1 同德胜大学机械、生物力学和多物理应用超材料研究组,胡志明市 758307,越南 2 同德胜大学应用科学学院,胡志明市 758307,越南 3 伊斯兰阿扎德大学亚苏伊分会青年研究员与精英俱乐部,亚苏伊 7591493686,伊朗;alal171366244@gmail.com 4 里昂 ECAM,里昂大学 ECAM 实验室,69005 里昂,法国;ahmad.hajjar@ecam.fr 5 萨坦本阿卜杜勒阿齐兹王子大学瓦迪阿德瓦瑟工程学院机械工程系,瓦迪阿德瓦瑟 11991,沙特阿拉伯; oubeytaha@hotmail.com 6 喀土穆大学工程学院机械工程系,喀土穆 11111,苏丹 7 托木斯克国立大学对流传热传质实验室,列宁大街 36 号,634050 托木斯克,俄罗斯;sheremet@math.tsu.ru 8 克尔曼 Shahid Bahonar 大学工程学院机械工程系,克尔曼 7616913439,伊朗;mohsensp@kth.se 9 瑞典皇家理工学院材料科学与工程系,斯德哥尔摩 SE-100 44,瑞典 * 通信地址:mohammad.ghalambaz@tdtu.edu.vn (MG);chrihs@kth.se (CH-S.)
气溶胶沉积 (AD) 可通过气流中的粒子沉积形成致密涂层;在 AD 中,气溶胶通过收敛-发散喷嘴,以超音速粒子速度促进惯性粒子撞击所需基材。与热喷涂方法不同,AD 可以在接近室温下应用;与冷喷涂不同,在 AD 中,气溶胶通常在喷嘴上游处于大气压下。尽管之前已成功演示了 AD,但与 AD 系统中粒子运动相关的许多方面仍不太清楚。在这项工作中,我们模拟了具有平面基材的狭缝型收敛-发散喷嘴的典型 AD 工作条件下的可压缩流场分布和粒子轨迹。在检查流体流动分布时,我们发现速度和压力分布以及冲击结构对喷嘴的上游和下游工作压力很敏感。这些最终会影响粒子撞击速度。重要的是,在 AD 中,粒子阻力状态是动态的;粒子克努森数和马赫数都可以相差几个数量级。为了辅助粒子轨迹模拟,我们训练了一个神经网络,根据现有实验数据、理论极限和新的直接模拟蒙特卡罗 (DMSC) 结果预测粒子上的阻力。基于神经网络的阻力定律取决于马赫数和克努森数,与 DSMC 模拟数据相比,其一致性比预先存在的相关性更好。借助该定律,粒子轨迹模拟结果表明,对于给定的粒子密度,存在一个最佳粒子直径,以最大化粒子撞击速度。我们还发现,在 AD 中,粒子会经历与尺寸相关的惯性聚焦,即存在一个特定的粒子直径,其中粒子沉积线宽最小。小于此直径的粒子聚焦不足,大于此直径的粒子聚焦过度,因此在两种情况下都有较大的沉积线宽。使用轨迹模拟,我们还开发了一个框架,可用于评估喷嘴上游任何气溶胶尺寸分布函数的位置相关质量、动量和动能通量到沉积基质的通量。结果表明,对于实验室可达到的典型气溶胶浓度,动能通量可以接近在具有相变的对流传热中通常观察到的量级,因此 AD 中的平动能到热能的传递可能是形成致密涂层的关键因素。关键词:气溶胶沉积;收敛-发散喷嘴,惯性聚焦;惯性撞击;直接模拟蒙特卡罗
抽象的地热储能技术是一种使用注射和地下的原位液体作为热车和地下多孔介质作为存储能源的存储空间的技术,并在必要时将其利用在地面上以进行全面利用。自1960年代以来,该技术一直在不断开发,以保持能耗和不同行业的排放之间的平衡,从而基于不同的热载体,尺度和能源传播方法建立技术系统。In the process of technological innovation, the geothermal energy storage concept has realized the transformation from a single energy storage form of "Earth Battery" to a multi-energy complementary storage/energy supply system of "Earth Charge and Geothermal Storage", and made full use of the characteristics of geothermal energy storage technology "large scale, wide application, cross-season and low cost", with the advantages of large heat storage space, high heat utilization efficiency, safety, green和低碳等。