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数据通信设施中的冷却技术 - Purdue e-Pubs
过去十年，对数据中心和网络服务的需求迅速增长。然而，由于更高效的电子硬件、向超大规模和云数据中心的迁移以及更高效的冷却基础设施等，近年来电力需求已经趋于稳定。本文对冷却技术进行了关键概述并讨论了研究差距。数据通信设施中的冷却技术大致可分为风冷和液冷系统。架空/地板下送风、热/冷通道布局和热/冷通道遏制是优化风冷系统性能的主要策略。架空地板架构已在数据通信设施中得到广泛采用，但存在大量气流泄漏（约 25-50%）。研究发现，最佳通风系统是硬地板设计，采用架空冷风输送和热风回风管道，而不是基于房间的送风和回风。冷通道遏制可以更好地降低机架的最高入口温度并抑制冷却系统故障时的温升，而热通道遏制可以提供更低的机架平均入口温度和更小的标准差，并且受服务器周围气密性的影响更小。随着机架功率密度超过 10 kW/机架且热流超过 100 kW/cm 2 ，传统的风冷系统不再是可行的热管理解决方案。喷雾冷却、冲击射流、浸没冷却、液冷微通道和热管等液体冷却方法是克服风冷系统容量限制的新兴技术之一。对于浸没冷却，过渡到过冷两相流沸腾、通过添加微结构或不规则性来创造更多的成核位点和更大的传热表面积来增强传热以及利用纳米流体是受到学者关注的突出增强策略。将电力电子模块浸入液体中可使热阻降低至空气冷却系统的 25%，或微通道或喷雾冷却等液体冷却系统的 30-50%。根据现有的冷却系统、总体热负荷和热点，热管系统可以作为独立单元或与空气冷却系统结合使用，即所谓的混合系统，为数据中心提供服务。与典型的空气冷却系统相比，混合系统可以分别降低 37-58% 和 20-70% 的年度冷却负荷系数和能耗。
DNA-甲基团的个体纵向变化鉴定了早期逆境的特征，并与后期结局相关
地热探索中的Play Fairway分析（PFA）源自石油行业中开发的系统方法，并基于确定地热系统的地质，地球物理和水文框架。我们量身定制了这种方法，以研究蛇河平原和周边地区的地热资源潜力，但可以适应其他地热资源环境。我们通过对控制可利用的水力热系统的关键要素进行分类，从而调整了PFA方法来探索地热资源探索，从而建立了风险矩阵，这些风险矩阵可以根据成功的可能性和知识水平来评估这些要素，并构建基于代码的“处理模型”以进行处理结果。地理信息系统用于编译一系列不同的数据类型，我们称为元素（例如，故障，通风口，热流等。），具有不同的特征和信心度量。脱离分散数据（点，线或多边形）的脱节，将每个元素的点，点，线或多边形转换为称为证据层的连续解释性2D网格表面。由于不同的数据类型具有不同的不确定性，因此大多数证据层都具有伴随的置信层，反映了这些不确定性的空间变化。此处定义的风险层是证据和置信层的产物，是用于构建常见风险段（CRS）地图的构件，用于加热，渗透率和密封，使用加权和渗透性和热量，但使用密封的方法不同。crs地图量化了与这些关键组件相关的可变风险。在最后一步中，三个CRS地图使用修改的加权总和合并为一个复合的共同风险段（CCR）地图，以揭示了对地热探索的有利区域的结果。还提供了其他地图，这些地图不会混合证据和信心（允许孤立的证据和置信度观点），以及使用组件的乘积而不是加权总和来计算优惠性的地图（以突出显示所有组件的位置）。我们的方法有助于确定第一阶段研究中西部和中央蛇河平原上高地热的领域，并在第二阶段的工作中有助于确定更精确的本地钻探目标。通过识别有利的领域，该方法可以帮助减少地热能探索和开发的不确定性。
F100 陶瓷复合材料发动机测试经验...
