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3D打印隔热材料研究进展

材料导报 2024年第8期38卷 120-130页

作者：桂岩赵爽杨自春海军工程大学动力工程学院武汉430032

3D打印技术能够实现面向性能的设计以及非常规结构的制造,其在隔热领域的应用可以使材料具有更加精细、可控、定制化的结构与功能。当前,3D打印隔热材料技术仍处于快速迭代期,打印材料、结构设计和制造工艺等技术瓶颈尚待突破。本文对3... 详细信息

3D打印技术能够实现面向性能的设计以及非常规结构的制造,其在隔热领域的应用可以使材料具有更加精细、可控、定制化的结构与功能。当前,3D打印隔热材料技术仍处于快速迭代期,打印材料、结构设计和制造工艺等技术瓶颈尚待突破。本文对3D打印隔热材料的现状进行了综述,简要分析了在隔热材料制造方面较有前景的3D打印工艺,对比了各工艺的优缺点以及适用的材料类型,着重讨论了3D打印陶瓷、发泡混凝土、泡沫塑料和气凝胶材料在隔热领域的研究进展,最后总结了目前面临的技术挑战和未来的主要发展方向。

关键词：隔热材料 3D打印气凝胶陶瓷发泡混凝土泡沫塑料

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海洋盐度对水下航行器热尾流行为的影响

哈尔滨工程大学学报 2024年第1期45卷 182-188页

作者：吴霆锋杜永成杨立王保霖张泽华海军工程大学动力工程学院湖北武汉430033

针对海洋中的盐度环境对于水下航行器热尾流浮升扩散的影响,本文基于重叠网格技术,建立了水下航行器热尾流三维模型,分别对热尾流在均匀盐度与分层盐度环境下的浮升扩散过程进行了数值模拟,采用浮频率数表征盐度环境特征,研究了海洋盐... 详细信息

针对海洋中的盐度环境对于水下航行器热尾流浮升扩散的影响,本文基于重叠网格技术,建立了水下航行器热尾流三维模型,分别对热尾流在均匀盐度与分层盐度环境下的浮升扩散过程进行了数值模拟,采用浮频率数表征盐度环境特征,研究了海洋盐度对于热尾流的影响。结果表明:盐度分层环境对潜艇冷却水浮升具有明显抑制作用,该环境下海面温度特征随盐度梯度的增大而减弱。

关键词：热尾流海洋盐度重叠网格技术温度场浮升扩散水下航行器

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基于双向流固耦合的舵翼组合结构声振特性研究

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振动与冲击 2024年第20期43卷 213-220页

作者：张振海仝博屈铎海军工程大学舰船与海洋学院武汉430033 海军工程大学动力工程学院武汉430033

为实现对水下航行器转舵过程中舵翼周围流场和声场的精细化模拟,以双向流固耦合理论为基础,采用分离涡模拟湍流模型计算流场信息、利用自动匹配层技术处理声固耦合边界,计算分析了转舵时舵翼组合结构的流-固-声耦合特性,经与模型试验对... 详细信息

为实现对水下航行器转舵过程中舵翼周围流场和声场的精细化模拟,以双向流固耦合理论为基础,采用分离涡模拟湍流模型计算流场信息、利用自动匹配层技术处理声固耦合边界,计算分析了转舵时舵翼组合结构的流-固-声耦合特性,经与模型试验对比验证了该方法的准确性。在此基础上,计算分析了舵角变化、集中荷载、舵内充水、流速对结构声辐射的影响。结果表明:舵角变大增加了流场的不均匀性,降低了舵翼组合结构的刚度,这使得翼型的振动更加剧烈,因此总声压级和振动加速度级均增大;等幅值的周期性激励,荷载分布越集中,对声辐射的贡献越大;舵内充水可降低中高频段范围的声压幅值,但会增加结构声辐射的线谱数量;流速增加会提高流激噪声幅值。

关键词：舵翼结构流固耦合流激噪声振动

温度分层环境中水下航行器机动下潜热尾流特征

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哈尔滨工程大学学报 2024年第6期45卷 1111-1118页

作者：李戈洋杜永成杨立海军工程大学动力工程学院湖北武汉430033 海军工程大学振动与噪声研究所湖北武汉430033

为研究水下航行器热尾流引起的水面温度异常,本文采用有限体积法建立三维SUBOFF数学模型。使用Fluent UDF、Patch分别控制水下航行器机动下潜方式和水域温度分层。数值模拟结果表明:水下航行器在机动下潜时,热尾流在水面会形成由2条不... 详细信息

为研究水下航行器热尾流引起的水面温度异常,本文采用有限体积法建立三维SUBOFF数学模型。使用Fluent UDF、Patch分别控制水下航行器机动下潜方式和水域温度分层。数值模拟结果表明:水下航行器在机动下潜时,热尾流在水面会形成由2条不连续高温热斑组成的椭圆形温度异常区,且正温度梯度分层水域会增强热尾流引起的水面温度异常。在无热排放条件下,水下航行器机动下潜会对水域温度分层发生较大扰动,从而出现冷尾迹。相反,受热排放影响,热尾流以肾形涡的形式向上浮升,涡结构尺度随着航行距离的增大而增大,核心温度随着航行距离的增大而减小。正温度梯度分层海水会增强冷却水引起的海面温度异常特征,且温度梯度越大,热斑越连续,热斑核心最高温度为292.24 K,与周围海水温度差值为0.12 K。

关键词：水下航行器热尾流有限体积法机动下潜温度分层高温热斑椭圆形温度异常区正温度梯度

温盐分层环境中航行体运动尾迹与浮力射流耦合效应实验研究

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工程热物理学报 2024年第6期45卷 1780-1787页

