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[期刊] 清华大学学报(自然科学版)
[作者]
杨家培 马骁 雷体蔓 罗开红 帅石金
燃料电池流道或扩散层结构的优化是改善高电流密度下排水性能的重要措施,已有研究多集中于流道或扩散层的独立优化,缺少针对穿孔型扩散层与波浪形流道中水输运的协同优化。该文采用多松弛时间格子Boltzmann高密度比多相模型,模拟了高电流密度工况下燃料电池流道和扩散层孔隙尺度下水的输运过程,分析了扩散层中Re大小和波浪形流道角度、以及扩散层中开孔形状和位置对燃料电池水管理的影响。结果表明:对扩散层以及流道的形状进行协同优化可以更有效地提高燃料电池的排水速率;同时发现扩散层中水开始排出的时刻随着Re的增加而减小,而与波浪形流道角度、开孔形状以及位置无关。该文针对锥孔型扩散层和波浪形流道的优化对未来的燃料电池在高电流密度下的水管理优化设计具有指导意义。
[期刊] 统计与决策
[作者]
游士兵 吴比 张佩 毛锴苑 夏素云
基于色谱分析的速率理论,文章对涡流扩散过程进行模拟和置换。涡流扩散是速率理论中引起色谱峰扩张的一个基本因素,即同一组分分子沿色谱柱内各路径形成紊乱的涡流流动。以消费者行为为研究对象,认为涡流扩散体现在消费者由于消费场所区域分布或外界环境的刺激而发生消费滞后或消费提前的行为。模拟结果表明,经济领域的涡流扩散项的存在会使色谱峰展宽,从而分离效果下降。
[期刊] 清华大学学报(自然科学版)
[作者]
邵高鹏 张扬军
燃料电池汽车是新能源汽车发展的重要方向。离心空压机具有效率高、响应快等优点,是当前车用燃料电池空压机研发的重点。非设计工况性能差是离心空压机设计面临的主要难点。该文提出了流场偏差分析的方法,对比研究了离心空压机在非设计工况和设计工况下内部的三维流动,揭示了在非设计工况下主叶片吸力面上出现大尺度的流动分离导致非设计工况性能下降的重要因素。提出了以非设计工况和设计工况主叶片吸力面上的压力分布偏差作为离心空压机非设计工况性能优化的目标,利用正交试验法设计了不同的方案,对离心空压机的叶片后弯角、前掠角和扩压器长度进行了优化。实验结果表明:优化后的空压机在全工况上有2%的效率提升,在低流量工况下效率提升了5%,证明了流场偏差分析优化方法的有效性。
[期刊] 清华大学学报(自然科学版)
[作者]
费腾 沈畅 游小清
微重力与常重力条件下的燃烧现象存在显著差异。深入研究微重力条件下的扩散火焰结构,对于丰富燃烧理论,促进航天工程等领域的发展具有重要意义。该文采用数值模拟手段,研究了多元扩散燃烧器下的乙烯/氧气/氩气火焰的结构特征,设计了3组计算工况分别研究重力、压力及氧气体积分数对火焰结构的影响机制。结果表明,该多元扩散火焰的形态与燃料当量比和压力相关,在常压及富燃条件下形成双层火焰,内层与外层分别由乙烯和一氧化碳的燃烧产生。随着重力加速度由9.8 m/s2降至0,火焰的高度升高、宽度变宽、温度降低。随着压力由50 k Pa升至500 k Pa,火焰高度降低且形态发生变化,同时火焰温度在常重力和微重力条件下分别升高了590和80 K。随着氧气体积分数由1.00降至0.50,火焰高度升高,火焰由分离火焰转变为双层火焰,同时火焰温度在常重力和微重力条件下分别降低约250和600 K。
[期刊] 清华大学学报(自然科学版)
[作者]
李跃华 裴普成 吴子尧 贾肖宁
燃料电池阴极单相流压降是进行阴极在线水管理的基准,已有研究缺少该压降的全工况模型。该文在156W单片燃料电池上发现了阴极压降随电流、过量系数变化的二次方关系,并给出影响压降的5个参数:电流、过量系数、电池温度、进气压强以及进气湿度。提出了包括这些参数在内的流量二次方模型。通过分析各工况下模型系数与实验数据的对应关系得出模型与实验数据之间偏差小于10%。该模型可应用于蛇形流道或平行流道的所有电池堆,对在线水故障诊断具有一定的参考价值。
[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] 西北农林科技大学学报(自然科学版)
[作者]
常莹华 牛文全 王维娟
【目的】研究滴灌灌水器的结构参数对其水力性能的影响。【方法】提取齿形迷宫流道灌水器齿宽、齿底距、齿高为结构控制参数,在CAD几何建模的基础上,应用基于CFD(Computational Fluid Dynamics)的流体分析软件FLUENT,对灌水器迷宫流道内流体的流动进行数值模拟,得到流量压力关系以及流场可视化图,由此分析了各参数对灌水器性能的影响,以及流道内水流的速度矢量分布规律。【结果】当齿高保持恒定时,齿宽和齿底距均与流量、流态指数呈正相关关系,且齿宽对流量、流态指数的影响较齿底距更显著;而齿宽和齿底距保持不变时,齿高与流量、流态指数呈负相关关系。【结论】齿宽相对越小,灌水器消能效果...