对于军用飞机而言，燃气涡轮发动机制造商和最终用户面临的一个关键问题就是耐久性。尤其是加力燃烧段的条件非常恶劣，发动机喷嘴的设计寿命通常只有涡轮发动机其他硬件的一半。目前的喷嘴基于由密封件和襟翼制成的轴对称可变喷嘴。这些组件必须承受极端温度（通常超过 1000°C）以及与加力燃烧器点火相对应的快速热循环。此外，加力燃烧段通常具有燃烧功能不均匀的特点，这会在某些喷嘴瓣上产生热条纹。因此，这些部件会受到非均匀热流的影响，襟翼和密封件的重叠设计尤其明显，从而在整个宽度上产生高热应力。镍基合金通常用于发散襟翼和密封部件。严酷的热机械环境使镍基部件产生大量开裂，再加上高温 1 导致的蠕变变形。结果是部件拆卸增加，直接影响可操作性、维护和成本。军用发动机对热段部件更长使用寿命和更高推重比的追求为陶瓷材料打开了大门。陶瓷基复合材料 (CMC) 适用于暴露在高温（高达 1000°C）下的加力燃烧段，包括高热梯度。因此，人们继续对在军用燃气涡轮发动机中开发、测试和部署 CMC 感兴趣，一些开发已经取得成功。这是为 F/A-18 E/F 超级大黄蜂 2 战斗机提供动力的 F414 发动机喷嘴引入 SiC/C CMC 的情况，以及为阵风 3 战斗机提供动力的 M88 发动机喷嘴外襟翼引入 C/SiC CMC 的情况。考虑用于燃气轮机部件的 CMC 涵盖了通过化学气相渗透 (CVI)、溶胶凝胶路线、聚合物渗透和热解 (PIP) 和熔融渗透 (MI) 4 制造的各种纤维和基质。所得材料能够承受排气喷嘴的高温和热疲劳。然而，CMC 组件的耐久性与其抗氧化性直接相关，这会影响其热机械潜力并导致部件破裂。已经对几种 CMC 密封件进行了地面测试，并在具有代表性的全地面发动机寿命后测量了机械性能。近几年，斯奈克玛推进固体公司 (SPS) 开发了先进的 SiC/SiC 和 C/SiC 材料，包括多层编织和自密封基质。普惠公司和空军研究实验室正在考虑将这些材料用于 F100-PW-229 发动机喷嘴发散密封件，该密封件为 F16 和 F15 战斗机提供动力。本文介绍了发动机经验和后测试特性的结果。将讨论材料系统对燃气轮机喷嘴应用的适用性。
研究生机械工程课程的描述
2023年秋季工程6305工程材料（3 sch）详细探索工程材料，包括工程合金，聚合物和复合材料的加强机制和特性；分析加工对材料特性的影响；探索设计中的材料选择过程。先决条件：课程讲师的毕业生或许可。ENGR 6310高级工程分析（3 SCH）旨在为研究生提供分析数学工具来分析复杂的工程问题。主题包括功率系列解决方案，拉普拉斯变换，特征值问题，傅立叶序列和积分，分类以及偏微分方程的解决方案（扩散，波和拉普拉斯方程）以及复杂的可变理论。先决条件：课程讲师的毕业生或许可。ENGR 6315实验设计（3 sch）设计和分析实验，重点是过程优化。简单的比较实验；具有一个因素的实验：方差分析；随机块，拉丁正方形和阶乘设计；随机因素的实验；嵌套和拆分图设计。先决条件：课程讲师的毕业生或许可。Meng 6320供暖，通风和空调（3 SCH）本课程旨在使学生能够对加热，通风和空调（HVAC）系统进行基本分析和设计。全面的设计项目是本课程的要求。先决条件：课程讲师的毕业生或许可。组件和系统的建模。所涵盖的主题包括潮湿的空气特性，基本的空调过程，舒适性和健康设计条件，空间加热和冷却负载计算，管道和管道尺寸以及HVAC系统和设备。Meng 6325热流体系统的最佳设计（3 sch）在流体和能源处理系统中选择组件以满足系统性能要求。热系统的仿真。经济考虑。进行优化的公式。热系统的设计建模及其优化方法。基于微积分的优化方法。直接搜索优化方法。先决条件：课程讲师的毕业生或许可。