一种微小流量离心压缩机叶轮性能的数值模拟

建立一种空气工质微小流量高转速离心压缩机叶轮模型并对其性能进行数值模拟研究。结果表明：该类微小流量高转速离心压缩机叶轮出口与进口区域面积比小于1,流场内雷诺数一般均小于105；采用高转速可以改变微小流量离心压缩机因流动损失而导致的效率低下；叶片数对总压比和效率均有影响,对微小流量高转速离心压缩机叶轮来说存在一最佳叶片数；微小流量高转速离心压缩机叶轮出口角一般在60°以上；随着叶尖间隙的增大,微小流量高转速离心压缩机叶轮总压比及效率下降。

氧化铁微粉气相还原过程的动力学模拟

考虑到微小尺度下化学反应的热效应,提出了一维传热、传质与化学反应的耦合模型对氢气还原氧化铁微粉过程中的动力学行为进行了模拟.采用全隐式有限容积法对偏微分方程组作数值求解,得到不同温度、气体初始浓度和矿粉粒径条件下矿粉的还原率,模拟结果与文献中的实验结果基本吻合.模拟结果给出了气体在固相内的扩散分布行为,及不同条件下完全还原氧化铁微粉所需要的时间,根据气体在反应过程中的扩散行为,可知气体内扩散对微细氧化铁粉气相还原速率起重要作用.粒径为200~300 pm的微粒完全还原所需时间在450~1 400 s之间.

微小尺度下氢气预混燃烧的实验研究

对内径为1.66mm的不锈钢管燃烧室的氢气预混燃烧实验进行了描述,采用红外测温仪测量了燃烧室壁面的温度场分布,获得了不同燃烧热功率下的运行界限.在突扩段内高温回流区的作用下,在带有5 mm长突扩段的燃烧室内可以实现完全预混燃烧,最高运行界限可达1.415.由于较高的进气速度和较大的燃烧室壁面散热,在不带突扩段的不锈钢管内无法实现完全预混燃烧.结果表明突扩段对微小尺度燃烧具有稳定火焰、拓宽燃烧运行界限的作用.通过对火焰形状和结构的观察,结合突扩段燃烧流场的分析,合理解释了燃烧室壁面温度场随过量空气系数的变化规律.

用于太阳能推进的可折叠展开式伞状龙骨聚光器

为有效提高空间太阳能聚光器的聚光效率,提出了一种用于太阳能热推进器的具有伞状龙骨结构的可折叠展开式抛物面太阳能聚光器设计方案,该方案可以克服充气展开式抛物面聚光器和刚性固定抛物面聚光器具有的技术难题.设计了一个聚光功率100 kW,开口圆半径4.9 m的可折叠展开式伞状龙骨结构正焦抛物面聚光器,利用Fluent软件,对太阳能热推进器进行了模拟和性能预示,以氢气为工质气体,得到系统的推力和比冲可以分别到达10.23 N和701.4 s.结果表明:这种推进器具有比冲高、推力适中的特点,可以用于微小卫星、纳卫星的轨道转换及姿态控制.

微内燃机点火和燃烧中微尺寸效应的研究

从设计的微小空间燃烧室中,观察微燃烧通道中氢气/空气预混气体的燃烧现象,当空间尺寸从厘米级减小到毫米级时,点火和燃烧的不同特征会导致氢气的着火浓度界限变小,使得燃烧不稳定、不充分,极易造成淬熄.因此,提出了选用淬熄距离小、反应速度快、最小点火能小的气体作燃料,采取催化反应、增压和绝缘等措施促进微小空间内的点火和燃烧.通过分析微小空间对制备微型内燃机内平板电容点火器的限制,表明采用蒸发工艺制备的电极厚度小,因此增加电镀工艺,可使电极厚度达到4μm,明显提高了电容的单次放电能量.

换热技术从大型化向微小化的发展

在分析传统换热器结构特点的基础上,具体分析了目前常用紧凑

直线电机驱动的微小型活塞压缩机特性分析

讨论了微小型化的直线电机驱动的活塞压缩机特性。运用电磁场有限元方法对直线电动机电磁场模型进行求解,分析了电动机内部的磁场和磁力线分布情况;建立了电动机动子动力学模型和驱动电路模型,得到系统的运行方程组并对其求解,根据计算结果对压缩机的驱动力、活塞行程、绕组电流和频率特性等进行了分析,同时就余隙容积和泄漏对这种微小型活塞压缩机的影响进行了探讨。结果表明直线电机驱动的微小型活塞压缩机在理论上是可行的,有进一步研究、优化的必要。

电解水制氧槽方柱群微小流道单相流场数值模拟分析

目的研究一种具有方柱群微小流道结构的电解水制氧槽流道内单相流场分布特性和制氧槽结构对流场分布的影响。方法采用低雷诺数湍流模型描述了电解制氧槽方柱群微小流道流场分布特性,并通过与粒子图像速度场测量仪(particle image velocimetry,PIV)测试对比分析,验证了数值模拟的正确性。结果得到了不同流量下微小尺寸方柱群流道内流场分布图。结论各流道中流量分配不均,槽内流场流速量级为10-3m/s,柱群区内的流动呈现层流特性,现有入口流道形式对流量分配的均匀性起到关键作用。

电解制氧槽试件微柱群单相流场PIV测试

安全稳定的电解水制氧装置是中长期载人航天的重要保证,为保证固体聚合物电解池(SPE)电解质的安全工作温度,利用激光粒子图像速度场测量(PIV)系统对电解制氧槽试件微小方柱群流场进行试验研究,设计电解槽试件及其流量流场控制测试系统,讨论试件流场PIV测试方法及试验参数设置,得到不同流量下微小尺寸方柱群流道内流速的矢量图.

微小型燃烧技术

近年来燃烧技术有了长足的进步和很多新发展，出现一些崭新的燃烧技术和燃烧设备，综合分析介绍几种新型的微小型燃烧技术，包括韩国KOCAT公司设计的一咱紧凑式高性能燃烧系统、微通道型燃烧装置等，为设计与改进有关的燃烧器作准备。

弯曲微小通道流阻特性的数值模拟

用经典的N-S方程对流体在矩形截面、弯曲的微小通道中的流动特性进行了数值研究,发现计算结果与试验结果存在较大的差异.在对流体流动特性分析的基础上引入了粗糙粘度模型来对经典的N-S方程进行修正,计算结果表明用粗糙粘度模型计算的结果与试验值吻合较好.

微小化毛细泵吸环路(miniature CPL)应用于笔记本计算机传热之研究

本文针对目前笔记本计算机CPU在小空间内的高发热量趋势,提出采用毛细泵吸环路(CPL)取代传统热管,实现小空间内的更高效传热.传统大型CPL环路的研究与应用已经相当完备,但当尺寸缩小时会有许多新的问题产生.本文通过实验观察及理论分析,望能发展出适用未来电子产品高发热需求的微小化CPL环路.

用扫描热显微镜测量微小区域热导性质的探讨

随着高新技术的迅速发展，许多研究对象已进入亚微米和纳米范畴。在对这些对象的热性能和热可靠性的研究中，亚微米尺度的热物性测量已成为关键技术之一。例如：在微电子、微电子机械系统(MEMS)领域中，已使用纳米量级厚度的材质和做出纳米尺度线宽的器件。在材料科学、生物学、医学和化学等许多领域，高空间分辨率下的热物性测量也具有重要意义。