LNG船液舱预冷中甲烷双液滴自然对流传热特性分析

针对液化天然气（Liquefied Natural Gas，LNG）船液舱喷雾预冷过程中上下垂直的双液滴在自然对流条件下同种蒸汽中液滴之间影响研究的欠缺，运用计算流体力学（Computational Fluid Dynamics，CFD）方法，基于气液界面能量守恒原理，对不同温差、粒径和相对距离条件下甲烷双液滴自然对流传热特性进行分析。研究结果表明：液滴表面热流密度、传热量和质量蒸发率随温差10～190 K的增大而线性增大；液滴表面热流密度随粒径0.1～2.5 mm的增加先快速减小后缓慢减小，传热量和质量蒸发率随粒径的增加而快速增加；上液滴表面热流密度、传热量和质量蒸发率随相对距离10～70的增加基本不变，下液滴表面热流密度、传热量和质量蒸发率随相对距离10～70的增加而缓慢增加。     

LNG双液滴蒸发模型及应用

液化天然气(Liquefied Natural Gas, LNG)在液舱预冷过程中以多液滴的形式存在,现阶段缺少LNG多液滴在同种蒸汽中的蒸发模型。以双液滴为基础,采用计算流体动力学(Computational Fluid Dynamics, CFD)方法,建立适用于LNG双液滴在其蒸汽中的蒸发模型。利用该新模型对温差为190 K、相对距离为10～70,粒径为0.1～2.5 mm的液舱预冷过程进行模拟分析,得出具有实际应用价值的结果：在液舱预冷起始阶段温度下降的速度较快,且随着时间的增加,双液滴相对距离越大,液舱预冷结束时间越小;双液滴液舱预冷结束时间与粒径呈反比关系,与起始温度呈正比关系。该新模型可适应于实际工程应用。     

纳米流体重力热管启动性能的试验研究

对去离子水、不同浓度和不同充液率的TiO2/H2 O纳米流体重力热管进行了测试,给出了这些热管启动过程的温度分布图。结果表明：在恒温水浴加热的试验条件下,与去离子水热管相比,纳米流体热管蒸发段启动温度低并且启动时间短,其蒸发段和冷凝段的最大温差与去离子水热管相比较低;在50％～70％充液率范围内热管蒸发段的启动时间随着充液率的增大而增加;热管启动时间随着加热温度的升高而缩短;热管倾斜角度较小的情况下将使其启动性能变差。     

单分散的银纳米粒子的制备及表征

以组氨酸为稳定剂,通过加入NaBH4还原AgNO3溶液来制备银纳米粒子,得到平均粒径为5 nm左右的粒子.讨论了Ag+/组氨酸摩尔比、溶液pH等因素对银纳米粒子尺寸和吸收光谱的影响.用紫外可见光谱、透射电镜等测试方法对所制得的银纳米粒子进行表征.实验结果表明制备所得纳米银粒子具有较好的单分散性和良好的稳定性.     

舰船纳米流体冷却液在间冷器中的应用

为探究舰船纳米流体冷却液在燃气轮机间冷器中的流动换热情况,制备SiO2-乙二醇/水(50/50)船用间冷系统纳米流体冷却液,研究纳米流体中颗粒的粒径分布、温度和颗粒质量分数对导热系数的影响.在此基础上,以WR-21船用燃气轮机的间冷器系统为例,建立流动传热耦合计算模型,采用Fluent软件对流道内部的流场进行数值模拟.分析不同工况下纳米流体对间冷器平均对流换热系数、温度分布和沿程阻力的影响.结果 表明,温度升高,纳米流体的导热系数增大,当质量分数为15％、温度为80℃时,纳米流体的导热系数相对基液提高15.5％;提高纳米流体的质量分数,液侧平均对流换热系数随之增大,气侧温度分布更加均匀;在全工况下,液侧平均对流换热系数最大提高57.9％.纳米流体冷却液对改善高压压气机进口气流温度分布的均匀性具有重要意义.同时,需综合考虑纳米流体沿程阻力增加对间冷器性能的影响.     

纳米Cu-La_2O_3-Ce_2O_3粒子添加剂润滑油摩擦性能研究

纳米Cu、La2O3、Ce2O3粒子添加于500SN基础油中,采用四球摩擦磨损实验机考察其摩擦学性能,结果表明:64nm粒径的Cu粒子与25nm粒径的La2O3-Ce2O3粒子匹配效果良好;纳米Cu粒子与纳米La2O3-Ce2O3粒子的质量比2∶1、总质量分数0.8%,润滑油抗磨减摩性能和极压性能优于现有的两种纳米粒子作为添加剂的润滑油;清净分散剂增加使用WFL-1000聚醚胺效果良好。     

蒸汽流冷却水喷雾掺混蒸发过程一维数值模拟

通过分析高温水蒸汽流中冷却水喷雾液滴的蒸发和液滴与蒸汽流之间的掺混过程,建立描述蒸汽流动和液滴运动变化的数学物理模型。基于欧拉拉格朗日方法和SIMPLE算法设计了一维程序进行仿真计算,获得了试验器中蒸汽相压力、温度、速度的分布及冷却水喷雾液滴的粒径、速度、温度的变化过程。针对不同的冷却水喷嘴结构和工况参数进行一维仿真计算,得到各参数对掺混蒸发过程的影响,为合理控制蒸汽流冷却过程提供指导。     