目前,世界各地都有许多项目来测试工业废品热和可再生能源的地热存储,并取得了良好的成果。它显示出更好的技术实用性和广泛的发展空间。它对能源的稳定供应和有效利用具有重要意义。地热能量储能和热量提取的主要机制包括热传导,对流传热,热量分散,热感应效应和物理化学相互作用等。和储层中的流体类型越多,所涉及的机制就越复杂。同时,通过流体和岩石之间的热流体 - 固体耦合效应,将能量存储,转移和转化。因此,地热储能的效果取决于流体岩石相互作用和地热储能的方式。本文首先描述了国内外的地热储能技术的发展历史,总结了基于地热储能过程中流体 - 摇滚互动的传热和储能机制,并分析了地热固定位置,Aquifer Depthers选择和储能载体选择的关键技术问题和研究状态。同时,整理并总结了世界各地主要地热储能项目的概述和操作状态。得出的结论是,热储层的孔隙率,渗透率,厚度,各向异性和异质性对其热储存效率和规模以及热储层和热载体的性能以及与接地热源的匹配程度有关。在此基础上,本文期待着地热储能技术的应用前景,并指出了一系列挑战,从热量存储机制的角度来看,该技术可能面临。人们认为,未来地热储能技术的突破点在于碳捕获,利用和储存技术的联合存储和利用,可持续能源,例如风,光和电力,在地下空间中寻找具有良好的热绝缘性能,良好的热能性能,开发,开发和利用高性能的热能货物和腐蚀性货物和抗污染物和抗污染物和抗封面和抗污染物和抗污染物和抗污染物。作为现有能源系统和有益补充剂的进一步有效利用,其在峰值切割和山谷填充,节能以及减少能源的降低和排放量方面具有独特的优势,地热能源存储具有巨大的潜在资源和市场潜力,并且是低碳地质能源开发的未来方向。
散热器通过调节其热输出来维持电子设备的最佳工作温度,从而起着至关重要的作用。有效的设计对于确保有效的散热量至关重要,从而延长了组件寿命和整体系统性能。随着表面积的增加,由于更多的接触点而引起的热量耗散速率也会增加。这意味着更大的表面积可以从散热器到周围的空气中更大的热传递,从而增强冷却。在紧凑的系统中,在包含结构的同时达到一个较大的表面积至关重要。鳍和销阵列,微通道散热器或折叠鳍结构等技术可以增强热量消散而不会增加尺寸。多孔材料,例如金属泡沫,为热传递提供了巨大的内部表面区域。选择散热器的材料时,导热率是关键参数。铜的高热电导率为390-400 w/m·K,使其非常适合高端应用。但是,其成本和密度可能构成挑战。铝的导热率相对较低,但更具成本效益和更轻。像石墨烯这样的新材料具有出色的热导率,并且可能在HSF设计方面具有希望。材料的选择取决于特定的应用要求,即考虑效率,成本,质量和坚固性等因素。有效的散热器设计取决于三种主要的传热机制:传导,对流和辐射。鳍片或销阵列可以增加表面积,而风扇或鼓风机可以提高流速。传导对于将热量从组件转移到外部环境至关重要,从而进一步耗散。总而言之,选择合适的材料和优化散热器设计对于有效的热管理至关重要。热性能优化涉及通过改善热量交换的热界面材料保持热源和散热器之间的良好接触。适当的热路径分布和避免间隙对于有效的热传导至关重要。对流在冷却中起着至关重要的作用,最大化表面积对于提高对流效率至关重要。辐射是散热器设计中的另一个重要机制,Stefan-Boltzmann定律描述了它。使用高发射率的涂料可以显着增强辐射传热。散热器的几何特性在优化热辐射方面也起着至关重要的作用。为了实现有效的热量散热,特征应尽可能多地暴露表面积。散热器的效率在很大程度上取决于其表面,对流传热取决于表面积。计算给定的散热速率的必要表面积涉及使用方程q = h×a×Δt。