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关键词： 飞机燃油箱   耗氧惰化   热模型   传热传质   适航  

摘要： 温度是燃油箱耗氧惰化系统适航符合性验证过程中重要指标。基于MATLAB Simulink软件,建立了飞机燃油箱耗氧型惰化系统油箱部件的传质传热模型,并验证其可靠性。在此基础上,分析了惰化系统抽气流量和出口温度对飞机燃油箱气相空间节点温度和燃油节点温度的影响。结果表明:所建立的飞机燃油箱传质传热模型具有较高的可靠性;随着惰化系统抽气流量的增加和惰化系统出口温度的升高,气相空间节点温度随之升高但对燃油节点温度影响不明显。

关键词： 山药片   红外联合热风干燥   收缩   传热传质   品质  

摘要： 为了准确揭示山药片红外联合热风干燥传热传质机理，在考虑山药片收缩变形特性的基础上，通过有限元软件COMSOL6.1建立了“温度场-湿度场”多场耦合的山药片红外联合热风干燥传热传质模型。研究了基于山药片在不同温度(50、60、70℃)下收缩变形的传热传质模拟，并通过试验进行了验证。分析了不同温度对山药片品质(色差、复水比、多糖和尿囊素含量)的影响。结果表明：1)山药片体积比随干燥温度的升高而增加，在干燥温度分别为50、60、70℃时，其值分别为34.55%、37.23%、39.04%。2)红外联合热风干燥收缩模型可准确预测山药片干燥过程中含水率和干燥温度，其决定系数R2分别为0.983、0.976、0.974和0.973、0.976、0.981。3)山药片外部温度升高，表面水分开始蒸发，形成水分梯度。随着干燥的继续，红外热量在山药片内部不断积累，导致内部温度升高，水分向外扩散，进而减小了内外水分梯度。随着干燥温度的升高，增加了山药片温度和湿度梯度，促进了热量和质量的传递，提高了水分迁移的速率。4)在60℃时，干燥品质较优，其色差为7.49、复水比为2.65kg/kg、多糖含量为24.17mg/g、尿囊素含量为2.66μg/g。该模型为其他物料在红外联合热风干燥技术的模拟研究提供有益借鉴。

关键词： 海水飞沫   传热传质   盐度变化   结冰计算   数值模拟  

摘要： 船舶在极地等气候寒冷恶劣的海上环境航行时，海水飞沫易导致其上层结构结冰，严重时对船舶航行及室外环境作业安全造成威胁。准确预测海水飞沫结冰，对确保极地区域安全作业具有重要意义。海水飞沫结冰和纯水飞溅结冰的主要区别在于盐度对结冰的影响，对于结冰问题，通常将海水飞沫简化为含盐的液态水滴（即含盐液滴，简称液滴）。数值模拟是研究含盐液滴结冰的重要手段，含盐液滴运动-传热传质过程是其结冰数值模拟的关键环节，决定了液滴撞击特性及与结冰相关的撞击液滴的物理量。本文在SHIPICE传热模型的基础上，提出了含盐液滴在运动过程中考虑质量损失及盐度变化的传热传质耦合模型；基于NNW-ICE平台，发展了拉格朗日框架下含盐液滴运动-传热传质耦合数值计算方法并开发了相应计算程序，实现了含盐液滴运动-传热传质过程的模拟；探究了含盐液滴运动-传热传质过程中的关键影响因素，系统分析了不同来流速度、温度、相对湿度和液滴粒径条件下的传热传质效应，为进一步发展含盐液滴结冰数值计算方法奠定了基础。

关键词： 重复使用   返回段   液氧   传热传质   流体行为特性  

摘要： 重复使用运载火箭在返回段复杂干扰作用下，贮箱内低温推进剂与高温气枕剧烈掺混，造成贮箱压力下降、推进剂温度升高等问题。针对垂直起降(VTVL)运载火箭返回段推进剂掺混及重定位过程开展研究，首次建立了液氧掺混后行为特性仿真模型并通过加速落塔试验进行验证，研究垂直起降运载火箭返回段复杂干扰作用下低温流体行为特性，获得推进剂形态、贮箱压力、推进剂温度及蒸发量等变化规律，为推进剂管理系统及增补压方案设计提供支撑。

