摘要：纳米通道离子输运在离子能量转换与存储、海水脱盐和离子传感过程扮演着重要作用,离子输运选择性和净通量受纳米通道表面电荷的强烈影响.目前研究主要基于实验和有限元模拟方法,而很少从微观分子尺度揭示外表面电荷对离子输运性能的影响.本文采用分子动力学方法,研究外表面电荷对纳米通道离子输运的调控机理.结果表明,外表面电荷加剧了纳米通道附近和内部的离子电荷不平衡,降低了纳米通道内电势,增强了唐南排斥效应.外表面电荷使纳米通道内水的流速趋于稳定,显著增强通道中心附近的水流速.外表面电荷增强了纳米通道中段的离子速度,在电场驱动作用下内外表面都带电的纳米通道表现出更高的Na^(+)离子通量密度和离子选择性,其离子电导是仅内表面带电纳米通道的2.65倍.该结果丰富了离子输运调节微观理论,对纳米通道离子输运精准调控、离子能量转换和海水淡化器件设计具有指导意义.

摘要：质子交换膜燃料电池广泛应用于电动汽车领域,流场设计对于电池性能具有重要影响,本文通过三维多相多物理场数值模拟,研究了三种不同流场对电池内部气体分布、温度分布以及除水性能等的影响。结果表明,开槽的流场设计能够显著强化肋下的横向传质,相比平行流场,其气体、温度、电流密度、液态水分布的均匀性有明显改善,性能有所提升。

摘要：相变墙体可以有效降低建筑能耗并提高热舒适性。相变屋顶多孔砖内部填充相变温度为25~33℃的石蜡,引入考虑辐射与空气温度的等效温度,本文利用高性能计算显卡(GPU)加速基于焓法的多松弛时间格子玻尔兹曼算法(MRT-LBM),分析了2020年8月典型天气下中国7个城市应用不同相变温度的石蜡对屋顶热响应特性的影响。采用相变温度为27℃的石蜡进行研究,结果表明,上海地区相变屋顶中的石蜡没有发生相变,空调运行期间由屋顶进入室内单位面积的热量高达324.3kJ/m^(2);成都地区相变屋顶中的石蜡液化率变化最大为30%,内表面温度在25.6~27.3℃波动,温差仅为1.7℃,由屋顶进入室内单位面积的热量仅为50.9kJ/m^(2);武汉和北京地区的液相率变化很接近,其相变时间达到全天的50%,对应的由屋顶进入室内单位面积的热量为上海地区的0.37倍;昆明与哈尔滨地区屋顶内表面温度波动分别达到4.5℃与4.4℃,但对应的温度均在28℃以内;广州地区相变屋顶中的石蜡几乎没有发生相变,室内温度波动幅度为成都的2.6倍。北京、成都、武汉和昆明地区适合采用相变温度为27℃的石蜡,而广州、上海和哈尔滨地区适合采用相变温度为29℃、31℃和25℃的石蜡。本文工作可为相变建筑优化设计提供参考。

摘要：随着电子设备的集成度和功率密度的提高,电子芯片的高功耗和高集成度将使电子设备的散热量不断增加。因此,散热已成为高性能电子设备性能发展的主要瓶颈之一。本文提出了一种含翼型导流肋微通道热沉,翼型导流肋可实现局部加速和冲击掺混的双重强化传热作用。采用ANSYS FLUENT数值分析了翼型导流肋的攻角、出射角、长度和数量等主要几何参数对微通道流动传热特性的影响规律。研究发现:相比攻角和出射角,肋长度和肋数量对微通道阻力与传热性能的影响更为显著,强化传热综合性能评价表明本文提出的含翼型分流肋的微通道相比光滑微通道可在相同压降的条件下获得更高的换热量。

摘要：针对青藏高原等寒冷地区供暖帐篷内上下温差较大的问题,本文提出了在帐篷内供暖炉上方安装带有温差发电器件的风扇来提高温度场的均匀性。本文数值研究了在不同风扇送风量下帐篷内空气速度场和温度场分布以及不同风扇外形结构差异对温差发电器件冷热端温差的影响.结果表明:添加热电风扇后帐篷内温度场均匀性得到明显提高,设计的优化风扇结构满足热电模块工作温差的需要.

