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PEMFC流道横截面二维两相流数学模型（Ⅱ）流道设计对电池性能影响
二维两相流 PEMFC流道横截面
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2009/2/20
利用之前建立的数学模型（across-the-channel model）研究了流道设计对电池性能的影响。结果表明，对不同增湿条件的质子交换膜燃料电池（PEMFC），其流道设计策略应有所不同：在增湿较差或者不增湿的条件下，电池阴极流场板应当采用较宽的脊以获得较好的保湿效果；在增湿较好的条件下，则应当采用较窄的脊以增强阴极排水功能，从而提高电池性能。
180°矩形弯管流场的实验测量和数值模拟
数值模拟 实验测量 180°矩形弯管
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2009/2/20
对180°矩形弯管内的湍流流场用智能型五孔球探针进行了测量，同时采用FLUENT 6.2对其进行数值模拟。流场测量和数值模拟结果表明：180°矩形弯管由于流体旋转产生的离心力导致了弯管内压力分布的变化，使弯管内切向速度发生变化。切向速度在流体开始旋转0°~60°区间内侧的速度增大、压力减小，外侧的速度降低、压力增大；当转过60°截面后，外侧的速度增大、压力减小，内侧的速度降低、压力增大。
PEMFC流道横截面二维两相流数学模型（Ⅰ）模型建立
数学模型 二维两相流 PEMFC流道横截面
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2009/2/20
建立了质子交换膜燃料电池（PEMFC）流道和脊横截面的二维两相流数学模型（across-the-channel model）。模型描述了PEMFC主要的传递和反应过程，包括阴、阳两极反应气的质量传递、动量传递、电子和质子的传递以及电化学反应等。模型细致地描述了水（液态和气态）在扩散层、催化层以及质子交换膜中的传递过程。模型可以用来研究流场、扩散层、催化层以及膜等对电池性能的影响，进而达到优化电池结...
采用计算流体力学和离散单元模型（CFD-DEM）耦合一种简单的气固催化反应模型对具有不同入口结构的二维下行床内的气粒流动和混合行为进行全床数值模拟。模拟得到了不同入口结构下行床内的多尺度气固运动状态、全床的固含、速度及反应生成物浓度分布，以及气体和颗粒在下行床内的停留时间分布，发现入口结构对反应器内的流动、混合和气固接触效率起着关键性的作用，入口气体和颗粒的不均匀分布将导致下行床内气体停留时间的宽...
大涡模拟搅拌槽中的液相流动
大涡模拟 搅拌槽 动力学亚格子模型 计算流体力学
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2009/2/20
采采用大涡模拟湍流模型对有档板的Rushton 桨搅拌槽进行了数值模拟研究。控制方程采用控制容积法进行离散，对流项用三阶QUICK格式，扩散项是二阶中心差分。压力速度耦合方程在交错网格上采用SIMPLE算法进行求解。小尺度流动的模化采用动力学（dynamic）亚格子模型。搅拌桨与档板之间的相互作用采用改进的内外迭代法进行处理。计算结果和文献值吻合得很好。
电场作用下冷态单气泡形成过程
冷态单气泡 电场作用
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2009/2/18
对氮气泡在电场作用下的形成过程进行了可视化研究。实验观察到电场作用下气泡生长的动态图像；研究表明，电场作用下气泡沿场强方向伸长，随着场强的升高，气泡的脱离长径比增大，脱离体积减小；另外利用Matlab编程从实验中取得实际气泡生长的轮廓线，对气泡界面的电应力计算显示，气泡顶部受到电拉力作用，两侧受电压力作用，从而使气泡产生了沿场强方向的伸长变形。这表明气泡界面受到的电应力是气泡产生变形的主要原因，该...
指数-6流体的自扩散系数的分子动力学模拟
self-diffusion coefficient exponential-six fluid molecular dynamics simulation
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2009/2/13
Self-diffusion coefficients of exponential-six fluids are studied using equilibrium molecular dynamics simulation technique. Mean-square displacements and velocity autocorrelation functions are used...
二维鼓泡床内气泡尺寸分布的实验与CFD模拟
实验 CFD模拟
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2009/2/13
在有机玻璃制成的二维鼓泡床(0.20m×0.02m×2.00m)内，采用摄像法对空气－自来水的气液两相体系的气泡尺寸分布进行了考察。以商业计算流体力学软件ANSYS CFX 10.0为平台，在双流体模型的基础上，采用k-ε湍流模型和GRACE曳力模型对气液鼓泡床内流体动力学行为进行了多相流CFD数值模拟。结果表明 MUSIG(Multiple Size Group)模型实现了对多气泡体系内气泡尺寸...
