基于虚拟元件的热物性计算方法库

基于虚拟元件的热物性计算方法库

一、基于虚拟组分的热物理性质计算方法库(论文文献综述)

陈敏鑫[1](2021)在《基于降维和深度学习方法的温度分布重建》文中认为当前,化石燃料燃烧仍然是我国电力生产的主要形式。随着“碳达峰”以及“碳中和”目标的提出,火力发电行业面临着严峻的挑战。深入挖掘燃烧过程中的节能减排潜力是实现化石能源清洁利用的有效手段,也是火力发电行业实现绿色转型发展的必由之路。在燃烧过程中,温度表征了能量转化与传输的状态。快速、准确地获取温度信息有利于优化燃烧状态、提升燃烧效率、控制污染物生成。因此,开展温度分布信息检测的相关研究工作有着积极的现实意义。围绕使用少量温度测量数据即可快速、准确地获取温度分布信息的研究目标,本文的研究内容如下:(1)提出基于降维和深度学习方法的温度分布重建算法。在梳理现有温度分布信息检测方法的基础上,分析不同方法的优点与不足。借鉴现有方法研究经验并结合实际温度分布检测需求,将数据降维方法以及深度学习方法引入温度分布重建研究工作,结合计算方法以及测量方法的优点,提出了全新的温度分布重建算法。应用典型温度分布数值模型计算数据以及甲烷燃烧仿真模型计算数据对重建算法的有效性和实用性进行分析与论证。结果表明,本文所提算法应用少量温度测量数据即可快速、准确地实现温度分布重建,证明了将重建算法应用于温度分布信息检测工作的可行性。(2)提出温度分布重建计算参数优化方法。在确定温度分布重建算法的有效性后,为了进一步提升算法精度以及算法稳定性,应用甲烷燃烧模拟仿真数据以定性或者定量的方式,对重建计算过程中的特征向量数目、核心张量维数等关键参数进行分析与优化,确定了重建计算参数与重建精度之间的关系,建立了重建计算参数优化方法。计算参数优化后,重建算法的计算精度以及稳定性有了明显提升。(3)针对先验数据存在偏差的问题,完善温度分布重建算法计算流程。分析在先验数据与实验数据存在偏差的情况下,应用所提算法进行温度分布重建计算的意义。并针对这一问题优化重建计算步骤,完善温度分布重建算法计算流程,提升算法处理实际问题的能力。在此基础上,将实验数据应用于重建计算过程,分析重建算法在甲烷燃烧温度分布重建工作中的计算效果。对比重建数据与实验数据可知,在先验数据存在偏差的情况下,算法同样能够较为准确的获取温度分布数据,说明了重建算法在实际中的实用价值。综上所述,本文研究并建立了基于降维和深度学习方法的温度分布重建算法。实现了使用少量温度测量数据即可快速、准确地获取温度分布信息的研究目标,为温度分布信息检测问题提供了新的解决思路。