[期刊] 清华大学学报(自然科学版)
[作者]
王泽英 陈涛 张继伟 陈金奇 冯政恒
流场对于质子交换膜燃料电池(PEMFC)的燃料分布及水管理具有重要影响.该文根据银杏叶叶脉结构在双极板上设计了一种仿生结构流场.采用计算流体动力学商业软件Fluent对其峰值功率密度及内部情况进行了模拟分析.比较了分别采用该仿生流场、平行流场及五蛇流场的PEMFC在峰值功率密度、内部质量传输及电流密度分布等方面的差异,结果表明:采用仿生流场的电池峰值功率密度比平行流场高28.85%,但比五蛇流场低4.36%.由于仿生流场具有更高的气体压力,其内部反应物分布及电流密度分布比平行流场更均匀.
[期刊] 清华大学学报(自然科学版)
[作者]
王泽英 陈涛 张继伟 陈金奇 冯政恒
流场对于质子交换膜燃料电池(PEMFC)的燃料分布及水管理具有重要影响.该文根据银杏叶叶脉结构在双极板上设计了一种仿生结构流场.采用计算流体动力学商业软件Fluent对其峰值功率密度及内部情况进行了模拟分析.比较了分别采用该仿生流场、平行流场及五蛇流场的PEMFC在峰值功率密度、内部质量传输及电流密度分布等方面的差异,结果表明:采用仿生流场的电池峰值功率密度比平行流场高28.85%,但比五蛇流场低4.36%.由于仿生流场具有更高的气体压力,其内部反应物分布及电流密度分布比平行流场更均匀.
[期刊] 海洋渔业
[作者]
朱国平 周梦潇
以生物体在大洋中的扩散为核心,总结了相关研究成果,综述了目前海洋数值模型发展及其在海洋生物扩散模拟研究中的应用进展和展望,旨在为深入研究海洋数值模型与生物生态模型的耦合及其在生物生态研究上的应用提供参考。首先从海洋模型的发展历史入手,对比了不同海洋模型的配置方式,并列举目前全球应用最为广泛的几个模型,包括混合坐标大洋环流模型(HYCOM)、非结构有限体积法海洋模型(FVCOM)与区域海洋模型系统(ROMS),分析其特点及相关应用。此外,针对生物体扩散的3个基本阶段:释放、输送以及沉降,列举目前研究生物体扩散的3种基本研究方法,包括遗传基因法、元素标记法以及模型法,并在此基础上进一步探讨了海洋数值模型在生物体扩散中的应用。结果表明,模型法相对于其他两种方法而言是最优的方法,其可操作性和经济性最为适宜,但模型法的发展空间还很大,还有很多需要攻克的难题。海洋数值模型在生物体扩散研究中的应用实例进一步表明,利用物理模型与生物模型耦合是目前最为有效的手段。生物体扩散的成功建模需同时考虑模型自身的适应性以及生物体本身的行为,通过不断调试模拟生物扩散过程,进而择优选择。此外,开发出精度更高、实用性更强、兼容性更优的海洋模型是需要攻克的另一难题。目前,由于气候条件复杂、可获得数据资料较少等因素,大洋区域生物体扩散研究较为有限,但随着科技的进步,大洋区域数据资料的积累、适宜大洋区域海洋模型的开发,对大洋区域的生物体扩散研究必将成为趋势。
[期刊] 物流技术
[作者]
杨敏 裴向前 郑建龙
随着物流业不断发展,叉车的需求量将会越来越大。但是石油价格连年攀升,内燃叉车的使用成本越来越高,其废气污染也非常严重,内燃叉车的发展和使用受阻。蓄电池叉车解决了噪声和废气的问题,但续驶里程较短。燃料电池叉车以清洁、高效的燃料电池为动力源,克服了上述问题,是一种理想的叉车类型。
