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[期刊] 实验技术与管理
[作者]
高志卫 袁宇 白章 胡文鑫
抛物槽式太阳能聚光集热作为重要的绿色节能技术，已广泛应用于热力发电和工业生产等领域，能够有效降低化石燃料消耗和CO2排放。然而复杂的光热耦合运行特性直接影响太阳能集热器的能量传递过程，对此，建立了基于导热油传热工质的抛物槽式太阳能聚光集热数值分析模型，以研究太阳能辐照强度和集热器倾角跟踪调节等多因素对集热利用效率和光热耦合特性的影响，分析得到集热管内工质流场和温度场的分布特性，将为优化抛物槽式太阳能集热器运行调控和开展太阳能热利用等相关理论教学及实践创新提供指导。
[期刊] 沈阳农业大学学报
[作者]
张文基 朴在林 刘荣厚
比较了太阳能集热器分别以空气和水为热储能媒介时对卵石层的储热特性。(1)利用由直径为47mm,长度为1500mm的28根真空管组成的太阳能集热器和直径为50~100mm的卵石,设计了热循环储热系统,在宽4m、长2.7m、高2.6m的房间内的供热量为10.8 m2。(2)对不同热储能媒介的热储量进行了测试,结果表明以空气作为媒介时,卵石层中热储能为55M J.d-1,以水为媒介时热储能为49M J.d-1。(3)以水为媒介时卵石层的温度变化相对以空气为媒介时的温度变化较小,并且稳定。
[期刊] 实验技术与管理
[作者]
彭雨 程鹏飞 郝正航 谭兴 张庆芳
研究了基于复合抛物面聚光器的太阳能综合利用系统。以太阳能综合利用为核心,设计MPPT控制以实现光伏发电系统获得最大的电功率输出;引入电储热水箱作为储能单元,提高对用户供冷和供热的稳定性,更好地调节随季节变化而变化冷热需求比例。对系统的每个环节进行了建模,并采用Matlab/Simulink对其进行仿真分析。通过仿真结果表明,该系统提高了太阳能的综合利用率。
[期刊] 林业科学
[作者]
周玉成 宋明亮 马岩 杨春梅 张佳微 邓英健 蒋婷
【目的】提出一种新型太阳能储能地板供暖系统,为家用型供暖地板系统的设计和研究提供参考和理论基础。【方法】首先介绍太阳能储能地板总体结构和构成,基于三维软件绘制太阳能储能地板供暖系统的三维实体;然后分析太阳能储能地板的工作原理和传热过程,对室内地板供暖系统的主要工作过程进行分析;最后根据热平衡关系对太阳能储能地板供暖系统中的铝芯-地板-保温层系统传热数学模型,对各控制单元的数学关系模型进行离散化,采用MATLAB软件对数学模型进行仿真,得出铝芯和地板截面的温度分布云,并结合ANSYS软件对铝芯-地板-保温层系统进行仿真,得出系统温度分布云。【结果】由铝芯温度分布云可知,铝芯宽度方向温度传热速度不同,长度方向温度呈中间高、两端低的趋势;总体温度大于30℃的比例较大,且温度分布在40℃左右的区间也较大,铝芯的传热效果较好。通过Origin 9.0软件对提取的数据进行曲线拟合,得到铝芯板材2 m处宽度方向温度分布二次曲线,其相关系数R~2=0.989 5,值接近1,曲线拟合效果较好。从地板截面温度分布云可知,地板传热速度较慢,与自身导热系数有关。经过ANSYS软件模拟仿真求解,得到太阳能储能地板供暖系统的温度分布情况,地板面温度分布基本呈两端高、中间低的趋势,最后稳定在24℃左右。试验分析表明,随着时间增加,地板面温度不断升高,升温50 min时,地板面最低温度为20.5℃,拟合度为85.42%,模型准确度较好。【结论】本研究所设计的太阳能储能地板,经模型建立、温度分布仿真及试验验证,理论模型与实际情况的拟合度较高,可为太阳能储能地板设计和研究提供一定思路,有利于新时期太阳能储能地板的发展利用。
[期刊] 浙江农林大学学报
[作者]
王鑫宇 段彦博 龚漫 田国行
