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喷雾冷却孤立液膜速度特性实验研究

工程热物理学报 2024年第1期45卷 163-172页

作者：赵霄赵聿章陈引张博张海峰大连理工大学能源与动力学院复杂能源转换与高效利用辽宁省重点实验室大连116024 大连理工大学宁波研究院宁波315000 宾夕法尼亚州立大学计算机工程系美国宾夕法尼亚16802

液膜流动是喷雾冷却复杂热量传递过程的直接载体,因此,液膜动力学特性研究对理解喷雾冷却的传热机理至关重要。但由于雾化液滴与具有高湍流度薄液膜之间存在的强烈相互作用和扰动,研究者们对液膜在表面的演化过程知之甚少。本文研究了... 详细信息

液膜流动是喷雾冷却复杂热量传递过程的直接载体,因此,液膜动力学特性研究对理解喷雾冷却的传热机理至关重要。但由于雾化液滴与具有高湍流度薄液膜之间存在的强烈相互作用和扰动,研究者们对液膜在表面的演化过程知之甚少。本文研究了不同热流和压力下两相区HFE-7000在光滑表面液膜分布、流动速度和当量直径等特性。测量了不同工质在不同喷射压力下雾化液滴速度空间分布,并提出了经验预测关联式。测量了孤立液膜流动速度及其当量直径,同时求解了孤立液膜韦伯数分布及其平均值。最终,基于雾化液滴径向速度与孤立液膜速度的有机联系,结合表面温度梯度等条件,提出了孤立液膜平均速度和平均韦伯数的预测方法,相应的预测极限分别小于21.52%和24.3%.

关键词：喷雾冷却液膜流动液膜速度韦伯数

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具有板式基底结构的界面蒸发系统性能模拟

浙江大学学报（工学版） 2024年第7期58卷 1498-1504,1515页

作者：李思彤葛洪宇康培森穆林刘晓华大连理工大学能源与动力学院海洋能源利用与节能教育部重点实验室辽宁大连116024

针对具有板式基底结构的太阳能界面蒸发系统建立三维数学模型,利用Ansys Fluent软件求解该系统的蒸发过程,研究板缝宽度及料液质量分数对界面蒸发过程的影响.结果表明:蒸发速率随板缝宽度和料液质量分数的增大而减小;当基底输水量小于... 详细信息

针对具有板式基底结构的太阳能界面蒸发系统建立三维数学模型,利用Ansys Fluent软件求解该系统的蒸发过程,研究板缝宽度及料液质量分数对界面蒸发过程的影响.结果表明:蒸发速率随板缝宽度和料液质量分数的增大而减小;当基底输水量小于蒸发需求时,蒸发界面出现干涸现象,干涸现象出现后蒸发速率显著降低;当板缝宽度为0.5 mm时,与最大蒸发速率对应的料液质量分数为3.5%~5.0%;当料液质量分数为3.5%时,与最大蒸发速率对应的板缝宽度为0.5~0.6 mm;系统能量利用率变化规律与蒸发速率基本一致.蒸发过程中蒸发量与料液供给量的匹配是影响板式基底结构的太阳能界面蒸发系统性能的重要因素.

关键词：基底结构界面蒸发板缝宽度料液质量分数蒸发速率

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飞行器环形热电器件冷却性能数值研究

工程热物理学报 2024年第4期45卷 1114-1124页

作者：穆林张虎崔佳乐浦航东明尚妍大连理工大学能源与动力学院大连116024 海洋能源利用与节能教育部重点实验室大连116024

为了研究环形热电制冷器件(ATEC)瞬态特性的影响,基于热-电-力多物理场耦合效应,建立ATEC三维模型。P/N级采用Bi(2)Te_(3)半导体材料,分析不同工况下关键参数对环形热电制冷器件瞬态特性影响,得到性能参数冷端温度Tc和von Mises应力的... 详细信息

