李正宇[1]2004年在《热动力学相似性》文中研究表明受热流动系统在工业生产中具有广泛的应用,它属于工程热物理的研究范畴。一直以来,经典热力学在这种研究中占据主导地位。经典热力学以准静平衡为基础,因此只考虑平衡的结果,而没有涉及到变化的过程。而近几十年里,工程领域过程日趋复杂化,系统运行中动态特性日益明显,而且动态过程的控制往往会影响到系统的稳定性。因此对于那些需要考虑系统稳定性、有在线监控和事故后分析要求的场合,不能够只考虑热力学过程的结果,而应该更注重热力学的动态过程本身。要进行动态过程的研究,单是过去的分析方法已经不够了。因为动态过程的时、空尺度已经不是在宏观状态,这就需要研究者也相应调整自己的观察尺度,以适应这种要求。系统的平衡过程不再是瞬时完成的,存在着弛豫时间。热弛豫和粘性弛豫时间的出现,导致了势和流之间的相移现象,这是热声热机产生功的原因。因此时间概念变得非常的重要,每个过程都有其自身的特征时间尺度,它是过程中几何尺寸、物理量变化、作用空间的综合反映,因此可以表征系统的状态变化。越来越多的研究者认识到,过程时间参量以及与时间参量相关的特征参量对系统变化具有特征化的作用。在受热流动系统中,不同的物理过程,具有不同的时、空尺度。本文结合几个受热流动系统的理论分析和实验研究,在双区框架下,对这些系统建立热动力学网络模型。并从动态状态的量化分析出发,尝试探索系统稳定性与时间以及时间相关特征参量之间的关联性,提出用两个子系统的特征时间之比作为热动力学相似性准则。作者论文的研究工作主要反映在以下几个方面的具体内容:对受热流动系统研究的发展历史和研究现状作了比较系统的评述,特别对热声热机的研究情况和沸腾两相流研究情况的已有研究成果进行了分析研究,介绍了本课题研究在工程和学科上的意义。概括、总结了热声热机和沸腾两相流系统的基本方程。根据受热流动系统内部物
韩立波[2]2010年在《铜缺陷熔化及其冲击力学行为的分子动力学模拟》文中研究指明分子动力学模拟是人类认识物质世界的一种崭新的实验方式,人类可从原子、分子尺度上去研究和理解材料宏观的性质。近年来,随着分子动力学势函数的发展和计算机计算能力的大幅度提高,分子动力学模拟逐渐成熟,分子动力学模拟技术广泛应用到地球科学领域特别是应用于地球物理学研究中。分子动力学数值模拟实验有助于我们研究、理解在地球深内部环境中物质的状态和性质,特别是在研究地幔底部、外核直至内核的物质结构、组成、各向异性、状态方程等一系列重要的基础问题。物质熔化是地球内部一类重要的基本物理过程。为了分析和理解这一类过程,本文将采用分子动力学数值模拟的方式对物质熔化相关的过程进行研究。本文综述了纳米尺度下材料的热力学行为,对如何采用分子动力学这一原子模拟技术分析材料热力学性能的数值方法进行了深入系统的阐述。我们采用分子动力学方法模拟了单晶铜的缺陷熔化过程,铜在静高压和冲击高压下的熔化过程,以及铜的冲击断裂过程,探讨了铜在冲击断裂中的一些力学行为。同时,还利用分子动力学模拟了纳米铜球粒子在撞击刚壁过程中的弹塑性行为。从固体材料熔化及力学行为原子尺度模拟这一角度系统阐述了分子动力学数值模拟技术,讨论了分子动力学模拟中一些关键问题,如温度控制、压力控制、原子势函数等。缺陷结构普遍存在于真实晶体中,特别是在地球内部。我们采用分子动力学方法模拟了有缺陷结构的单晶铜熔化行为。本文重点研究了层错缺陷和晶界缺陷。无论插入型层错还是抽出型层错,对熔化温度的影响基本可以忽略。