MENG 6330 Intermediate Mechanics of Materials (3 sch) Topics covered in this course are analysis of stress and strain, introduction to the theory of elasticity ,Airy's stress function, Hertz contact stresses, failure criteria, bending of asymmetrical cross sections, bending of curved beams, Saint Venant's theory of torsion, axisymmetrically loaded members, beams on elastic foundations, energy methods, elastic stability,以及板和贝壳中的压力介绍。先决条件：课程讲师的毕业生或许可。meng 6335粒子的粒子和系统，拉格朗日方程，运动学和动力学的中间动力学（3个SCH）动力学，并在两次三维中的刚体体的动力学和动力学。先决条件：课程讲师的毕业生或许可。
关于天王星和海王星的风暴和对流
上下文。天王星和海王星的气氛以分子氢和氦气为主。在对流层上部（0.1和10 bar之间），甲烷是第三个主分子，它凝结，在CH 4中产生垂直梯度。由于这种凝结物种比H 2重，因此，由于凝结而导致的平均分子量的变化是对流的因素，传统上仅视为受温度的控制。平均分子量的这种变化使干燥和潮湿的对流更加难以启动。观察结果也显示出甲烷丰度的纬度变化，人们可以期望从一个纬度到另一个纬度的不同垂直梯度。目标。在本文中，我们研究了甲烷的这种垂直梯度及其可以采取的不同形状的影响，包括大气方案，尤其是在冰巨头对流层中潮湿对流风暴的形成和抑制。方法。我们开发了一个3D云解析模型，以按要求的规模模拟对流过程。该模型是非静水的，包括与凝结相关的平均分子量变化的效果。结果。使用我们的模拟，我们得出结论，深层大气中干对流的典型速度相当低（以1 m/s的速度），但足以维持向上的甲烷转运，并且在甲烷冷凝水平上的潮湿对流得到了极大的抑制。在冰巨头中，该标准在80 K时产生的临界甲烷丰度为1.2％（大约对应于1条水平）。先前的研究得出了对甲烷蒸气量的分析标准，该标准应在饱和环境中抑制湿对流。我们首先通过数值验证了该分析标准。然后，我们表明这种关键的甲烷丰度控制了对流风暴的抑制和形成，我们得出结论，这些风暴的强度和间歇性应取决于甲烷丰度和饱和度。在CH 4超过深层大气中这种临界丰度的区域（在天王星上的赤道和中纬度和海王星上的所有纬度）中，稳定的层几乎完全充满了甲烷在凝结水平上的饱和。在此层中，潮湿对流被抑制，从而确保稳定性。只有弱潮湿的对流事件才能发生在该层上方，其中甲烷丰度变得低于临界值。抑制潮湿对流可防止强烈干燥并保持较高的相对湿度，从而有利于这些事件的频率。在CH 4在深层大气中保持低于这种临界丰度的区域（可能是在天王星上的杆子上），没有这样的层。更强大的风暴可以形成，但它们也有点稀有。结论。在冰巨头，干对流很弱，潮湿对流受到强烈抑制。但是，当通过干对流和湍流扩散将足够的甲烷向上运输时，零星的潮湿对流风暴就会形成。由于海王星的内部热流和较大的甲烷丰度，这些风暴在海王星上应该比天王星更频繁。我们的结果可以解释冰巨头中观察到的云的零星性，并有助于指导未来的观察结果，以测试这项工作的结论。
隔热耐火材料是实现碳可持续性的推动者
摘要 立法和市场力量要求越来越多的产品声明其环境影响，并进而影响到供应链的各个环节。本文讨论了隔热耐火材料的“从摇篮到大门”生命周期评估 (LCA)，包括获取准确的原材料数据和将范围 1 和范围 2 的排放归因于单个产品的挑战。隔热耐火产品可减少热加工过程中的碳排放量，本文介绍了一种区分一流产品和消费级产品的方法。该方法利用热流模型和燃料碳强度计算，涵盖耐火衬里的整个预期寿命。通过生命周期评估测量碳足迹的驱动力 根据联合国政府间气候变化专门委员会 (UN IPCC) 的报告，气候变化导致全球气温升高 1 ，从而导致海平面上升和极端天气事件更加频繁。全球变暖的主要原因是人为温室气体 (GHG) 排放量的增加。立法正在推动对越来越详细的环境影响数据进行测量和申报的必要性。