白效言[2](2021)在《内旋式移动床低阶煤热解过程机理与产物特性研究》文中进行了进一步梳理低阶煤热解是煤炭分级转化路径中的关键技术之一,面临粉尘夹带、油尘分离和产物控制等难题。内旋式移动床热解技术集合了粉尘控制和传热强化双重优势,可实现小粒径低阶煤的低尘高效热解,相关基础理论需要深入研究。本文首先采用冷态试验和数值模拟,定性和定量研究了煤颗粒在内旋式移动床反应器轴向和径向方向的运动、混合过程;然后结合传热、反应等机理,建立内旋式移动床反应器内颗粒热解过程模型,并进行了验证;最后对热解半焦及焦油品质调控进行研究,获得了产物特性优化的技术方法。煤颗粒在反应器内呈不规则螺旋前进形式;颗粒平均停留时间与旋转轴轴长呈线性关系、与转速呈幂函数关系,与粒径(1~6 mm)无显着关系;转速≤10 r/min,颗粒运动的总平均速度与转速呈幂函数关系,>10 r/min时二者线性相关;5 r/min时,颗粒运动的瞬时平均速度集中在0.015~0.030 m/s范围内,颗粒径向扩散系数Dr主要分布在0~2 mm2/s区间内,最高达到16 mm2/s以上,平均值为1.72 mm2/s;旋转轴旋转一个周期,颗粒混合指数达到0.8左右。基于热重实验,利用等转化率法和Pattern Search算法得到分布活化能模型中平均活化能E0、指前因子k0和活化能标准偏差分别为246.35 k J/mol、3.08×1015s-1和35.9 k J/mol;基于“虚拟颗粒”法,建立热解过程数学模型,半焦产率预测值与热态试验实测值最大误差为4.93%;反应器壁面温度550~750℃时颗粒群最大升温速率为0.33~0.69℃/s;反应器温度从550℃提高至750℃,挥发分最大释放速率相应由0.64×10-4/s升至1.79×10-4/s;在小试反应器中,颗粒停留时间宜保持在90 min以上。内旋式移动床热解小试表明,半焦着火点和爆炸性可通过温度和时间的配合进行调控;相同热解时间,提高热解温度,所得半焦的气化反应活性指数R均不断降低;半焦R值变化与大分子结构中各类甲基碳含量有关;90 min和150min热解时间下,半焦燃烬性Cb、燃烧稳定性Rw及综合燃烧特性指数SN等随热解温度升高呈现较为均匀的衰减;热解温度550~750℃、热解时间90~150min条件下,随温度升高、时间延长,半焦微晶结构的芳香层间距d002不断减小,堆积高度Lc、层面直径La总体呈上升趋势。通过加热烟道隔离、烟气流向分布、高温空气蓄热燃烧等优化,实现了中试装置反应器内温度场的差异化分布;反应器物料热解区控制为较高温度(650~700℃),沉降气室区控制在500℃以下,能够提高焦油产率和轻质组分含量;中试试验热解焦油中轻质组分(<360℃馏分)含量最高为72.2%;通过抑尘-降尘-除尘的多级减尘工艺控制,热解中试焦油的喹啉不溶物含量均低于1%。

赵熙然[3](2021)在《储能材料熔融碳酸盐热物性的分子动力学研究》文中指出在太阳能的热利用中,储热工质越来越受到人们的重视。其中相变材料因其相变潜热高、价格便宜等优点被广泛应用于太阳能热发电系统,而熔融盐作为相变材料的一种,因其工作温度范围宽,蒸汽压低,传热性能优异等特性[1-4]而被广泛用作储热介质和传热流体。物质的宏观热物理性质是工程应用上最基本、最重要的特性之一,相变材料的物性参数会对系统的蓄热和放热率有很大的影响,为减少能量的存储和释放时间,提升能源的利用效率,有必要选择合适的方法对相变材料的热物理性质进行研究。本文结合理论和现有的实验分析,采用分子动力学模拟的方法在研究熔融碳酸盐热物性的基础上,从微观角度探讨了宏观性质的温度依赖性。此研究中,基于有效的势函数模型,结合库仑项的Born-Mayer型,分别以熔融的碱金属碳酸盐Na2CO3、K2CO3以及不同比例的Na2CO3/K2CO3二元混合盐为研究对象,构建了分子模型,然后使用分子动力学的方法,结合Materials studio、Packmol、Lammps等软件,在其辅助作用下研究1100-1500K的高温条件下碳酸熔盐的各种密度、热导率、粘度、扩散系数等热物理性质。根据计算结果,拟合了Na2CO3和K2CO3关于温度的表达式,并从微观角度探讨了宏观性质的温度依赖性,结果表明,随着温度的升高,摩尔体积增大,抗剪切变形和离子间振动传递的能力降低。又从微观角度分析了不同组分下的Na2CO3/K2CO3二元混合盐的宏观性质受组分影响的情况,所有模拟结果与现有实验数据吻合良好。