傅立叶传导定律描述了通过材料的传热:QCONDUCTION = -K×A×ΔT/L。要确定鳍有效性,请使用等式q = h×a×ΔT来计算单个鳍片的传热速率。通过优化热电阻,对流和辐射,可以设计有效的散热器,以有效地将热量从表面散开。制定散热器的过程涉及几个阶段,这些阶段需要特定的工程计算以最大程度地提高热效率。要定义其性能,需要考虑三个关键因素:瓦特,环境温度(TA)和最高连接温度(TJ)中的散热耗散需求(Q)。例如,如果电子组件耗散20 W的热量,则Q = 20 w。然后通过从连接温度中减去环境温度来计算所需的温度升高(ΔT)。散热器的热电阻必须达到所需的温度升高,rth =ΔT/q = 55/20 = 2.75°C/w。散热器选择的类型和材料取决于诸如热量,重量和成本等因素。铝的导热率约为205 W/m·K,因此由于其有效性和成本而适合使用。调整散热器的尺寸和形状,以满足所需的热电阻水平,其中包括鳍片类型,销型或两者。鳍间距计算为:鳍间距=散热器的高度/鳍数。选择散热器设计时,请确保满足热电阻计算。空气对流传热系数(H)通常为10 - 50 W/m²·k。有效的热电阻计算为:rth,总计= rth,散热器+rth,界面+rth,结。按照设计信息构建物理散热器,并通过使用温度计测量温度差异来评估。取决于结果,可以对设计进行一些修改,以达到必要的热电阻。在设计电子设备时,适当的热管理至关重要,因为错误可能会产生负面影响。一个常见的错误是低估了适当的散热所需的表面积,这可能导致温度状态增加,甚至会导致组件的热冲击。制造有效的铝热散热器对于冷却电子设备至关重要,并防止它们过热。散热器用于消散由晶体管,CPU和功率放大器等组件产生的热量。制作散热器的过程涉及多个步骤,包括选择合金,设计散热器以进行最佳性能,准备材料,完成表面以增强与组件的接触,创建鳍以增加表面积,并将所有部分组装在一起。铝是一种流行的选择,因为其出色的导热率和轻质性质。但是,并非所有铝合金都适合散热器。通常使用6061和6063,因为它们具有良好的导热率且具有成本效益。散热器的设计应考虑尺寸,形状和鳍排列等因素,以确保最佳性能。准备材料涉及使用锯或CNC机器将其切成所需的尺寸,并在此过程中佩戴安全齿轮。整理表面需要砂纸逐渐磨碎的砂纸,然后使用金属抛光化合物进行抛光。这会产生光滑的表面,从而促进与热生成分量更好的接触。创建鳍涉及使用CNC机器或类似工具将其均匀地切入铝材材料,从而大大增加了散热器的表面积并允许更好的散热。散热器的鳍的尺寸和形状均匀,以确保在整个散热过程中保持稳定的性能。
Ulavathi S. Mahabaleshwar ca 乌克兰国家科学院单晶体研究所,Nauky Ave. 60,哈尔科夫 31001,乌克兰 b VN Karazin 哈尔科夫国立大学 4,Svoboda Sq.,哈尔科夫,61022,乌克兰 c 达万格雷大学 Shivagangotri 数学系,达万格雷,印度 577 007 *通讯作者:michaelkopp0165@gmail.com 收到日期:2022 年 9 月 23 日;修订日期:2022 年 10 月 30 日;接受日期:2022 年 11 月 3 日 纳米流体和微生物饱和的多孔介质中的热对流研究是许多地球物理和工程应用的重要问题。纳米流体和微生物混合物的概念引起了许多研究人员的兴趣,因为它能够改善热性能,从而提高传热速率。此特性在电子冷却系统和生物应用中都得到了广泛的应用。因此,本研究的目的是研究在垂直磁场存在下,多孔介质中的生物热不稳定性,该介质被含有旋转微生物的水基纳米流体饱和。考虑到自然和技术情况下都存在外部磁场,我们决定进行这项理论研究。使用 Darcy-Brinkman 模型,对自由边界的对流不稳定性进行了线性分析,同时考虑了布朗扩散和热泳动的影响。使用 Galerkin 方法进行这项分析研究。我们已经确定传热是通过没有振荡运动的稳态对流完成的。在稳态对流状态下,分析了金属氧化物纳米流体(Al 2 O 3 )、金属纳米流体( Cu 、Ag)和半导体纳米流体( TiO 2 、SiO 2 )。