45卷 778-784页

作者：曾克成姜培学胥蕊娜热科学与动力工程教育部重点实验室清华大学能源与动力工程系北京100084

当固体壁面间距仅有几个纳米时,纳米受限效应使得流体自扩散系数降低12个数量级,孔径、温度和压力的影响显著且复杂。分析受限流体扩散机理和规律,建立简洁的关联式具有重要意义。本研究从分子模拟出发,经过仔细计算和分析,获得了大量... 详细信息

当固体壁面间距仅有几个纳米时,纳米受限效应使得流体自扩散系数降低12个数量级,孔径、温度和压力的影响显著且复杂。分析受限流体扩散机理和规律,建立简洁的关联式具有重要意义。本研究从分子模拟出发,经过仔细计算和分析,获得了大量纳米孔隙中流体自扩散系数数据。分析了壁面吸附作用对流体扩散的影响机理和规律,提出了可简单描述流体扩散行为的无量纲扩散系数,从而与努森数建立相应关联式,具有较强的适用性。

关键词：纳米受限流体扩散分子动力学

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冲击式水轮机水斗设计方法及性能优化

清华大学学报（自然科学版） 2024年第5期64卷 852-859页

作者：孙启轩谭磊清华大学能源与动力工程系水圈科学与水利工程全国重点实验室北京100084

雅鲁藏布江下游蕴藏着丰富的水电资源,具有高水头、大容量等特点,冲击式水轮机是优选机型。转轮是冲击式水轮机的核心过流部件和做功部件,水斗形状对转轮性能至关重要。该文将水斗三维几何形状的构造线划分为轮廓线、过流剖面线和引导线... 详细信息

雅鲁藏布江下游蕴藏着丰富的水电资源,具有高水头、大容量等特点,冲击式水轮机是优选机型。转轮是冲击式水轮机的核心过流部件和做功部件,水斗形状对转轮性能至关重要。该文将水斗三维几何形状的构造线划分为轮廓线、过流剖面线和引导线3类,给定若干特征参数,提出了一种可控参数的冲击式水轮机水斗三维设计方法。选择水斗深度、宽度增量、出水边角度、分水刃角度和缺口圆直径等参数对冲击式水轮机水斗开展正交优化。由极差分析可知,宽度增量对转轮效率的影响最大,对出水边角度、缺口圆直径和水斗深度的影响较小,对分水刃角度的影响最小。优化后,冲击式水轮机的水力效率增加了6.71%。相比于原型水斗,优化水斗的总扭矩更大,在扭矩减少至0的过程中平缓过渡,有利于提高机组的水力效率和运行稳定性。

关键词：冲击式水轮机水斗设计方法正交优化数值模拟

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压电协同光催化降解咪唑类离子液体的研究

中国环境科学 2024年

作者：赖玥华赵晓祥褚玲珑东华大学资源与环境系东华大学环境科学系东华大学环境科学与工程系

借助双Z型三元催化剂AgI/Ag3PO4/BaTiO3在压电协同光催化条件下高效降解离子液体，该催化剂在120 min内对1-己基-3甲基咪唑四氟硼酸盐的去除率可达87.3%，表观速率常数是最佳二元催化剂的1.7倍.淬灭实验结果进一步证明了压电效应对光催... 详细信息

借助双Z型三元催化剂AgI/Ag3PO4/BaTiO3在压电协同光催化条件下高效降解离子液体，该催化剂在120 min内对1-己基-3甲基咪唑四氟硼酸盐的去除率可达87.3%，表观速率常数是最佳二元催化剂的1.7倍.淬灭实验结果进一步证明了压电效应对光催化的协同作用，并发现·O2-和h+是降解1-己基-3甲基咪唑四氟硼酸盐的主要活性物质. AgI/Ag3PO4/BaTiO3具有较好的稳定性和重复利用性，三次循环后仍有80%以上的降解率. AgI/Ag3PO4/BaTiO3所具有的双Z型结构可以额外提供电子通道，提高光生载流子的传递速率.此外，压电作用下产生的内置电场能够提高电子-空穴分离效率，从而具有高效降解污染物的能力.

关键词：压电光催化双Z型 1-己基-3甲基咪唑四氟硼酸盐离子液体

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氯化铷添加剂对钙钛矿太阳能电池性能的影响

清华大学学报（自然科学版） 2024年第5期64卷 879-888页

作者：高宇张衍国周会李清海清华大学能源与动力工程系热科学与动力工程教育部重点实验室北京100084

在钙钛矿前驱体溶液中加入添加剂,是改善钙钛矿薄膜质量、提高钙钛矿太阳能电池性能的重要手段。该研究采用氯化铷(RbCl)作为添加剂,通过扫描电子显微图像、 X射线衍射图谱、光致发光光谱等表征手段,研究了不同比例添加RbCl对钙钛矿薄... 详细信息

在钙钛矿前驱体溶液中加入添加剂,是改善钙钛矿薄膜质量、提高钙钛矿太阳能电池性能的重要手段。该研究采用氯化铷(RbCl)作为添加剂,通过扫描电子显微图像、 X射线衍射图谱、光致发光光谱等表征手段,研究了不同比例添加RbCl对钙钛矿薄膜形貌与结构的影响,并通过外量子效率测试等方法,比较了不同比例RbCl添加后的钙钛矿太阳能电池器件性能。结果表明:RbCl的添加有利于引导钙钛矿晶粒生长,增大晶粒尺度,形成致密薄膜,从而抑制界面处载流子复合。适量添加RbCl后,钙钛矿太阳能电池的光电转化效率从18.88%提升到20.06%,开路电压、短路电流密度和填充因子等参数均显著提高,钙钛矿太阳能电池性能得到明显改善。

关键词：钙钛矿太阳能电池氯化铷添加剂钙钛矿薄膜晶粒尺寸

NO对高铁酸盐降解水中4-氯-3，5-二甲基苯酚的动力学及机制的影响

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中国环境科学 2024年

作者：卢颖姚滨斌杨培增季跃飞陈静陆隽鹤南京农业大学环境科学与工程系

本研究探讨了NO2-对高铁酸盐(Fe（VI）)降解4-氯-3，5-二甲基苯酚（PCMX）的动力学、产物和毒性的影响.结果表明，在pH7～9范围内，Fe（VI）能有效降解水中的PCMX，在[Fe（VI）]:[PCMX]=10:1的条件下，PCMX在5分钟内的降解率可达100%.0.... 详细信息

本研究探讨了NO2-对高铁酸盐(Fe（VI）)降解4-氯-3，5-二甲基苯酚（PCMX）的动力学、产物和毒性的影响.结果表明，在pH7～9范围内，Fe（VI）能有效降解水中的PCMX，在[Fe（VI）]:[PCMX]=10:1的条件下，PCMX在5分钟内的降解率可达100%.0.1～10mg/L的腐殖酸（HA）明显促进了PCMX的降解;而NO2-的引入则显著抑制了反应过程，并导致多种硝基副产物的生成.淬灭实验结果表明，高价铁是反应过程中的主要反应物种.毒性预测显示，生成的硝基副产物具有持久性和生物毒性，可能带来一定的环境风险.这一发现对于评估高铁酸盐在含氮污水处理中应用的可行性和安全性提供科学依据，具有较高的科学价值和工程实践意义.

关键词：高铁酸盐 4-氯-3,5-二甲基苯酚硝基副产物理论计算