摘要：本文针对侧流试纸检测灵敏度低的问题,根据Brinkman流动方程及化学反应方程,建立了流动-反应耦合数值模型,研究了侧流试纸不同组成部分的材料性能对流动的影响,分析了PDMS疏水障碍的设置对侧流试纸速度场和被测物质浓度场的影响,得到PDMS疏水障碍对侧流试纸分析仪改进的原理,为侧流试纸的设计提供理论指导。

摘要：青光眼是导致眼睛失明的疾病之一。局部用药是治疗青光眼的一种有效方法,但角膜的低渗透性限制了药物快速输运至病变组织,因此亟待研究青光眼药物跨角膜输运特性。本文选用质量分数ω=0.01与质量分数ω=0.05两种不同质量分数的毛果芸香碱水溶液作为青光眼药物制剂,对其作用在猪角膜上进行了药物渗透的离体实验。实验结果表明:质量分数ω=0.05实验组接收池内药物浓度增长速率明显高于ω=0.01实验组,药物浓度增长速率与初始给药浓度成正比例;药物累积过程主要由非稳态与伪稳态两个阶段组成,得出了伪稳态阶段药物累积量与给药浓度,时间,角膜厚度以及药物扩散系数满足的函数;毛果芸香碱水溶液跨角膜输运的扩散系数约为2.47×10^(-6)cm^(2)/s。本文的研究将有助于后续进行建立青光眼药物跨角膜输运特性数学描述方程的工作,从而优化青光眼药物的药物设计。

摘要：通过三维层流数值模拟,与平片计算结果对比,设计了适用于低流速和Re数(迎面风速1-3 m／s,对应Re数 901-2702)下的空调蒸发器用管翅式换热器的开缝翅片形式。研究表明:在上述迎面风速和Re数范围内,开缝翅片性能曲线和平片性能曲线不可避免地有一个交叉点,对应Re数称为转折Re数,在交叉点前的速度和Re数范围内,平片换热器的综合性能优于开缝翅片,而在高于转折Re数后,随着迎面风速的增大,开缝翅片的综合换热性能将越来越优于平片;依据“前疏后密”原则适当减少开缝翅片换热器开缝的条数,可以有效降低转折Re数,并显著改善低流速和Re数下换热器的综合性能。另外,再次验证了场协同理论-温度场和速度场的协同性与换热器换热量间的必然联系。

摘要：为研究青光眼药物跨角膜输运特性,首先,通过实验结果修正了基于菲克第二定律的药物输运数学模型,验证了数学模型的可行性。其次,通过对数学模型的求解,分析了眼表给药浓度恒定、眼药膏以及受泪液清除作用的眼药水3种给药方式对药物进入眼球前房输运通量以及累积量的影响。结果表明,提高扩散系数可以缩短药物累积从非稳态阶段进入伪稳态阶段的时间,提高药物累积量;给出了不同给药方式下药物累积规律和后两种给药方式下药物进入眼球前房药物输运通量达到峰值的时间及峰值量。此结果可为建立更加完善的青光眼药物输运数学模型及青光眼药物设计提供理论分析基础。

摘要：目的探究分子筛、活性炭、Cu-BTC及Ni/DOBDC金属有机骨架(MOFs)材料4种吸附剂的结构-性能关系。方法测试4种材料在-196℃时对N2吸脱附性能以此分析材料结构特性。通过联用PCTProE&E和Calvet Calorimeter(PCT和C80)设备研究了上述材料对CO2等温吸附量与等量吸附热的特性,并建立2种MOFs的微观吸附模型。结果温度为35℃时,相对于13X型分子筛和活性炭,MOFs材料对CO2的吸附能力最强,其中Ni/DOBDC金属有机骨架材料吸附高达10.9 mol/kg。两类MOFs的吸附热差异比较大,分子筛与活性炭的吸附热介于两者之间。四种材料的比表面积与孔容呈线性增加趋势;压力为1000 kPa时,CO2吸附量同比表面和孔径的比率呈二次曲线关系。结论构效关系的研究为新型吸附剂材料设计提供理论依据。