[期刊] 统计与决策
[作者]
游士兵 苏正华 崔娅雯 杨艺芳 陈蔚妮
色谱经济分析法的前期研究中,分别对分配比、塔板理论进行了经济学置换。作为塔板理论的补充和修正,速率理论从一个更为实际的角度考虑了多种因素影响下的组分分离。文章对速率理论的主要影响因素:分子扩散项进行了经济学思考和置换,并模拟了分子扩散项对消费者不同组分分离的影响。研究认为分子扩散项的存在使得组分流出曲线的峰展变宽,分离效果下降,在实际生活中针对消费者行为分析的决策需要综合考虑多种因素,为后续涡流扩散、传质扩散等置换研究找到了研究突破口。
[期刊] 福建农林大学学报(自然科学版)
[作者]
汉瑞英 罗遵兰 赵志平 肖能文 史娜娜 孙光
应用生态学“源—汇”理论，以祁连山区为研究区，利用最大熵模型模拟高原鼠兔潜在分布区域，提取最高适生区作为鼠害潜在区域，运用最小阻力面模型构建鼠害生态阻力面，提取了祁连山区81条鼠害潜在发展扩散路径，识别出120个鼠害扩散节点，结果表明：等温性(Bio3)、植被类型、土壤类型和土壤砂砾含量是影响高原鼠兔潜在地理分布的主要因子；鼠害源地主要分布在祁连山区青海地区西南、西北部，多以条带状分布，占祁连山区总面积的2.97%;中度覆盖草地和低度覆盖草地是鼠害扩散路径的主要景观构成类型，约占扩散路径总面积的78.6%;鼠害扩散路径密度较高的区域集中分布于刚察县、祁连县中部、天峻县西部，这些区域容易形成连片的鼠害区域；鼠群灾害扩散节点主要分布在祁连山区西部天峻县、祁连县和刚察县境内，是鼠害防治的关键节点.
[期刊] 清华大学学报(自然科学版)
[作者]
陈东方 裴普成 宋鑫 任棚
利用等效电路模型可表示锌空燃料电池的理化过程,用于描述和解析电化学阻抗谱中的Nyquist图,但已有模型未能综合考虑阴阳极的阻抗分布。该文为区分阴阳极阻抗,提出了一种可解析阴阳极阻抗的全电池电化学阻抗模型和忽略阳极影响的简化模型。在研究电池结构参数、性能衰减、储存条件、锌电极中导电剂、空气电极结构变化对阻抗影响的实验中,验证了模型的正确性,模型拟合实验数据时卡方检验的结果均小于0.01,并应用模型解析出的电阻值分析了阻抗变化的作用机理。该模型对金属空气电池的研究具有一定意义。
[期刊] 西北农林科技大学学报(自然科学版)
[作者]
刘跃 谭立新
【目的】在同时考虑进水与池内水的污泥质量浓度差异和温度差异的条件下,对平流式二沉池内的异重流现象进行数值模拟,重点研究异重流对池内流场及污泥沉降规律的影响,为优化沉淀池结构设计及提高沉淀池工作效率提供理论支持。【方法】选取Mixture模型和RNGκ-ε2方程紊流模型,设初始时刻二沉池内水为清水,进水为含一定质量浓度污泥的污水,并通过设置池内水与进水的不同温差模拟夏季与冬季环境,利用模拟数据分析不同时刻各工况下异重流的演变规律。【结果】池内水与进水的单纯污泥质量浓度差异会产生下异重流,小温差低温水与夏季大温差低温水进入均会导致下异重流产生,温差增大,下异重流作用更为明显;高温水进入会同时产生上...
关键词：
二沉池 异重流 数值模拟
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