【目的】优化城市规划布局，探究城市构筑空间与绿度空间耦合路径，优化城市用地空间布局，实现协调可持续发展。【方法】基于分形、人工神经网络元胞自动机(ANN-CA)与空间句法等模型，进行多时相的漯河市土地利用/覆盖变化(LUCC)分析和预测仿真。【结果】(1)形态分维数由2003年的1.64增长到2013年的1.70,2018年达1.75；(2)聚集维存在数据突变点，空间集聚状态在不同圈层存在差异；(3)2003-2018年城市绿度空间可达性显著降低；(4)构建ANN-CA-GM(1, 1)城市增长模型模拟“底线、约束和理想”3种未来情景，对构筑空间和绿度空间的耦合发展过程进行预测：2025年城市建设用地将持续增至156.71 km~2，其中理想情景下的构筑空间集聚范围回落至市政府周边5 500 m，与绿度空间面积比为1.00∶1.48。【结论】(1)2013年城市形态接近最优，随后由于城市高密度发展，2018年城市建设用地布局过密，与绿度空间耦合交流受阻；(2)在2018年市政府周边14圈层(7 000 m)范围内建设用地高度聚集，此区域内发展生态用地有助于引导精明增长，构建韧性城市；(3)绿度空间面积大且可达性程度高的区域集中在建设用地高度聚集范围以外，而聚集区内的沿河绿地空间利用程度低；(4)理想情景空间耦合布局为国土空间规划及“三线划定”提供定量化数据支撑与空间布局参考，通过绿地布局实现城市生态服务的有效供给。图7表4参33
[期刊] 清华大学学报(自然科学版)
[作者]
王岩 黄弘 黄丽达 李云涛
城市燃气管网大多埋于地下,存在很多难以探测的微小泄漏,是城市公共安全的隐患。该文面向城市地下燃气管网泄漏探测和评估的需求,针对土壤和大气中燃气扩散规律的不同,在OpenFOAM中对不同的控制方程分别进行求解,并通过地面的传质通量将土壤和大气中的扩散过程进行耦合。研究泄漏量对压强和浓度分布的影响、地面对流传质系数对浓度分布和地面传质通量的影响,计算泄漏燃气在城市街道峡谷中的分布情况。结果表明:地面传质通量分布对街道峡谷中的甲烷浓度分布影响很小,为埋地燃气管道泄漏的探测和评估提供了参考和依据。
关键词：
埋地管道 燃气 泄漏 扩散 数值模拟
[期刊] 清华大学学报(自然科学版)
[作者]
徐文雪 吕振华
利用双气室式液阻减振器的较精细三维流-固耦合有限元仿真分析模型获得了减振器的高速阻尼特性,并进行了实验验证。系统地分析了双气室式液阻减振器在不同初始气室容积、初始充气压强下的高速阻尼特性,并与相应的单气室式液阻减振器的阻尼特性进行了对比。单气室式液阻减振器压缩室内气室会增加压缩行程中油液的空化可能性,双气室式液阻减振器可克服这一问题,但会导致行程初期阻尼力的延迟反向。选择较小气室容积、较大充气压强的参数匹配方案可获得较好的阻尼特性;阻尼力反向迟滞时长比值随活塞振动频率的增大而增大;在活塞位移幅值相同的工况下,压缩行程迟滞阻尼力比值随频率的增大(2.5～15 Hz)而减小,伸张行程迟滞阻尼力比值随着活塞振动频率的增大先增大(2.5～10 Hz)、后减小(10～15 Hz)。该研究结果对于双气室式液阻减振器的设计具有重要意义。
[期刊] 实验技术与管理
[作者]
白章 胡文鑫 魏秀东 郑博 袁宇
太阳能模拟器是开展太阳能光热利用实验研究和实验教学的重要平台。该文探讨了采用朗伯靶和CCD相机组合的能流密度间接测量实验，通过多类型组合和调控方式研究其高汇聚比聚光集热特性，结果发现，聚焦光斑能流密度高，呈现中间高、四周低的分布特性。该综合性实验有助于学生深入理解太阳能聚光集热原理和辐射传热等基础理论知识，并可为学生开展创新实践活动提供重要平台支撑，由此提高课程教学成效和学生的综合素养。
[期刊] 统计与决策
[作者]
厉孝忠 习蓉晖
文章运用我国2000~2011年统计数据对新型城镇化模式下的最优节能路径进行数值模拟。研究显示,城镇化进程中节能目标过大,国内生产总值将会降低,适度的节能目标也将促成地方生产总值增加,该结论验证了波特环境假说。
[期刊] 实验技术与管理
[作者]
刘子荣 张晓辉 刘军虎 李焱宇 王同辉
为探究太阳能无人机在飞行过程中飞行姿态与能量状态之间的耦合关系，该文设计了太阳能无人机姿态/能量耦合实验教学平台。该平台可有效模拟无人机俯仰、滚转和偏航姿态，实时测量不同飞行状态时太阳能机翼发电状态的变化，通过单轴转动实验和模拟飞行姿态的多轴转动实验，展示了姿态/能量耦合机理；通过引入最大功率点跟踪控制器，对比分析了不同控制算法的跟踪效果。实验结果表明该实验教学平台可直观展示太阳能无人机的能效特点，帮助学生认知太阳能无人机运动特征与太阳能机翼发电功率的耦合关系，可有效支撑太阳能无人机高能效飞行关键技术实验研究。
[期刊] 中国农业大学学报
[作者]