高压浓相粉煤气力输送特性及信息熵分析
气力输送 高压 固气比 Shannon信息熵
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2009/2/10
在输送压力可达4.0MPa，固气比高达450kg/m3的高压气力输送试验台上，用氮气进行粉煤高压浓相气力输送试验研究。分别在不同的输送差压、浓度和速度等条件下进行了输送试验，考察操作参数对煤粉固气比等气力输送特征参数的影响，用信息熵分析试验过程中采集到的压力波动时间序列，探讨流动稳定性和流型变迁过程中信息化趋势，建立信息熵和流型之间的关系。结果表明在输送差压增大的过程中，固气比和Shannon信息...
基于格子Boltzmann方法的单颗粒绕流数值模拟
单颗粒绕流 Boltzmann方法 格子
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2009/2/9
采用格子Boltzmann方法（LBM）研究了单颗粒绕流流动过程。通过使用LBM中的LBGK（lattice Bhatnagar-Gross-Krook）模型和二阶精度的曲线边界条件处理方法，实现了对单颗粒绕流问题的定常及非定常流动过程中涡结构的模拟。采用动量交换法分别计算了Reynolds数在0.1～200范围内27个不同Reynolds数时的曳力系数，并将计算结果拟合得到基于LBM数值模拟的曳...
基于子波能量特征的气液两相流流型辨识方法
流型识别 Hilbert-Huang变换 小波包 Elman神经网络
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2009/2/7
气液两相流的流型影响着两相流的流动特性和传热特性，同时也影响着流动参数的准确测量以及两相流系统的运行特性。针对压差信号的非平稳和非线性特点，尝试利用Hilbert-Huang变换(HHT)和小波包分解对差压波动信号进行信号处理，进而建立流型的子波能量（IMF能量和小波包能量）特征，并以此特征向量作为Elman神经网络的输入量，从而实现对流型的智能识别。实验结果表明：这两种特征向量与Elman神经网...
几何尺寸对音波振荡器射流流动特征的影响
音波振荡器 射流 流动特征 几何尺寸
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2009/2/7
音波振荡器内射流流动特征主要由振荡器几何尺寸决定，因此对几何尺寸对流动特征的影响进行了实验和数值模拟研究，得到：（1）射流振荡周期和控制管长呈正比，与声波在管中传播周期近似相等;（2）控制管过长、过宽或过窄，均不能产生稳定振荡射流，音波振荡器正常工作时的控制管长范围随控制通道变窄而缩小;（3）劈距或位差过小，射流均不能附壁，且两者之间存在耦合关系，劈距减小，则产生振荡射流的最小位差增大。
三相强制外循环环流反应器内的局部气泡行为
环流反应器 气泡直径 气液固三相
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2009/2/6
为适应新兴的工艺过程，提出一种带有强制外循环的中心气升式内环流反应器。根据结构特点及流动状态不同，将强制外循环环流反应器分为6个流动区域，即环流反应器底部区、气体分布器影响区、浆液进料影响区、导流筒上行区、气液分离区和环隙区。研究了不同流动区域内的局部气泡特性。发现不同流动区域内气泡直径沿径向的分布有较大差异，倒锥形底部结构显著影响了环流气泡的数量与直径。推导出了不同流动区域内平均气泡直径的理论模...
颗粒旋转对鼓泡流化床内气固两相流动特性影响的数值模拟
颗粒旋转 颗粒动理学 鼓泡流化床
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2009/2/6
运用考虑颗粒自旋转流动对颗粒碰撞能量交换和耗散影响的颗粒动理学方法，建立鼓泡流化床气固两相Euler-Euler双流体模型，数值模拟流化床内气体颗粒两相流动特性。分析表明，颗粒平动温度与旋转温度之比是法向和切向颗粒弹性恢复系数和摩擦系数的函数。与不考虑颗粒旋转效应计算结果相比，考虑颗粒旋转效应后床内较容易形成气泡，颗粒自旋转运动将导致床内非均匀结构更明显。并且床层平均空隙率和床层膨胀高度增加，床中...