作者：杜永成骆飞洋帅长庚高程哲李戈洋杨立海军工程大学振动噪声研究所武汉430033 船舶振动噪声重点实验室武汉430033 海军工程大学动力工程学院武汉430033

基于分层流试验水池,采用移动多通道热电阻传感器阵对水下温度场进行测量,采用红外热像仪同步获取水面温度场,开展了温盐双分层环境下航行体运动尾迹与浮力射流耦合效应的实验研究。实验结果证明,航行体尾流的水面效应主要依赖于运动尾... 详细信息

基于分层流试验水池,采用移动多通道热电阻传感器阵对水下温度场进行测量,采用红外热像仪同步获取水面温度场,开展了温盐双分层环境下航行体运动尾迹与浮力射流耦合效应的实验研究。实验结果证明,航行体尾流的水面效应主要依赖于运动尾迹强度,而浮力射流的扩散浮升受到温盐分层的抑制,只在初始阶段及排放口附近位置影响背景水体温度分布;航速增大,强化了运动尾迹对背景分层的扰动,而弱化了浮力射流的影响;航行体尾流水面热特征依赖于航行体深度,对于浮力射流初始速度不敏感。

关键词：湍流射流分层流尾迹红外探测

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圆柱发热体内圆截面液冷通道的构形优化

工程热物理学报 2024年第7期45卷 1908-1916页

作者：李云峰谢志辉陈林根冯辉君海军工程大学动力工程学院武汉430033 武汉工程大学热科学与动力工程研究所武汉430205 武汉工程大学机电工程学院武汉430205 湖北省绿色化工装备工程技术研究中心武汉430205

建立了一类在均匀产热的圆柱发热体中嵌入圆截面等温液冷通道的热源-热沉集成模型,基于构形理论,给定圆柱发热体截面积和通道截面积占比为约束条件,以液冷通道数及其半径为设计变量,研究了液冷通道分布对集成模型散热能力的影响,获得了... 详细信息

建立了一类在均匀产热的圆柱发热体中嵌入圆截面等温液冷通道的热源-热沉集成模型,基于构形理论,给定圆柱发热体截面积和通道截面积占比为约束条件,以液冷通道数及其半径为设计变量,研究了液冷通道分布对集成模型散热能力的影响,获得了不同液冷通道截面积占比下的最优构形。当通道截面积占比和通道数给定时,均存在最优的圆心距使得热源-热沉整体的散热性能最优,但对应两个指标的最优圆心距不同。给定通道截面积占比时,无量纲最高温度和无量纲当量热阻均随通道数的增加而降低;给定通道数时,无量纲最高温度和无量纲当量热阻均随通道截面积占比的增加而降低。本文所得研究结果可对圆柱器件高效冷却的热设计提供理论指导。

关键词：构形理论理论电子器件散热热设计广义热力学优化

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基于二级迭代的局部近场声全息研究及实验

船舶力学 2024年第9期28卷 1441-1450页

作者：柴凯楼京俊李荣华胡俊波海军工程大学舰船与海洋学院武汉430033 海军工程大学动力工程学院武汉430033

为了有效减小传统近场声全息声场重建过程中的“窗效应”和准确利用有限测量孔径测量并定位潜艇的表面声源,提出一种基于二级迭代的局部近场声全息方法。首先,通过改进基于正交球面波的局部近场声全息方法,提出基于二级迭代的局部近场... 详细信息

为了有效减小传统近场声全息声场重建过程中的“窗效应”和准确利用有限测量孔径测量并定位潜艇的表面声源,提出一种基于二级迭代的局部近场声全息方法。首先,通过改进基于正交球面波的局部近场声全息方法,提出基于二级迭代的局部近场声全息方法;然后,仿真对比上述两种局部近场声全息方法的重构结果,研究外推误差和扩展测点数对重构精度的影响;最后,在消声水池中利用小孔径全息测量面进行基于二级迭代的局部近场声全息的实验研究。结果表明,基于二级迭代的局部近场声全息能大大减小有限测量孔径带来的“窗效应”和“孔径重复效应”误差,验证了该方法的优越性,可为水下大尺寸声源的近场声全息精确测量提供重要参考。

关键词：局部近场声全息波数域外推窗效应二级迭代噪声源识别

不同吹扫模式下HI分解膜反应器多目标性能优化

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工程热物理学报 2024年第3期45卷 615-621页

作者：孔锐陈林根夏少军李鹏蕾戈延林海军工程大学动力工程学院武汉430033 武汉工程大学热科学与动力工程研究所武汉430205 武汉工程大学机电工程学院武汉430205 湖北省绿色化工装备工程技术研究中心武汉430205

建立了不同吹扫模式下碘化氢(HI)分解膜反应器有限时间热力学模型,将吹扫气流率、反应进口压力、渗透膜厚度、反应器长度作为决策变量,以HI转化率最大、H_(2)回收率最大、总熵产率最小为目标开展多目标优化。通过研究发现,在给定的决策... 详细信息

建立了不同吹扫模式下碘化氢(HI)分解膜反应器有限时间热力学模型,将吹扫气流率、反应进口压力、渗透膜厚度、反应器长度作为决策变量,以HI转化率最大、H_(2)回收率最大、总熵产率最小为目标开展多目标优化。通过研究发现,在给定的决策变量变化范围内HI转化率和H_(2)回收率最大两者具有一致性,但两者无法与总熵产率最小同时达到最优;相比顺流吹扫模式,逆流吹扫模式下Pareto前沿目标值均具有较高的HI转化率和H_(2)回收率。使用不同的决策方法选取最优解,顺流模式下的TOPSIS决策点和逆流模式下的LINMAP决策点具有较小的偏差因子可作为反应器参数设计最优解。

关键词：有限时间热力学 HI分解膜反应器 HI转化率 H_(2)回收率总熵产率多目标优化

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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