导弹弹射装置冷却器中液滴轨迹及特性的数值模拟

为研究高温高压超音速燃气中的横向喷雾的液滴轨迹及沿轨迹的特性变化,给导弹弹射装置的设计提供依据,本文采用拉格朗日方法,应用颗粒轨道模型追踪液滴的运动轨迹并计算液滴沿轨迹的速度、温度和直径的变化.分析了气相参数及喷雾条件对颗粒轨迹及特性的影响.计算结果表明,小颗粒液滴速度变化快,蒸发快,流向位移及渗透深度小.提高气相压力和温度均能加快蒸发,压力和温度越高,液滴达到的饱和温度越高.气相速度越大,液滴达到的流向速度越大,流向位移也越大,但超音速气相速度变化对蒸发速度影响较小.液体喷射速度的变化对蒸发速度基本没有影响,喷射速度越大,渗透深度越大.液体温度越高,液滴直径减小越快,蒸发越快.     

等体积比水雾对冲击波衰减规律研究

为分析水雾对爆炸冲击波的耗散与衰减作用,通过有限元分析方法,在单层网格内建立冲击波作用于同体积比不同尺寸分布的液滴模型,对液滴阻碍冲击波作用的规律进行分析总结,得到结论如下:液滴的存在对冲击波有一定的削弱作用,且在液滴总体积比相同条件下,液滴数目多的工况比冲量衰减更大,可知分散的小液滴对冲击波的衰减作用强于集中的大液滴.0.1 kgTNT在0.2 m爆距产生的冲击波在二维模型中,液滴体积比为2.21×10–3时液滴直径为0.866 mm时冲击波衰减2.06%,液滴直径为0.500 mm时冲击波衰减3.14%,液滴直径为0.354 mm时衰减3.39%.     

纳米Fe2O3的制备及其对高氯酸铵催化性能的研究

以氯化铁和尿素为原料、亚油酸钠为分散剂,采用均匀沉淀法制备纳米Fe2O3。用XRD、FESEM对产物粒子的晶体结构、形貌和粒径大小进行表征;结果表明,制得的Fe2O3为α‐Fe203,呈球形、晶粒度在20nm～40nm范围内且分散性好。采用热重差热联用分析仪(TGA-DSC)研究纳米Fe2O3对高氯酸铵热分解的催化性能;结果表明,纳米Fe2O3对高氯酸铵热分解的催化性能明显优于微米Fe2O3。     

银纳米粒子的制备及其等离子手性性能

采用化学还原法制备了柠檬酸钠稳定的银纳米粒子,通过向溶胶中加入手性小分子L-组氨酸(L-His),采用非原位法制备了L-His修饰的银纳米粒子.圆二色谱(CD)结果显示非原位制备的L-His修饰的银纳米粒子没有光学活性,但对样品进行离心处理后,CD光谱在400 nm左右出现一个正的科顿效应峰.透射电子显微镜(TEM)结果显示,溶胶中的粒子发生了轻微的聚集,导致粒子周围局域电磁场增强,引起手性分子和纳米粒子偶极相互作用增强,从而出现手性信号.通过控制银纳米粒子的聚集程度可以调控CD光谱响应,缩小聚集体内的银纳米粒子的间距可以使CD信号红移到长波方向.吸附在粒子表面的手性小分子通过与银纳米粒子的偶极-偶极相互作用,把手性传递到纳米粒子上,从而使银纳米粒子产生诱导手性.     

氧化物纳米粒子在润滑油中的摩擦学作用(英文)

为了提高润滑油的摩擦学性能,选择了吐温-20、吐温-60、司本-20、十二烷基苯磺酸钠作为表面活性剂,制备了含纳米CeO2和TiO2粒子添加剂的润滑油.采用透射电子显微镜(TEM)观察、测定了纳米CeO2和TiO2粒子形貌和平均粒径.采用MRS-1J四球摩擦磨损试验机测试了含纳米CeO2和TiO2添加剂的润滑油的摩擦学性能.结果表明,纳米CeO2和TiO2的复合粒子的最佳添加量为:ω(CeO2):ω(TiO2)=1∶3,ω(CeO2+TiO2)=0.6%,该润滑油具有最佳的抗磨、减摩性能.纳米CeO2粒子添加可以适当减少纳米TiO2粒子的用量.     