关键词： 声波助燃   声效应   传热传质   火焰动力学特性   煤粉  

摘要： “双碳”目标的实现对煤炭的清洁高效利用提出了更高的要求。因此,探索煤粉新型清洁高效燃烧技术具有重要意义。声学作为一门基础性和交叉性极强的学科,近年来已渗透到几乎所有重要的自然科学和工程技术领域。尤其在燃煤电站锅炉中,声学技术的应用受到了广泛关注和研究,如基于声学原理的炉内温度场重建、测流、泄漏检测及声波除灰、声波团聚等技术。以上声学技术的研究和应用均涉及到声波传播过程中产生的声物理和化学效应。有关声场作用下煤粉颗粒燃烧特性的研究已有诸多报道,指出利用声波的物理化学效应可以为煤粉颗粒清洁高效燃烧提供新的技术手段。声波助燃技术已被证实是一种高效节能、清洁环保的新型燃烧技术,具有较大潜力。因此,在节能减排政策的高要求下,声波助燃技术在燃煤电站锅炉中的应用推广与发展研究应当得到足够的重视。目前针对声波影响煤粉颗粒燃烧的基础理论研究尚不完善,对声波物理化学效应的作用机制阐述不清。已有的文献中对声波影响煤粉燃烧的研究鲜见专著和综述性文章介绍。鉴于此,本研究较为全面地介绍了声波影响煤粉燃烧的作用机制,分析总结了国内外声波影响煤粉颗粒燃烧的研究现状,厘清了声波影响煤粉颗粒燃烧特性的主要技术研究路线,以便系统了解声波助燃的对象、方法、原理和实际应用。

关键词： 烟气余热回收   全热换热器   数值模拟   传热传质   逆流  

摘要： 为解决空气-烟气全热换热过程中,以喷淋水作为中间流体,因3股流体热容不匹配,导致系统换热效率受限的问题,提出了适用于烟气余热回收的逆流式蒸发冷凝型全热换热器,用流量极低的水膜代替中间流体,解除其对换热效率的限制。通过建立换热器的二维模型,对其热湿传递过程进行数值模拟计算,研究了气体流动方式、烟气入口流速、喷淋水质量流量、换热板长宽比及通道间距对全热换热器性能的影响。结果表明:当气体流动方式为烟气上进下出、空气下进上出,烟气入口流速为2.5~3.5 m/s,换热板长宽比在3—5,通道间距为5~7 mm时,全热换热器换热性能较好;在满足空气保持饱和状态条件下,喷淋水质量流量越小,全热换热器性能越好。

关键词： 煤层钻孔   液氮注入效率   液位变化   传热传质   煤损伤  

摘要： 低温流体液氮向煤层钻孔内注入过程中的传热传质规律及煤损伤分析,是目前液氮在煤层增透领域应用中亟待研究的关键问题.通过利用流量计、内视镜、热电偶、质量天平和超声探测仪,可视化分析了液氮注入过程中煤钻孔内液氮的初始累积过程和液位状态变化,探究了不同注入速率下钻孔内液氮的实际液位、净液位和注入效率随注入时间的变化规律,并对3个不同时刻下的煤体进行超声损伤检测.研究发现,液氮初始累积时会在钻孔底部煤的交界面处形成明显的莱顿佛洛斯特效应,随着钻孔底部煤温的不断降低,辐射换热系数不断减小,进而蒸汽膜厚度随之降低.不同注入速率下,1 m长钻孔内液氮的净液位最大增加量均为35 cm左右,这意味着,向长钻孔内注入液氮时,应实施分段注入,仅增加液氮注入时间会造成液氮的浪费.实际液位与净液位比值的变化规律均为先降低然后趋于稳定,稳定状态下2者的液位比相近.不同注入速率下液氮注入效率随注入时间的变化规律,均为降低—升高—稳定—降低.低速注入速率下的液氮注入效率更高,提升注入速率后单位体积液氮所相变的氮气,在钻孔内换热时间更短、向钻孔外排出温度更低,进而增大了液氮损耗,使注入效率变低.超声波测试结果表明,液氮能够渗入裂缝内部,使裂缝两侧在冷冲击的作用下冻缩,增加原有的裂缝宽度并使缝尖受到裂缝两侧冻缩力的作用拉伸扩展变形,形成新的裂缝.