增加钱德拉塞卡数和达西数可显著提高系统稳定性,但增加孔隙度和改变生物对流瑞利-达西数会加速不稳定性的开始。为了确定热量和质量传输的瞬态行为,应用了基于傅里叶级数表示的非线性理论。在较短的时间间隔内,过渡的努塞尔特数和舍伍德数表现出振荡特性。时间间隔内的舍伍德数(质量传输)比努塞尔特数(热传输)更快达到稳定值。这项研究可能有助于海洋地壳中的海水对流以及生物传感器的构造。关键词:纳米流体、生物热对流、洛伦兹力、热泳动、布朗运动、旋转微生物、磁场 PACS:44.10.+i、44.30.+v、47.20.-k 1. 简介 土力学、地下水水文学、石油工程、工业过滤、粉末冶金、核能等领域的许多理论和实践研究都是基于对多孔介质流动物理学的研究。石油工程师和地球物理流体动力学家对多孔介质中的此类流动非常感兴趣。多孔介质中液层的热不稳定性问题尤为重要。Ingham 和 Pop [1] 以及 Nield 和 Bejan [2] 对大多数多孔介质对流研究进行了出色的综述。Vadasz [3] 在最近的一篇综述中详细研究了旋转多孔介质中的流体流动和传热问题。随着纳米技术的进步,尺寸小于一百纳米的物体已经发展起来。这种纳米尺寸的物体称为纳米颗粒。Choi [4] 建议将这些纳米颗粒悬浮在基液(称为纳米流体)中,以提高基液的导热性和对流传热。因此,纳米流体开始在工业中得到广泛应用,例如冷却剂、润滑剂、热交换器、微通道散热器等等。 Buongiorno [5] 广泛研究了纳米流体中的对流输送,并致力于解释在对流下观察到的额外传热增加。Tzou [6] 使用 Buongiorno 传输方程研究了纳米流体在从下方均匀加热的水平层中对流的开始,发现由于纳米颗粒的布朗运动和热泳动,临界瑞利数比普通流体低一到两个数量级。由于纳米流体在传热现象中具有显著的特性,因此需要研究多孔介质中的纳米流体。Kuznetsov 和 Nield [7]-[8] 使用 Brinkman 模型研究了充满纳米流体的多孔介质中热不稳定性开始的情况,其中考虑了布朗运动和纳米颗粒热泳动。他们发现,纳米颗粒的存在可能会显著降低或增加临界热瑞利数,这取决于基本纳米颗粒分布是上重还是下重。此外,Bhadauria 和 Agarwal [9] 以及 Yadav 等人 [10] 扩展了热不稳定性问题,包括纳米流体的应用十分广泛,例如润滑剂、热交换器、微通道散热器等等。Buongiorno [5] 广泛研究了纳米流体中的对流输送,并着重解释对流下观察到的额外传热增加。Tzou [6] 使用 Buongiorno 传输方程研究了纳米流体在从下方均匀加热的水平层中对流的开始,发现由于纳米颗粒的布朗运动和热泳动,临界瑞利数比普通流体低一到两个数量级。由于纳米流体在传热现象中具有显著的特性,因此需要研究多孔介质中的纳米流体。Kuznetsov 和 Nield [7]-[8] 使用 Brinkman 模型研究了饱和纳米流体的多孔介质中热不稳定性他们发现,纳米颗粒的存在可能会显著降低或增加临界热瑞利数,这取决于基本纳米颗粒分布是上重还是下重。此外,Bhadauria 和 Agarwal [9] 以及 Yadav 等人 [10] 扩展了热不稳定性问题,包括纳米流体的应用十分广泛,例如润滑剂、热交换器、微通道散热器等等。Buongiorno [5] 广泛研究了纳米流体中的对流输送,并着重解释对流下观察到的额外传热增加。Tzou [6] 使用 Buongiorno 传输方程研究了纳米流体在从下方均匀加热的水平层中对流的开始,发现由于纳米颗粒的布朗运动和热泳动,临界瑞利数比普通流体低一到两个数量级。由于纳米流体在传热现象中具有显著的特性,因此需要研究多孔介质中的纳米流体。Kuznetsov 和 Nield [7]-[8] 使用 Brinkman 模型研究了饱和纳米流体的多孔介质中热不稳定性他们发现,纳米颗粒的存在可能会显著降低或增加临界热瑞利数,这取决于基本纳米颗粒分布是上重还是下重。此外,Bhadauria 和 Agarwal [9] 以及 Yadav 等人 [10] 扩展了热不稳定性问题,包括