过去几年，许多司法管辖区都要求公司的年度董事报告必须包含能源使用和温室气体排放量 2,3 。最近，欧盟推出了碳边境调整机制 (CBAM) 4 ，这是一种对进入欧盟的碳密集型商品生产过程中排放的碳进行公平定价的工具，并鼓励非欧盟国家进行更清洁的工业生产。CBAM 最初将适用于某些商品和选定前体的进口，这些商品和前体的生产是碳密集型的，并且碳泄漏风险最大：水泥、钢铁、铝、化肥、电力和氢气。这些和其他立法要求公司详细跟踪其范围 1（直接）、范围 2（间接能源排放）以及范围 3（其他间接）环境排放，范围 3 正在日益增加。准确计算范围 3 需要了解原材料和组件对环境的影响。随着利益相关者的观点转向更重要的环境意识，企业在环境、社会和治理 (ESG) 三大支柱中优先考虑可持续性变得至关重要。因此，公司不能只关注一个支柱（例如，只关注治理目标而忽视环境影响）。这样做可能在短期内有利可图，但不利于公司的长期生存能力，因为监管处罚、投资者或其他利益相关者的利益和公众舆论可能会对公司产生负面影响。相比之下，每家公司都会有环境足迹，在价格变得如此之高以至于影响治理支柱之前，减少这种足迹的影响是有限的。随着公众关注度的提高，越来越多的客户询问作为制造过程一部分的行业温室气体排放情况，并要求提供产品对环境影响的信息。上述因素正在推动对其产品的环境影响进行测量和声明的需求。耐火材料也不例外。事实上，它们在 CBAM 中提到的碳密集型产品生产中的影响力，使耐火材料成为
电气工程硕士，专业为电力电子和……
EEE G541 配电设备和配置 [3 2 5] 消费者端配电装置的基本配置。变压器类型、规格、性能、保护和尺寸。电缆和绝缘层的类型、电缆参数、载流量和保护。低压开关设备的额定值及其在选择、开关瞬态和清除时间中的应用。保险丝的属性（以载流量为参考）。仪表、仪器变压器及其应用。配电层的电压控制。电能质量功率因数、频率和谐波含量的基本概念 EEE G542 电力电子转换器 [3 2 5] 转换器的重要性在于它是电源和负载之间的接口。DC-DC 转换器：降压、升压和降压-升压配置。ACDC 转换器：单相和三相二极管和晶闸管转换器。晶闸管转换器中的逆变和线路换向逆变器的应用。 DCAC 转换器：单相和三相开关模式电压源逆变器、不同类型的 PWM 操作、多级 VSI 操作、空间矢量调制技术。AC-AC 转换器：晶闸管供电交流负载、循环换流器。矩阵转换器阵列及其作为 DC-DC 和 DC-AC 转换器的操作。EEE G543 功率器件微电子学与选择 [ 3 0 3] 功率器件封装的热特性、R θJC 和 R θCS 的问题、热流及其对器件温度的影响、散热器设计和选择。双层结行为、漂移区的概念、功率二极管的特性。厚膜 BJT 中的基极操作、稳态特性、开启和关闭时间、多级功率达林顿。四层结行为、晶闸管的两个晶体管模型、四层结器件的动态模型。GTO 晶闸管、四层结器件的关闭机制、当前的技术问题。 MOS 的工作原理和特性、功率 MOSFET 的特性和结构。MOSFET 到 IGBT 的发展、技术优势、特性和动态行为。绝缘栅技术的当前技术问题。矩阵转换器简介。EEE G545 电力电子系统控制与仪表 [3 0 3] 参考电力电子转换器的调节和控制问题。反馈转换器模型：基本转换器动态、快速切换、分段线性模型、离散时间模型。DC-DC 转换器的电压模式和电流模式控制、整流器系统的比较器控制、比例和比例积分控制应用。基于线性化的控制设计：传递函数、补偿和滤波、补偿反馈控制系统。滞后控制基础知识以及在 DC-DC 转换器和逆变器中的应用。一般边界控制：边界附近的行为以及合适边界的选择。模糊控制技术的基本思想和性能问题。电力电子电路传感器、速度传感器和扭矩传感器。EEE G552 固态硬盘 [3 2 5] 驱动系统简介：要求、组件和基准；电机理论回顾；电机的电力电子控制：要求和操作问题；感应电机的静态速度控制：交流电源控制器、滑差能量回收、VSI 和 CSI 控制的感应电机；同步电机和相关机器的速度控制；直流电机速度控制问题：整流器和斩波控制器；先进的感应电机驱动控制：矢量控制，