摘要 沸腾传热是液体的显热传递和汽化引起的潜热传递的结合。为了研究沸腾中的显热传递,液-气多相流中液体的温度测量必须发挥重要作用。尽管已经提出了几种用于沸腾现象温度测量的光学方法,但由于许多沸腾气泡对照明和观察的干扰,直接测量相对较高热流密度下的沸腾温度场具有挑战性。本研究提出了一种新颖的温度测量方法,利用密闭空间、两块透明板之间的夹层空间和双色激光诱导荧光温度测量来测量多个沸腾气泡周围的液体温度分布。密闭空间限制了流体运动,使得可以照亮和观察几乎整个感兴趣的区域。两种荧光染料的强度比显示了局部和时间温度,而无需任何物理探针的侵入。我们成功地观察到了过热液体从传热表面的清除,证明了该方法的实用性。利用该方法从实验数据中提取出的多个位置的温度时间变化与沸腾气泡的行为相一致,并对该方法尚待解决的问题进行了讨论。
摘要:在增材制造应用中,通常使用材料挤出 (ME) 工艺制造三维原型和最终产品。然而,由于技术挑战,这些原型和产品仅限于使用 ME 工艺的单一材料。由于不同塑料的熔化温度不同,在 ME 工艺期间,将塑料沉积在另一种不同的塑料基板上需要适当控制打印温度。本文使用有限元分析研究了在 ME 工艺期间 PLA 长丝在 ABS 基板上的沉积。提出了一种用于挤出工艺的传热有限元 (FE) 模型,以估计 ME 机器的参数,从而制定热通量模型。使用所提出的挤出工艺 FE 模型研究了打印温度和间隔距离对温度分布的影响。热通量模型在所提出的 PLA 单珠沉积在 ABS 板上的传热 FE 模型中实现。从该沉积 FE 模型中,可以估计 ME 沉积过程中的温度变化。将温度变化结果与实验结果进行了比较。利用校准后的 FE 模型,评估了适合 PLA 沉积的 ABS 加热温度。
目前的论文研究了三层热级热储能(TES)储罐系统的热性能的周期截止标准,该系统用于浓缩太阳能(CSP)植物。应用一维瞬态分散式(D-C)方案来计算每个胶囊内部的相变。使用MATLAB软件,已经弄清楚了数值模型方程。已经创建了五种不同的情况,以研究TES储罐热性能的周期截止标准。结果表明,有两个重要方面可以评估系统性能,即在充电/放电周期内的温度分布以及达到平衡条件所需的时间。这些方面直接影响存储系统的整体功率和外部效率,并在理解系统启动属性方面发挥关键作用,并在设计CSP应用程序的功率周期时洞悉存储可用性。还注意到,实现周期性条件所需的周期时间和时间不仅对存储温度差,而且对切割温度差非常敏感。电荷周期持续时间的差异和相应的排放周期可以归因于相似的截止标准。
I. 引言 全球对清洁和可再生能源的需求能够最好地应对日益增长的燃料消耗问题,这促进了储能系统的使用。文献中介绍了具有不同特性和容量的不同类别的电池 [1]–[3]。锂离子电池的高能量密度和重量轻使其成为储能市场的主导者,尤其是在汽车应用方面 [4]。锂离子电池的安全运行需要管理其在充电和放电过程中的温度变化。高温会损坏储能系统甚至引起爆炸,而低温会对电池造成不可逆转的损坏 [5]。因此,为确保锂离子电池的正常运行,应将温度保持在 15°C 至 35°C 的最佳范围 [6]。能够散发产生的热量的热管理系统对锂离子电池至关重要。适当的冷却方法有助于管理电池的热行为,提高安全性和使用寿命。它确保电池组内部温度分布均匀,避免局部性能下降,并散发产生的热量,以保持电池组内部温度处于最佳范围 [7]。适当的冷却方法可以提高安全性并延长电池寿命。
摘要。本研究介绍了一种多功能结构,用于空间工程应用,这是 ESA 资助的 TOPDESS 项目的一部分。该项目的主要目的是设计一种能够通过被动驱动展开的热控制装置。设计了一种组合装置,由脉动热管 (PHP) 可折叠热交换器和形状记忆合金 (SMA) 丝组成。SMA 丝的展开被认为是通过与热源的热接触和沿丝的传导来控制的。由于热源集中且丝受到对流的影响,因此沿丝会产生温度梯度。本文提出了一种能够预测 SMA 丝在空间温度梯度下的行为的一维模式。结果表明,只有当丝受到均匀的温度分布时,系统才能进行旋转角度大于 80 ◦ 的折叠和展开循环;在温度梯度的情况下,可实现的旋转角度约为 20 ◦ 。分析指出了该驱动系统的可行性,强调了关键的技术方面,为整个系统的未来发展奠定了基础。
