摘要：电场强化多相流相间分散和传质技术广泛应用于化工生产领域,气泡的尺寸和分散行为以及连续相的物理性质是影响多相流系统中传质效率的重要因素。本研究设计并搭建了荷电液气分散实验平台,对非均匀电场作用下气泡在高黏流体中的分散行为进行可视化研究。捕捉了气泡在生长和分散过程中的形貌特征,研究分析了电场强度和气体流量对气泡分散行为和气泡尺寸的影响。实验结果表明,随着电场强度的增大,当电邦德数(BoE)达到4.5时,空气在甘油中的分散行为由滴状模式转变为串珠模式;而在达到8.7后又转变为混合模式,并最终在电邦德数达到17.8时转变为电晕模式。气泡直径随电场强度的增大显著减小,相比于无电场条件下的气泡尺寸,当电邦德数达到6.4时气泡直径减小了80%。在混合模式下气泡破碎成大量微气泡,微气泡直径在100μm以下,从而有效增加了气液两相接触面积。同时,研究表明气泡分散模式的转变主要取决于电场强度,增大气体流量对气泡分散模式的转变和气泡直径的影响较小。在现有的数据基础上,在0<BoE<16范围内建立了气泡直径与电邦德数相关的预测模型。该研究结果可为电场作用下复杂流体中气泡的生长和分散行为提供参考。

摘要：在多相反应系统中,外加电场因具有促进离散相在连续相中的分散并强化相间传质的优势而受到广泛关注。基于此,本研究设计并构建了静电液气分散实验测量系统,通过在针-环电极间施加高压直流电产生非均匀电场,以乙醇为连续相、空气为离散相,在考虑气体流量和施加电压影响因素的基础上,采用高速摄像技术对电场作用下的气泡分散过程进行了可视化测量。结果表明,气泡在乙醇中的分散主要呈现滴状、混合和喷雾3种模式。以量纲为1气泡直径(ζ)表征的气泡尺寸随着电邦德数(Bo_(E))的增大显著减小,随着气体韦伯数(We_(g))的增加而增大,其中在混合模式和喷雾模式下的微气泡尺寸基本在20μm以下。增大Bo_(E)和We_(g)均能促进气泡的产生,但Bo_(E)的影响效果更加明显。同时,发现气泡分散模式的转变主要取决于Bo_(E),增大We_(g)使气泡分散模式的转变趋势延缓。此外,基于本研究实验数据建立了ζ与Bo_(E)和We_(g)相关的气泡尺寸预测模型,针对ζ≤5的气泡,该模型结果与实验结果高度吻合。通过低能量消耗实现小气泡的生产一直以来是技术难题,采用电场强化气泡分散为发展相应技术实现强化多相系统中相间混合和传质提供了新思路。

摘要：准确划分射流集束段和雾化段是研究射流集束性的前提.设计了一种基于光强定量测量集束性的方法.基于该方法对具有尖锐边缘孔口和类流线型出口流道的喷嘴,在超高压喷射条件下形成的水射流结构形态进行分析,并与直柱型出口流道喷嘴射流对比分析.结果表明:光强测量法能够比较准确地划分射流集束段和雾化段,区分雾化段中核心区和气液混合区;毛细超高压水射流的集束性在雷诺数影响下由喷嘴孔口结构、出口流道结构的综合作用决定;在一定雷诺数范围内,具有尖锐边缘孔口和类流线型出口流道的喷嘴有良好的集束性,当雷诺数达到1.8×104～ 1.9×104时,射流集束段长度趋于恒定;喷嘴出口流道结构通过气流调节,对射流集束性的影响在高雷诺数下可以忽略,空气动力扰动在高雷诺数下对射流集束性影响程度显著降低.

摘要：在介绍了直拉法单晶硅中位错形成及运动机理的基础上,归纳了其生长过程中籽晶热冲击、固液界面、晶体直径和杂质等因素对位错的影响,分析了硼、锗、氮、磷、砷掺杂元素和氧杂质对单晶硅位错行为的影响.籽晶热冲击会引起位错,而通过缩颈、回熔、籽晶预热以及采用掺杂的籽晶等方式可以使其得到抑制.凸向熔体的固液界面引起较大的边缘切应力产生边缘位错,当形状为平面时,可抑制位错形成;在重掺n型单晶硅中,固液界面的演变和{111}边缘面的形成可能促进过冷区域产生并中断顶锥生长,进而引发位错,并且边缘面的长度与熔融等温线的曲率有关;引晶时籽晶的不完全引晶,会产生位错且无法排出晶体,进而延伸至硅棒中;单晶硅直径增大和长晶过程中的直径波动都会增加位错的形成风险.掺杂是抑制位错形成与运动的有效方法,硼、锗、氮、磷、砷以及氧杂质对位错都起着不同程度的抑制作用,主要原因在于杂质原子对位错的钉扎效应.最后,针对缩颈工艺、热场设计、掺杂工艺和理论建模等方面,对未来的研究工作做出了展望.