为了研究环形热电制冷器件(ATEC)瞬态特性的影响,基于热-电-力多物理场耦合效应,建立ATEC三维模型。P/N级采用Bi(2)Te_(3)半导体材料,分析不同工况下关键参数对环形热电制冷器件瞬态特性影响,得到性能参数冷端温度Tc和von Mises应力的变化规律。通过改变ATEC热端换热系数(h)、输入电流(I)和冷端负载(Qc),研究分析不同工况下的冷端过冷温度、稳定温度和von Mises应力分布变化,得到ATEC工作的瞬态特性。对ATEC热电臂尺寸(La和Φ)结构进行优化分析,结果表明,当ATEC热电臂长度La=2 mm,热电臂角度Φ=7°时,ATEC冷端最低温度为277.92 K,稳定温度为284.09 K,其最大von Mises应力为67.99 MPa。满足屈服强度并能够增强机载器件散热能力,为实际工程应用和热电冷却研究提供了理论指导。

关键词：热电制冷环形热电器件过冷温度瞬态特性 von Mises应力

煤炭超临界水制氢反应器内多相流场智能滚动预测研究

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化工学报 2024年第8期75卷 2886-2896页

作者：丁家琦刘海涛赵普朱香凝王晓放谢蓉大连理工大学能源与动力学院辽宁大连116024

煤炭超临界水制氢技术在高温高压条件下利用超临界水充分气化煤炭,实现了高效低排放的转化和制氢过程。为解决因反应器内复杂多相流行为导致的仿真耗时问题,以及常见代理模型时序预测时间短、精度下降快等问题,提出基于本征正交分解(pro... 详细信息

煤炭超临界水制氢技术在高温高压条件下利用超临界水充分气化煤炭,实现了高效低排放的转化和制氢过程。为解决因反应器内复杂多相流行为导致的仿真耗时问题,以及常见代理模型时序预测时间短、精度下降快等问题,提出基于本征正交分解(proper orthogonal decomposition,POD)和Koopman理论的深度学习模型POD-Koopman,用于捕捉和学习反应器内复杂流场的长时时空演变特征,实现数据驱动的长时滚动预测。测试结果表明其能在较小计算开销下准确滚动预测反应器内多相流场时变行为,助力下游制氢反应器工业化设计及优化任务。

关键词：超临界水煤制氢反应器本征正交分解 Koopman 瞬态多相流长时滚动预测

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涡扇发动机再压缩CCA系统热力循环耦合分析

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大连理工大学学报 2024年第5期64卷 495-506页

作者：苏杭赵霄张博杨竹强大连理工大学能源与动力学院辽宁省复杂能源转换和高效利用重点实验室辽宁大连116024 新乡航空工业(集团)有限公司河南新乡453049 大连理工大学宁波研究院浙江宁波315016

为了提高发动机的推进性能和热效率,同时改善发动机冷却引气品质,在传统预冷冷却空气(cooled cooling air,CCA)技术基础上,建立基于再压缩CCA系统的典型飞机发动机热力计算耦合分析仿真平台.结合涡轮叶片平均壁温计算模型和飞机/发动机... 详细信息

为了提高发动机的推进性能和热效率,同时改善发动机冷却引气品质,在传统预冷冷却空气(cooled cooling air,CCA)技术基础上,建立基于再压缩CCA系统的典型飞机发动机热力计算耦合分析仿真平台.结合涡轮叶片平均壁温计算模型和飞机/发动机总体匹配模型,分析再压缩CCA系统对涡轮叶片冷却效果、发动机总体性能及相应飞行性能的影响规律.结果表明:采用减小引气比的方式未加力时推力最高提升7.88%,加力时推力最高提升2.03%;加力时耗油率降低、热效率提升,冷却引气总温降低100~120 K、总压提升4%左右,高压涡轮导叶冷却效果提高显著.采用提高燃烧室最高出口温度的方式未加力时推力最高提升22.81%,加力时推力最高提升3.70%;加力时耗油率降低、热效率提升,冷却引气总温降低90 K左右,且在各任务航段高压涡轮叶片温度均低于许用温度.两种方案再压缩CCA系统对发动机性能损失基本无影响,取功比在各状态下均低于0.25%.