纳米流体水平管内沸腾流型的模拟研究

利用UDF编程定义纳米流体相变源项,对Al2O3-H2O纳米流体在水平管内的沸腾过程进行了数值模拟,分析研究了纳米流体在水平管内沸腾的流型特点,结果表明水平管内沸腾蒸发产生的相变含气率沿着管长方向不断增加,但相同截面位置纳米流体的含气量高于纯水的含气量,有助于强化流体的扰动与混合。对于不同浓度的Al2O3-H2O纳米流体的流型研究表明：颗粒浓度对于纳米流体管内沸腾过程的影响不大。随后将纳米流体与纯水的流型进行比较,结果表明Al2O3-H2O纳米流体使得管内沸腾更剧烈,也更容易沸腾,这将改善水平圆管的流动特性。     

等体积比水雾对冲击波衰减规律研究

为分析水雾对爆炸冲击波的耗散与衰减作用,通过有限元分析方法,在单层网格内建立冲击波作用于同体积比不同尺寸分布的液滴模型,对液滴阻碍冲击波作用的规律进行分析总结,得到结论如下:液滴的存在对冲击波有一定的削弱作用,且在液滴总体积比相同条件下,液滴数目多的工况比冲量衰减更大,可知分散的小液滴对冲击波的衰减作用强于集中的大液滴。0.1 kg TNT在0.2 m爆距产生的冲击波在二维模型中,液滴体积比为2.21×10~(–3)时液滴直径为0.866 mm时冲击波衰减2.06%,液滴直径为0.500 mm时冲击波衰减3.14%,液滴直径为0.354 mm时衰减3.39%。     

纳米流体强化传热实验研究进展

随着对纳米流体研究的逐步深入,纳米流体作为一种新型强化传热介质,呈现出了与传统流体迥然不同传热性能.文中综述了近年来纳米流体的制备、稳定性、强化换热性能等方面的最新实验研究进展,并对实验结果进行了简要分析,给出了在不同传热方式下影响其传热性能的主要因素,同时针对纳米流体实验研究的发展方向提出了展望.     

偶氮苯类有机小分子纳米粒子的制备及表征

以十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)为稳定剂和模板,利用再沉淀法制备了偶氮苯类有机小分子2-(4-羟基苯基-偶氮)苯甲酸(HABA)的纳米粒子,并用紫外—可见吸收光谱(UV-vis)、扫描电镜(SEM)和圆二色谱(CD)等测试手段对其进行了表征.结果表明:制备的HABA纳米粒子为带状,在无手性诱导剂条件下制备的纳米粒子表...     

喷射压力对船用柴油机燃油喷雾特性的影响

为了深入研究船用柴油机燃油喷雾特性,本文以某船用孔式喷油器为研究对象,运用液滴破碎模型、大涡湍流模型、液滴碰撞聚合模型对燃油喷雾过程进行数值分析,研究喷射压力对喷雾特性的影响规律,并与试验结果对比以验证数值模拟结果的正确性.结果表明:喷雾贯穿距随着喷射压力升高而增大,喷雾初期贯穿距与时间成正比,而喷雾中后期,贯穿距增大的速度逐渐减缓;喷雾锥角随着喷射压力的增大而增大,每提升10 MPa喷射压力,锥角增大0.4.;喷雾体积随喷射压力的提高而变大,射流边缘出现的块状结构会回到喷雾主体内,而喷雾头部块状结构无法回到喷雾主体内;索特平均直径随着喷射压力的提高而变小,每提升10 MPa喷射压力,索特平均直径减小约4％.     

溶剂热法制备纳米α-Fe2O3

以Fe(acac)3为单源前驱体,聚乙烯醇为表面活性剂,在不同溶剂条件下,采用溶剂热合成方法成功地制备了α-Fe2O3纳米颗粒,并用X-射线衍射(XRD)、能量分散谱仪(EDS)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)和选区电子衍射(SAED)等测试手段对产物进行了表征。研究结果表明:以无水乙醇为溶剂所制得的α-Fe2O3平均颗粒尺寸为10 nm,粒径分布均匀;以正丁醇为溶剂所制得的α-Fe2O3纳米颗粒呈球形,平均颗粒尺寸为40 nm。     

金纳米复合丝素膜的制备及其表面增强拉曼散射效应的研究

金纳米颗粒所具有的表面拉曼增强(SERS)效应使其在生物医学检测方面有很多潜在的应用.文中分别采用原位合成、物理混合两种方法制备了金纳米复合丝素膜,并通过在丝素蛋白溶液中添加甘油的方法对丝素膜进行韧性、强度及不溶性的改进.利用扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、紫外-可见分光度计(UV)对其形貌和结构进行表征.丝素膜表面生成的金纳米颗粒平均粒径约为30 nm,紫外-可见特征吸收峰出现在535 nm处.以4-巯基苯甲酸(4-MBA)进行了拉曼测试.结果表明,采用原位合成方法中两步合成法合成的金纳米复合丝素膜具有良好的SERS效应,可应用于痕量分析检测.     

新型冷却介质在船用柴油机上的应用

采用高载热密度、高传热性能的冷却介质是解决船用柴油机大功率化、紧凑化的有效途径.综述了纳米流体冷却介质在柴油机上强化传热的研究进展.针对船用柴油机散热要求,提出了具有高载热密度的相变流体冷却 技术.研制了石蜡乳状液相变流体并分析了其在船用柴油机上应用的相关性能.为了强化相变流体的传热性能,结合纳米流体技术,制备了纳米粒子/石蜡乳状液复合相变流体,并阐述了该流体在船用柴油机上的应用特点.最后探讨了新型冷却介质在柴油机上应用需要解决的关键问题.