摘要：为进一步提高微型热光电系统的能量转化效率,在系统中设置了一维Si/SiO2光子晶体过滤器,以实现对长波辐射能的回收利用。根据光学薄膜设计理论以及传输矩阵的方法,获取了过滤器的基本结构及光学特性,并针对其第一反射带宽度过窄的缺点,采用多层膜叠加的方法,获得了一个改进结构的过滤器[1.10(L/2HL/2)](L/2HL/2)3[1.10(L/2HL/2)][0.95(L/2HL/2)](L/2HL/2)3[0.95(L/2HL/2)],其第一反射带宽度被拓展至2-4μm,同时在通带内也具有0.95的透射率。利用完善后的系统能量转换计算模型进行了相关对比分析,其结果表明,过滤器可在有效缓解电池冷却负荷的同时,通过提高辐射壁面的温度达到提升系统输出性能的效果,在1 500 mL/min的总流量下,采用改进结构过滤器的系统输出功率达到了5.46 W,效率为2.6%,比采用基本结构过滤器提高了5.7%。

摘要：振动是离心泵关键性能指标,低振动离心泵设计是目前研究的难点问题。本文对具有特殊结构的侧壁式压水室离心泵振动特性进行实验研究,分析了不同流量下,模型泵重要测点处振动频谱和能量的变化特性。结果表明:变工况对模型泵的中、高频信号影响较小,不同流量下低频振动能量变化明显,因此水力因素主要诱发低频振动信号;加速度频谱图中,叶频处的幅值较小,峰值信号出现在叶频的高次谐波处;低频段振动能量和泵内流场结构密切相关,非设计工况下,泵内容易出现非稳态流动结构,造成泵的振动能量不断上升;尤其在小流量工况,旋转失速导致泵的振动能量迅速增加;通过对振动能量曲线分析初步提出了低频振动能量和流量的特征函数关联式,为预测变工况对泵振动特性的影响提供理论依据。

摘要：基于三维不可压缩流体的N-S方程和RNG k-ε湍流模型,采用流体计算软件ANSYS-Fluent对设计工况下,不同导叶数及导叶进口边位置的混流式核主泵水力模型的三维湍流流场进行了数值模拟,研究了导叶进口边位置及导叶数对混流式核主泵模型水力性能的影响。计算结果表明:随着导叶数的增加,当导叶数为奇数时,泵的计算扬程和水力效率值都有所增大,且水力效率值增大的趋势在减小;导叶数为偶数时,泵的计算扬程和水力效率值先减小后增大,在导叶数为16片时,泵的计算扬程和水力效率值最小。随着导叶进口边与叶轮出口边夹角θ的增大,泵的计算扬程和水力效率值先增大后减小,当θ=14°时,模型泵的水力性能最好。研究结果可用来了解混流式核主泵水力模型的内部流场特征,并为其高效水力模型优化设计提供有益参考。

摘要：采用雷诺时均N-S方程和标准k-ε湍流模型,应用三维非结构四面体网格建模,选用旋转流体机械模型中的多重参考坐标系模型(MRF),对设计工况下反应堆主冷却剂泵模型泵的三维不可压缩湍流流场进行了数值模拟,模拟结果较好地揭示了内部流场的特点。本文分析了流场内总的压力分布和速度分布,描述了叶轮、导叶和球壳各个部分的内部流场特征,并探讨了造成这些特征的原因。研究结果可用于反应堆主冷却剂泵的性能预测,并为其水力优化设计提供有益参考。

摘要：为了生长大晶粒的多晶硅铸锭,晶体从形核到后续生长的热场环境控制至关重要。本文首先在侧加热器与散热块之间加一可移动的隔热环。通过向上移动隔热环,并在底部喷射氩气冷却,对生长工艺进行优化控制。然后利用数值模拟,对改进后的生长界面形状、晶体和熔体中的等温线、晶体和熔体的轴向温度分布以及冷却量对生长环境的影响进行分析。模拟结果表明:冷却速率的最佳值在5～15 W/m2之间,且优化后的晶体和熔体中等温线更平坦,晶体轴向温度梯度增大约1.72 K/cm,从而可有效地避免侧壁形核,促进大晶粒的生长,同时提高了生长速率。

摘要：设计一种导流板渗透式太阳能空气集热器并对其进行试验研究。结果表明,该带导流板的渗透式太阳能空气集热器的出风口温度和集热效率均明显高于传统的太阳能空气集热器,集热效率在相同条件下提高约20%。利用Fluent软件对集热器内部流场进行数值模拟,结果表明该种集热器内部的温度场和速度场分布较均匀,吸热板和空气能够进行很好的对流换热。