关键词：涡扇发动机再压缩冷却空气性能分析热力循环

基于逆电渗析原理的能量转换利用技术专利进展

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可再生能源 2024年第3期42卷 300-307页

作者：吴曦吕一博董付江徐士鸣大连理工大学能源与动力学院海洋能源利用与节能教育部重点实验室辽宁大连116024

逆电渗析技术是依靠离子交换膜选择性将溶液盐差梯度转换为膜电势,进而可用于发电或驱动电化学反应的技术。文章着眼于我国逆电渗析技术相关专利前沿进展,首先,从膜阻、膜厚、离子选择性、离子交换容量、耐污抗菌、稳定性等角度探讨了... 详细信息

逆电渗析技术是依靠离子交换膜选择性将溶液盐差梯度转换为膜电势,进而可用于发电或驱动电化学反应的技术。文章着眼于我国逆电渗析技术相关专利前沿进展,首先,从膜阻、膜厚、离子选择性、离子交换容量、耐污抗菌、稳定性等角度探讨了适配离子交换膜的权衡考量机制,分析了膜的改性方法与优化发展方向;然后,重点介绍了逆电渗析技术在发电、制氢、污水处理及海水淡化等领域的发展与专利布局情况,厘清(热能→)盐差能→(电能→)氢能等多条能源转换技术路线,并阐释了循环工作溶液的再生方法与发展脉络。逆电渗析技术与电渗析技术、可再生能源发电技术、低品位热回收技术相耦合是实现各技术优势互补、提高能效与产出的有效策略。

关键词：逆电渗析盐差能离子交换膜水处理制氢

基于体外实验的光电容积脉搏波信号检测及脉率特性

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医用生物力学 2024年第4期39卷 712-717页

作者：何卫俊刘雍陶刘登吉尹凯贺缨迟青卓母立众大连理工大学能源与动力学院海洋能源利用与节能教育部重点实验室辽宁大连116024

目的借助体外循环实验系统的可控参数优势考察血流参数变化对脉率特性的影响。方法建立一套搭载腕部体外模型的人体循环系统,通过分别改变心率、腕部流量、压力和系统顺应性等参数,从腕部模型中获取光电容积脉搏波信号,并提取脉率变异... 详细信息

目的借助体外循环实验系统的可控参数优势考察血流参数变化对脉率特性的影响。方法建立一套搭载腕部体外模型的人体循环系统,通过分别改变心率、腕部流量、压力和系统顺应性等参数,从腕部模型中获取光电容积脉搏波信号,并提取脉率变异性的时域和频域指标。结果心率、压力和系统顺应性的改变会引起脉搏波形状的改变,但能够表明脉率变异性的时域指标NN50、PNN50数值为0,其他指标以及频域指标都处在极低值范畴。结论在未有心率变异性时,心率、腕部流量、血压和系统顺应性等血流动力学变化未产生明显的脉率变异性。本研究可为临床在更便利的腕部采集设备加持下开展更多脉率变异性和心率变异性研究提供参考。

关键词：脉率变异性光电容积脉搏波循环系统体外模型血流动力学

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液氨喷射泵热力性能的计算分析

化工学报 2024年第6期75卷 2134-2142页

作者：杨艳郭亚丽于硕文潘泊年沈胜强热能综合利用技术国家地方联合工程研究中心大连理工大学能源与动力学院辽宁大连116024

为保证带有降膜蒸发器的制冷系统正常运行,采用液氨喷射泵作为蒸发器中液氨的循环设备。基于动力学理论,编制了喷射泵的性能计算程序,分析了制冷系统中喷射泵的热力学性能,研究了操作参数对喷射泵性能的影响。结果表明,保持引射压力与... 详细信息

为保证带有降膜蒸发器的制冷系统正常运行,采用液氨喷射泵作为蒸发器中液氨的循环设备。基于动力学理论,编制了喷射泵的性能计算程序,分析了制冷系统中喷射泵的热力学性能,研究了操作参数对喷射泵性能的影响。结果表明,保持引射压力与出口压力不变,工作流体压力越高,喷射系数越大;工作流体温度越低,喷射系数越小。保持工作压力与出口压力不变,饱和引射压力越高,喷射系数越大,引射压力值越接近于出口压力值,喷射系数变化越显著。饱和引射液氨压力不变,出口压力越接近于引射液氨压力,喷射系数随工作液氨压力的升高增加程度越明显。

