摘要：本文设计了带不同形状肋片的二维方腔电对流物理模型,基于OpenFOAM的FVM框架耦合求解Navier-Stokes方程、电势的Poisson方程以及电荷守恒方程,研究了带肋方腔电对流的形成机制及流动特性。研究结果表明:带肋方腔肋片表面因电场强度较大成为主要的电荷注入区域,最终形成了中轴线处的电羽流以及两侧对称的电荷空白区,流场为主体双涡对称、四角分布角涡;随着电瑞利数T的增大,电对流强度提高,当T超过某一阈值Tc时,电对流流型从稳定状态转变为不稳定状态;在强化电对流和稳定流型方面,带矩形肋方腔均具有最优性能,其电对流强度比带三角肋方腔提高了12.8%。

摘要：以模拟汽车尾气供热的甲醇水蒸气重整(MSR)制氢反应为研究对象,设计了集余热加热与MSR制氢反应于一体的肋式微反应器,考察了反应器进口热风速度、温度,反应物进口速度、温度、水醇比及顺逆流情况对MSR制氢过程的影响。计算结果表明,逆流、水醇比1.3、热风进口速度1.1 m/s、温度773 K、反应物进口速度0.1 m/s、温度493 K为该反应过程的最佳工况参数,此时甲醇转化率为99.4%,模拟汽车尾气余热的热效率为28%,反应器出口氢气的体积分数为69.6%。研究结果对开展余热综合利用及发动机尾气重整制氢掺氢燃烧的研究有借鉴意义。

摘要：随着电子元器件发热量的持续增加,传统的风冷散热已经无法满足当前数据中心的散热和节能的双重需求,而高效的沸腾换热技术是解决目前数据中心散热瓶颈的重要手段。为了进一步提升沸腾换热性能,本文设计了交错排列的肋片表面,研究了肋片结构对工质再润湿与气泡聚并脱离行为的影响,分析了沸腾换热时气泡群的行为特征,并测试了肋片结构参数对于沸腾换热的影响。实验结果表明,肋片的交错排布强化了液相的补充能力,延缓了表面的烧干,并将临界热流密度提升至44.45 W/cm^(2),相对光滑表面提升了100.4%,当肋片间距为0.5 mm时,能够获得最佳的沸腾换热系数2.50 W/(cm^(2)·K),相对光滑表面提升了229%,本文研究结果为沸腾相变换热表面结构设计提供了指导。

摘要：针对现有的冷热复合治疗探针中存在的问题,设计了直径3 mm的真空探针,用电阻加热和真空层相结合的方法解决探针非工作段的低温问题,以液氮冷冻和电阻加热的方式实现探针的冷热交替过程。分别在空气、蒸馏水和离体猪肝中进行探针的性能测试实验。发现电加热与真空层结合可以提高探针非工作段的温度;在蒸馏水中探针形成轴向长度为3.6 cm,径向长度为1.8 cm的冰球;在离体猪肝中形成轴向冻结直径约为3.6 cm,化冻直径为1.2 cm的区域。使用数值计算的方法计算探针的有效治疗范围,形象直观地展示组织在冷冻和复温过程中的温度场分布,为临床手术提供数据支持。从整体效果看,探针有良好的冷冻和复温性能,促进冷热复合治疗的进一步发展。

摘要：为提高热管冷却微型核反应堆的防扩散性能,实现核能的可持续发展,本研究基于储量丰富的钍基燃料并借鉴美国爱达荷州国家实验室(INL)Design A设计,采用基于蒙特卡罗方法的OpenMC程序开展堆芯中子能谱、反应性系数、功率分布和燃耗等堆芯物理特性的研究。结果表明,相比UO_(2)燃料,钍钚燃料热管冷却核反应堆减少了燃料装载量,具有较长的运行时间和较高的燃料转换比;堆芯整体功率分布不均匀,但轴向功率偏差较小;反应性反馈系数为负,确保了堆芯固有安全性;有效缓发中子份额较小。该研究将为钍钚燃料在热管冷却微型核反应堆堆芯的应用提供参考。

摘要：有机工质堆芯因其特有的优势可用于移动核动力反应堆。本工作在以三联苯(C_(18)H_(14))为冷却剂和慢化剂的基础上,设计石墨慢化的有机工质反应堆(ONR)堆芯燃料组件,采用蒙特卡罗程序研究了石墨棒束对组件物理特性的影响,并分析了ONR组件的反应性控制特性。计算得到不同石墨棒数下ONR燃料组件中子能谱、每次裂变平均释放的能量、每次裂变释放的中子数、组件相对释放能量、k_(eff)、功率峰因子、冷却剂和石墨中能量沉积份额,以及可燃毒物和控制棒的微分价值。研究结果对ONR堆芯功率的设计和优化有一定的参考价值。

摘要：静电喷雾法制备薄膜是近年来新兴的纳米材料制备工艺之一,因其具有工艺简单、材料利用率高和表面适应性强等优点而受到广泛关注。喷涂面积作为评价喷涂质量和生产效率的重要指标,由于易受外加电压、溶液性质、喷涂距离等参数的影响,在相关的生产过程中难以精确控制。为了解决这一问题,本文提出了一种预测静电喷雾沉积半径的数学模型。通过高斯定律将静电喷雾羽流等效为空间电荷场,随后对羽流外侧液滴进行受力分析,得出喷雾羽流在不同位置处的膨胀半径,即为静电喷雾的沉积半径。对比发现,模型与相关结果吻合良好。相比传统的拉格朗日方法和实验方法,该模型可快速预测各种工况下的喷涂面积,为工业生产操作和雾化器设计提供指导。

摘要：核废料储存装置需长久埋于地下,其材料(包括低碳钢、Cu、Ti、镍基合金及不锈钢等)的防腐设计至关重要。以铸铁和Q235钢的防腐蚀为出发点,采用有限元方法,分析了冷喷涂制备铸铁表面铜涂层和Q235钢表面不锈钢涂层的沉积特性。结果表明,颗粒的速度越大,其扁平程度越高,基板上凹坑深度越深;最大塑性变形、最大应力以及最大温度分布位置为粒子与基板的接触部位,温度分布与塑性应变分布一致;撞击过程中,能量在粒子和基板间发生转移与转化。

摘要：本文采用随机微粒群优化算法(Stochastic particle swarm optimization,SPSO)对皮肤表面肿瘤热疗方案进行优化设计。首先介绍了激光辐照下生物组织内部光热传输模型,并采用有限体积法求解了Pennes传热方程。然后介绍了标准PSO算法和SPSO算法基本原理。最后利用肿瘤边界温度作为控制参数建立目标泛函,采用SPSO算法使其最小化,优化选取了激光加热参数,降低激光诱导肿瘤热疗过程中对正常组织的热损伤。计算结果表明,SPSO算法可以有效地优化激光诱导肿瘤热疗方案,改善肿瘤热疗效果。综合考虑计算效率和优化精度,推荐种群数取50。

摘要：当超临界水冷堆组件采用铀与钚的氧化物混合而成的MOX燃料时,与普通UO_2燃料相比其中子学特性存在差异。为了研究PuO_2含量对组件物理特性的影响,采用蒙特卡罗方法计算得到了不同PuO_2含量时MOX燃料物理特性参数,包括俘获裂变比、总微观裂变截面、燃料每次裂变平均释放的能量、每次裂变释放的中子数及有效裂变中子数。进一步得到了装载不同含量PuO_2时MOX燃料组件特性参数,包括能谱、Keff、相对功率、相对功率峰值和缓发中子份额。研究结果对MOX燃料组件的设计有一定参考价值。