层错缺陷的存在使得可以同时观察到均匀成核和非均匀成核,但只是稍微增加了成核速率和非均匀成核的概率。对于晶界缺陷本文研究了两种有代表性的对称(110)倾斜晶界,一种是低能量的∑=11/(113)／50.48°,另外一种是高能量的∑=27/(552)／148.41°。结果表明,在晶界区域内连续局部熔化会出现在不连续的整体熔化前,而连续的固态无序化会出现在局部熔化前。对前一种晶界缺陷,晶界区域的预熔化可以忽略不计,局部熔化发生在热动力学熔点附近。整个系统存在约13%的过热。对于后一种晶界缺陷,局部熔化存在着相当可观的预熔化,而整个系统体熔化过热程度已经可以忽略。本文研究了金属铜在静高压下和冲击高压下的熔化行为。对于静高压条件下金属铜的熔化,本文分别利用两相法和过热-过冷回滞曲线法获得了铜在高压下的平衡熔化曲线,两种方法结果非常接近。最大过热和过冷程度独立于压力,近似保持常数。对于冲击熔化行为,我们研究了沿叁个主要晶向(100),(110)和(111)冲击加载铜的熔化。沿(100)和沿(110)、(111)晶向冲击的熔化行为截然不同。对于<100>晶向,固体承受了最大约20%的过热,熔化时有明显的温度降。对于其它两个晶向,其熔化过程为准连续过程,并且存在着大约7%的预熔化。本文借助分子动力学模拟研究了极高应变率下固体铜和液体铜由平面冲击导致的断裂。从自由表面速度历史推断断裂强度σsp和应变率是合理的一阶近似。对弱冲击强度来说断裂强度各向异性较为显着,并随着冲击强度增大逐渐递减。固体中空洞在缺陷位置成核。固体经受弱冲击时,断裂发生时没有伴随着拉伸熔化出现,而对于更强冲击或者当断裂温度Tsp足够高时,部分熔化可能出现在断裂之前或者伴随着断裂出现。断裂温度Tsp在研究的应变率范围内对断裂起着决定性作用。无论是固体铜还是液体铜,断裂强度σsp都随着断裂温度Tsp的增加而降低,并且对液体铜来说其σsp-Tsp成反幂指数关系。本文研究了纳米铜球粒子撞击刚壁的弹塑性行为。铜球粒子在撞击过程中表现出了了高度弹性行为。对较小的粒子(半径小于1 nm),热涨落导致速度恢复系数波动很大,从而使得粒子表现出超弹性行为。对于较大的粒子(半径在2-15 nm范围内),铜球粒子仍然表现出了高度弹性,减小的速度恢复系数是由于碰撞过程中出现了塑性,这将导致不可逆的生热现象发生。
朱蓉甲[3]2012年在《闭合环路振荡热管振荡传热机理与混沌辨析研究》文中进行了进一步梳理近20年来，振荡热管快速经历了从理论提出到工程应用的过程。目前，振荡热管作为一种高效传热元件已经开始应用于电子元器件的冷却，并在新能源开发、航空航天的热控技术及其它节约能源等方面显示了广阔的前景。然而对其传热机理认识不足大大限制了振荡热管在更多领域的应用。本文以中央高校基本科研业务费专项资金重点基础理论项目[531107040300]为依托，结合已有的传热基础理论及实验成果，采用数值计算与仿真实验模拟的方法，研究分析了闭式振荡热管传热动力学特性以及内部流型与传热传质现象，并对其内部参量进行混沌辨析，论文的创新点和主要研究工作如下：（1）对新型双液塞环路振荡热管局部气液多参数两相系统受力和传热过程进行分析，建立了新型双液塞环路振荡热管传热动力学模型并采用有限差分法进行数值计算，得出了新型双液塞闭合环路振荡热管内气液柱的运动规律和特性，揭示了振荡热管振荡传热动力学机理。（2）对双弯道闭合振荡热管气液两相流流动进行了仿真与分析，有效模拟各种流型变化以及气泡的合并和破碎，并得出了管内温度、速度和压力分布规律。（3）对两种闭合回路振荡热管内部参数动力学系统进行了混沌特征辨析，结果表明，闭合回路振荡热管为高维混沌系统，且当冷凝温度越低或管径越大时嵌入维数越多，关联维数也越大，此时系统混沌特性更明显；而加热段关联维数远大于冷凝段，说明加热段系统非线性特征更强。