关键词：氨喷射泵动力学理论热力学性能喷射系数

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Co-YPO_(4)双功能催化剂促进乙醇高值转化制丁二烯

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Chinese Journal of Catalysis 2024年第1期56卷 166-175页

作者：周百川李文翠王嘉孙丹卉向诗煜高新芊陆安慧大连理工大学化工学院辽宁省低碳资源高值化利用重点实验室精细化工国家重点实验室辽宁大连116024

丁二烯是重要的化工原料,主要用于生产树脂、合成橡胶、丁二醇和己二腈等大宗化学品,还可以用于制备蒽醌、四氢苯酐等精细化学品.目前,工业上制备丁二烯的方法主要是乙烯副产抽提法.近年来,随着生物乙醇技术大力发展,催化乙醇制丁二烯... 详细信息

丁二烯是重要的化工原料,主要用于生产树脂、合成橡胶、丁二醇和己二腈等大宗化学品,还可以用于制备蒽醌、四氢苯酐等精细化学品.目前,工业上制备丁二烯的方法主要是乙烯副产抽提法.近年来,随着生物乙醇技术大力发展,催化乙醇制丁二烯成为很有吸引力的生产丁二烯的路线之一.目前催化乙醇制丁二烯的催化剂种类较多,合理设计具有活性位点结构和功能的催化新材料是提升催化剂活性的关键.稀土金属元素如Y,La和Ce等具有独特的电子层结构,并且具有中等强度的Lewis酸性,本文尝试将稀土磷酸盐与具有乙醇脱氢活性的过渡金属位点结合起来,设计过渡金属改性的稀土磷酸盐催化剂并用于乙醇转化制丁二烯.本文开发了Co-YPO_(4)双功能催化剂,应用于乙醇转化制丁二烯反应,所制材料表现出较高的催化活性与稳定性.在YPO4催化剂上,乙醇主要发生脱水反应,生成大量的乙烯和乙醚,且丁二烯选择性不超过5%;而在Co-YPO_(4)催化剂上,乙醇转化产物分布出现明显改变,丁二烯选择性增加.在乙醇重时空速和反应温度分别为1.0 gC2H5OH×gCat.‒1×h^(‒1)和350℃的条件下,乙醇转化率为78.2%,丁二烯选择性为68.5%.原位紫外-可见漫反射光谱、X射线光电子能谱以及H_(2)^(-)程序升温还原表征结果表明,Co2+中心与PO_(4)^(3‒)基团存在强的配位相互作用,形成稳定且高度分散的[Co-O-P]物种.通过NH_(3)^(-)程序升温脱附(TPD)和吡啶探针分子吸附红外对YPO4和Co-YPO4进行酸性表征,结果表明,YPO_(4)和Co-YPO4表面均是典型的Lewis酸性位点;结合CO_(2)-TPD表征发现,Co^(2+)与YPO4表面部分Y3+位点发生置换,即引入适量的Co会减弱酸性同时增强表面碱性.进一步通过停留时间、乙醇程序升温表面反应和原位乙醇吸附反应漫反射红外光谱测试对反应机理进行详细研究.结果表明,乙醇首先在Co^(2+)位发生脱氢生成乙醛和H_(2),随后乙醛迁移至Y^(3+)位点吸附活化,两分子乙醛依次发生C‒C偶联、加氢以及脱水反应生成丁二烯.动力学测试结果表明,乙醇脱氢是整个反应过程的关键步骤,整体反应路径如下:乙醇→乙醛→丁烯醛→丁烯醇→丁二烯.综上所述,以乙醇作为平台分子合成丁二烯能够丰富可持续发展的新能源结构体系.本文揭示了磷酸根基团通过配位作用稳定Co^(2+)物种,Co^(2+)和Y^(3+)位点协同催化乙醇选择性生成丁二烯,为乙醇高值转化催化剂设计提供了新思路.

关键词：乙醇丁二烯脱氢碳碳偶联磷酸盐