摘要:众所周知,在现代微电子和纳米电子学中,薄膜结构被广泛用作栅极电介质、钝化层、膜等。本文研究了单晶硅晶片上互连脉冲加热过程中氧化硅薄子层中形成裂纹的问题。本文旨在研究表面热冲击源对薄膜裂纹形成的影响,并详细研究了 SO2 薄膜中裂纹形成的各个方面。在硅衬底-氧化硅子层-铝膜 (Si-SiO 2 -Al) 多层结构上对所做的估计进行了实验验证。作为衬底,使用了磷掺杂的硅单晶晶片,取向为 (111) 方向,电阻率在 = 0.1 Ω . сm 范围内。作者研究了表面金属化层加热的硅晶片(Al-Si 系统)和氧化硅晶片(Al-SiO2 系统)的温度场,既有点热源的情况,也有长矩形金属化路径的情况(假设轨道长度明显超过其宽度)。计算结果表明,金属化路径(宽度 75 μm)横向的温度分布是不均匀的。结果还表明,与 SiO2 膜相比,硅中出现的机械应力水平不足以在热冲击源附近形成裂纹。这是因为硅的抗拉强度高于氧化物。
摘要 金属化聚丙烯电容器(MPPC)因损耗低、自愈能力强等优点,在高压直流输电系统的模块化多电平换流器(MMC)中得到广泛应用。由于等效串联电阻的增加和电容量的减小,MMC中MPPC的性能随时间推移而劣化,因此MPPC的可靠性分析至关重要。本文提出一种考虑腐蚀失效的有限元法(FEM)来分析MPPC的可靠性。首先,建立MPPC的等效电模型和实际热模型,计算MPPC的损耗和温度分布。其次,利用FEM模型对MPPC的腐蚀失效进行分析和仿真,利用聚丙烯薄膜老化模型建立MPPC的寿命模型,并通过传统腐蚀失效寿命模型和浮充老化试验对模型进行验证。最后,在MMC模型中提取各子模块(SM)的电压,结合FEM模型和寿命模型分析各SM中MPPC的寿命。结果表明,在MMC中,靠近直流线或中间部分的各臂中的SM具有较短的MPPC寿命。
为了降低数据写入的能量消耗,迫切需要开发新型存储材料。为了开发用于非挥发性存储器(如存储级存储器)的具有极低操作能量的新型相变材料 (PCM),我们通过数值模拟对 PCM 的物理特性进行了贝叶斯优化。在该数值模拟中,同时求解了电势和温度分布。研究发现,具有低热导率、低熔化温度以及低接触电阻与体积电阻之比的 PCM 会导致基于 PCM 的存储器应用的操作能量较低。最后,我们开发了 PCM 的设计策略。应通过降低操作能量 E 来开发新型 PCM,描述为 E = j (1 + C ) DT / D z ,其中 j 是 PCM 的热导率,DT 是熔化温度,C 是接触电阻与体积电阻之比,D z 是 PCM 的厚度。本研究结果阐明了热性能和电性能之间的关系,从而降低了以前研究中隐藏的操作能量。根据设计策略,与传统的 Ge-Sb-Te 化合物相比,相变存储器应用中的操作能量可以降低到 1/100 以下。2022 作者。由 Elsevier Ltd. 出版。这是一篇根据 CC BY 许可证开放获取的文章(http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/)。
本研究重点介绍了铁矿石在新型高能量密度化学链固定床反应器中的应用,该反应器可用于储能和备用电源。该反应器设计用于对大型铁填料床进行缓慢扩散控制氧化,从而提供加热高压气流所需的能量,同时避免出现较大的温度分布和热点。进行了热重试验,以评估铁矿石在反应器条件下作为氧载体的性能,即在颗粒周围极低的 O 2 浓度和较长的反应时间内进行氧化。使用 dp 50 = 4 – 150 μ m 固体分析了粒度对反应性和最大转化率的影响。随着粒度减小,观察到转化率更高,在 980 ◦ C 下 dp 50 = 4 μ m 固体的快速氧化阶段结束时转化率高达 93%。在预期的反应器条件下,经过 30 次以上的氧化还原循环,确认了细小材料的可逆性能。这些测试表明,细颗粒是最大化反应堆能量存储密度的首选。进一步的分析证明了扩散控制氧化还原细铁矿石超过 100 分钟的可行性,从而表明它是所研究反应堆的有前途的候选材料。
{ Times New Roman,11 分 } 激光折弯是通过激光束照射板材表面来弯曲板材的工艺 [1]。这是一种热机械工艺,适用于快速成型和变形低延展性材料。该工艺在航空航天、造船、微电子、汽车工业等领域具有多种潜在应用。它是一种快速、灵活且低成本的金属成型工艺,可以提高这些行业的竞争力。该工艺还提供了很大的灵活性,因为许多其他应用(如焊接、钎焊和硬化)可以通过同一设备执行。该领域已经发表了多篇理论和实验论文,其中更多的研究集中在激光束直线弯曲上。这些工作的最终目标是了解该过程的物理原理并建立各种预测弯曲角度的模型。本文简要回顾了这些工作以及用于分析的不同方法。基于此,本文利用 ABAQUS 程序包进行有限元分析,预测特定钢板材料的温度分布和弯曲角度,并将结果与作者开发的简单分析模型进行比较。从文献中的实验结果可以确定,所提出的理论模型可以相当好地预测弯曲角度。还表明,所开发的模型可用于快速估算激光弯曲过程中材料的屈服应力。