肖苡辀 王文娥 胡笑涛
为进一步研究田间便携式短喉槽过槽的水流特性及测流精度，基于临界流原理和ＲＮＧｋ－ε三维湍流模型，利用ＦＬＯＷ－３Ｄ软件对喉道宽度为７６ｍｍ的田间便携式短喉槽在１６种工况下的水力特性进行全流场数值计算，获得了时均流场、槽内水流流态、断面流速分布及佛汝德数，并与试验实测值进行对比分析。结果表明：１）模拟流场分布及流态与模型试验情况具有一致性，量测流量范围宽，最大可达４０Ｌ／ｓ，能够满足田间量水的流量要求；２）水深、断面流速、佛汝德数模拟值与实测值基本吻合，相对误差均小于１０％；３）该短喉槽最大水头损失占总水头的１２．８９％，小于长喉槽最大水头损失占总水头的１３％；４）通过回归分析得到了田间便携式短．．．
[期刊] 中国人口.资源与环境
[作者]
马本 宋国君 杜倩倩
太阳能热水器在中国已经商业化,是较为成熟的可再生能源利用技术。中国幅员辽阔,各地区自然、社会经济条件差异较大,其经济可行性需进一步分析。本文针对户用太阳能热水器,建立了基于有效利用热量的总成本现值分析方法、净成本现值分析方法,计算了中国27个省会城市(或直辖市)太阳能热水器热水供应成本和净成本现值为零的初始投资。结果表明,中国太阳能热水器热水供应成本地区间差异大,推广政策应当因地制宜;太阳能热水器与风电、光伏发电、生物质能发电相比成本较低,其大规模应用有利于以低成本实现既定的可再生能源目标;贴现率和生活电价对太阳能热水器初始投资选择影响显著;收入水平低是农村地区太阳能热水器应用的重要制约因素。...
[期刊] 中国农业大学学报
[作者]
刘宣佐 姚宗路 赵立欣 丛宏斌 宋锦春 霍丽丽 任雅薇
为进一步明确秸秆热解过程的影响因素及其相互作用,本研究系统分析2000—2018年国内外秸秆热解研究的相关文献,总结秸秆热解研究中存在的问题。从数值模拟分析的角度对影响秸秆热解过程的因素进行归纳分类,分析数值模拟中需要考虑的因素及其应用,如基于非稳态数值模拟可实时监测秸秆热解过程中装置内部瞬时温度分布、挥发分流动路径、秸秆颗粒流动规律及浓度分布等瞬态物理量变化。阐述将CFD数值模拟与试验测试、理论推导相结合来研究秸秆热解的必要性,并分析此种研究方式的可行性。
[期刊] 清华大学学报(自然科学版)
[作者]
谢佳琪 张晗 朱志明
旋转摩擦焊作为一种固相焊接方法,能够实现同种或异种材料的高质量连接,国内外均开展了广泛研究和应用。旋转摩擦焊接头性能主要取决于焊接过程中的热、力过程,其热力耦合行为是探明旋转摩擦焊机理、开展新工艺研究和参数优化的重要依据,但目前仍未形成统一理论。该文总结了旋转摩擦焊热力耦合行为的研究进展,包括摩擦机制和产热理论、材料黏塑性模型以及焊接过程热力耦合的解析求解方法;介绍了相关数值模拟方法的应用情况,在热传导数值模型的基础上,以有限元方法为主,发展出了多尺度多物理场仿真技术和应用神经网络的焊接工艺预测方法。目前旋转摩擦焊模拟仿真面临的挑战在于提高数值模拟技术的建模效率和模型准确性,同时降低计算成本。进一步深入探索焊接机理或引入多种计算手段是未来旋转摩擦焊模拟仿真的发展方向。
[期刊] 清华大学学报(自然科学版)
[作者]
马文魁 杨小勇 王捷
空间堆Brayton循环动力系统具有能量密度高、寿命长、运行稳定等优点,能满足未来大功率航天器的电力需求。回热器通过回收涡轮排气废热减小堆芯吸热量,是提高闭式Brayton循环性能的关键设备。该文基于Reynolds比拟理论,建立回热器传热和压损关联的空间Brayton循环热力学模型,分析了回热度对循环性能和关键参数的影响,并优化得到了循环最佳方案。结果表明:回热器传热和压损存在内在联系,压损随回热度的增大而增大。当回热度较低时,循环电效率随回热度单调增加;当回热度增加至接近1,压损增加导致涡轮膨胀比下降。闭式Brayton循环电效率先增加后减小,存在最佳回热度95.48%和最大循环电效率30.23%。分析了温比、压比、氦氙工质组分等参数对系统最佳回热度的影响机理。以循环电效率和比功为目标,优化得到循环的理论边界,最佳电效率方案电效率为32.92%,最佳比功方案比功为65.78kJ·kg~(-1)。
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