关键词： 固着液滴   蒸发冷却   接触角   环境因素   基板性质   Marangoni效应   传热传质  

摘要： 在综合了动态接触角模型、液滴蒸发冷却效应、空气域的水蒸气扩散及Marangoni效应影响的情况下,使用二维轴对称模型对水平基板上固着液滴的蒸发过程进行了研究,分析了环境因素、基板性质及液滴的热物理性质对液滴蒸发的影响。结果表明:Marangoni流动在液滴蒸发过程中占据主导作用;随着液滴蒸发,液滴内部流速逐渐减小,温度逐渐升高,液滴表面蒸发通量逐渐增大;由于楔形效应,液滴蒸发初期接触线处蒸发通量较小,后期楔形效应消失,该处蒸发通量达到最大值;环境因素也会对液滴蒸发产生影响,相对湿度增大会抑制液滴蒸发,温度升高会促进液滴蒸发;基板过热度增大能显著提高液滴的蒸发速率,而液滴的初始接触角和后退接触角的减小均会提高液滴蒸发速率;通过改变液滴导热系数判断普朗特数(Pr)对液滴蒸发的影响,发现Pr增大会略微降低液滴的蒸发速率。

关键词： 陶瓷坯体   传热传质   干燥参数   温度分布   含水率分布   干燥速率  

摘要： 本文使用Fick扩散模型对陶瓷坯体的干燥过程进行了模拟,在实际干燥工艺参数数值范围内,分析了热风速度、温度和相对湿度三个因素对陶瓷坯体内部温度、含水率和干燥速率的影响。结果表明,增加热风速度能够加大坯体表面区域的水分散失速率,但对坯体内部含水率变化影响较小;提高温度能够显著增加坯体内部的干燥速率,当温度从35℃增加至75℃时,最大干燥速率的变化幅度为46.34%;相对湿度对坯体平衡含水率影响较大,当相对湿度从5%增大至85%时,平衡含水率从0.8%增大至5.1%(均为质量分数),提高相对湿度能够改善坯体干燥均匀性,保证坯体干燥质量。模拟和试验数据基本吻合,计算结果将为进一步深入研究陶瓷坯体干燥的传热传质过程,以及后续干燥曲线的优化提供理论依据。

关键词： 旁路分流   等离子-MIG复合焊   复合电弧   耦合熔池   传热传质  

摘要： 旁路等离子-MIG复合工艺是通过等离子焊枪的导电铜嘴与焊丝之间形成的分流弧、焊丝与母材之间的主路弧同轴耦合进行焊接的新型工艺,不但保持了MIG焊的高效性,还可以通过对旁路电流的调节实现焊接过程能量的精确控制.为了深入了解该工艺条件下复合电弧与耦合熔池的物理作用机制,通过建立流体动力学瞬态计算模型,并基于合理的试验验证,对旁路电流加载前后气液两相内部及界面处的传热传质行为进行了对比研究.结果表明,相比未加载旁路电流时,电弧的最高温度下降约1000 K,同时电弧与耦合熔池交界处的有效热通量整体下降;熔池内部液态金属回流速度明显下降,因此导致熔深和熔宽尺寸均有所减少;复合电弧和耦合熔池的最大电磁力方向没有改变,但数值均有所降低.