罗清海[4]2005年在《热电制冷系统热力学优化分析及节能应用和开发》文中指出以节能紧迫性和环保的迫切性为背景,由于电子、生物、医药等领域对温度精确控制的需求推动,以及新材料和其它相关技术的渗透和促进,为热电制冷应用提供了新的发展机遇和动力,应用领域不断向广度和深度拓展。但热电制冷技术的研究目前主要集中于高性能热电制冷材料、制冷模块结构优化的研究上,而系统优化研究相对而言显得很欠缺,制约着热电制冷技术的应用发展。论文通过深入系统的文献研究,考察了近40年来,特别是近10年来热电制冷应用技术的应用与发展现状。论文对理想热电制冷循环进行了热力分析,理想热电制冷循环是指不考虑外部传热热阻的外可逆内不可逆循环。论文对热电制冷与机械压缩制冷进行了循环机理比较,二者能流载体(电子和制冷剂)在循环的基本物理过程和相应的能级变化规律上表现出可类比性。论文对热电制冷、磁制冷、吸附制冷等环境友好制冷技术作了工作原理、热力学特性、技术适用性以及发展现状等方面的深入比较,热电制冷比磁制冷、吸附制冷技术更成熟,适用更广泛,更具有竞争力。论文对实际热电制冷系统进行了热力学优化分析计算,建立了无量纲稳态系统热力学模型。并用该模型分析了优值系数、热媒温度、电流、传热热阻等参数变化对系统性能影响,以及各性能参数之间的相互制约关系。对系统能量转化、热量传递各环节的不可逆性进行了分析。论文分析了实际热电制冷系统与压缩式制冷系统在热力学特性上的定性规律一致性,热电制冷系统中有限速率热交换、焦耳热和傅立叶热分别可与机械压缩制冷系统中的不可逆传热、摩擦损失和热漏损失相类比。理论分析得出的一系列结论对于指导实际热电制冷系统的优化设计,提高性能具有重要的准则意义。建立了以水为热媒的热电制冷/热泵实验系统。探索了强化各环节传热,提高系统性能的实践途径,计算分析了冷、热侧传热面积的匹配对系统性能的影响。实验内容包括:(1)改变热媒流量; (2)改变电流大小和方向; (3)改变热媒温差; (4)改变热媒相对流向。对一种新型分体式平板型热虹吸装置进行了实验研究:包括热虹吸装置的结构形式的选择、热虹吸工质的选择、最佳充液率的确定、热传递特性等,为热电制冷系统的传热强化提供了新的技术途径。分析建筑热水能耗,探讨热水器的未来发展方向,开发了水泵循环热回收和分体热虹吸热回收两种新型热电热泵快热式热水器的样机,并作了节能性分析。开发了一种新型热电热泵烘干装置,并进行了实验研究。
参考文献：
[1]. 热动力学相似性[D]. 李正宇. 华中科技大学. 2004
[2]. 铜缺陷熔化及其冲击力学行为的分子动力学模拟[D]. 韩立波. 中国科学技术大学. 2010
[3]. 闭合环路振荡热管振荡传热机理与混沌辨析研究[D]. 朱蓉甲. 湖南大学. 2012
[4]. 热电制冷系统热力学优化分析及节能应用和开发[D]. 罗清海. 湖南大学. 2005
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