史景文[4](2021)在《基于主被动层析的碳烟火焰三维温度及组分浓度重构研究》文中研究说明目前,化石燃料仍然是我国最主要的能源供给方式。燃烧作为将燃料化石能源转换为可利用热能的主要有效途径,对其进行深入的理论和实验研究,有助于分析理解燃烧的本质和规律,为进一步改进燃烧系统和优化设备运行提供参考数据。火焰的温度场测量,可以为燃烧机理研究以及污染物的排放控制提供有效的数据支撑。同时,典型燃烧产物组分的浓度也直接反应了设备燃烧室内的燃烧状态和燃烧效率。因此,提出新型的燃烧诊断测量技术,实现对高温火焰三维温度场、辐射物性场以及燃烧产物组分浓度场等多物理量场的协同重构,对于燃烧领域的科学研究有着非常重大的意义。然而,现有的光学层析燃烧诊断测量方法,无论是主动式还是被动式测量,都无法实现对高温火焰的温度及燃烧产物组分浓度场的三维空间协同重构。因此,本文提出了主被动光学层析融合探测方法,将主动激光层析吸收光谱技术和被动光场辐射成像层析探测技术相结合,建立了火焰三维温度场、辐射物性场、燃烧产物组分浓度场等多物理场协同重建模型与测量方法。碳氢火焰的燃烧产物组分往往包括H2O,CO2、CO等气体组分以及碳烟等固体颗粒物,因此,对火焰的测量必须同时考虑气固两相组分的影响,发展适用于高温碳烟火焰的多物理量协同测量十分有必要。为实现碳烟火焰的三维温度场和组分浓度场的协同重建,本论文首先构建了高温碳烟火焰的主被动光热信息融合获取模型,发展了基于视在光线法和广义源项多流法的吸收性火焰和吸收散射性火焰中弥散介质辐射传输的计算方法,实现了对高温碳烟火焰任意方向出射辐射强度的快速、精确计算。在此基础上,分别阐述了主动层析吸收光谱和被动光场辐射成像的基本理论和原理,为后续碳烟火焰温度场和燃烧产物组分浓度场的重建反问题提供了正问题计算模型。以主动激光吸收光谱理论为支撑,结合计算层析理论,对高温火焰的二维温度及H2O组分浓度的协同测量展开了研究,分别采用了线性和非线性层析吸收光谱测量模型进行数值仿真研究,分别应用代数迭代重构算法和基于自适应协方差矩阵的进化策略算法,对强病态性的重构问题进行了计算求解。在测量模型中加入了基于平滑先验信息的正则化方法,改善了病态问题的多解性,增强了重构结果的抗噪性。同时,将测量模型及算法应用于双峰分布的多模态火焰中,验证了测量模型及方法的适用性。基于主动激光层析探测的方法受到光学窗口以及光路布置的局限性,一般多用于二维火焰的燃烧诊断。实际中火焰多呈现三维非均匀分布,因此开展了基于被动光场辐射成像高温火焰三维温度场的重构研究。以波动光学的菲涅尔衍射定律和弥散介质辐射传输求解方法为理论基础,建立了适用于高温碳烟火焰的光场卷积成像模型。将火焰的二维光场图像为测量信号,对吸收性火焰和吸收散射性火焰及多峰分布的多模态火焰进行了三维温度重构的数值仿真研究,对温度重构质量的影响因素进行了分析,并结合贝叶斯理论模型,对测量方法的不确定度进行了分析。基于被动光场层析探测对火焰三维温度的测量,需要已知火焰内部的辐射物性参数,但在实际中辐射物性参数是未知的。因此,结合主动激光层析吸收光谱和被动光场辐射成像技术,提出了一种基于主被动层析融合的高温碳烟火焰多物理场协同重建方法。结合多谱段激光层析透射测量信号和火焰自发辐射光场测量信号,建立了基于主被动层析的多场协同重构模型,对高温碳烟火焰的辐射物性场、三维温度场以及气固两相燃烧产物组分浓度场的协同重构进行了模拟研究,并对多种测量信号的随机误差进行了误差传递分析。最后,对基于主被动层析融合的测量模型进行了实验验证。对典型高温碳烟火焰—乙烯扩散火焰的辐射物性场、三维温度场及燃烧产物气固两相产物组分浓度场的协同重构进行了实验研究,并与热电偶测量值进行了对比,验证了主被动层析融合测量系统的有效性。温度重构值与热电偶测量值的最大偏差为50 K,证明了温度测量的精度。将重构得到的辐射物性场、碳烟组分浓度场以及H2O组分分布与相关研究中的测量结果进行对比,对应分布趋势及数量级相一致,证明了测量方法的有效性。

远洪亮[5](2021)在《碳氢燃料燃烧碳烟生成的分子动力学模拟和模型研究》文中研究表明碳烟主要由燃料的不完全燃烧产生,碳烟对环境和人体健康的不利影响以及工业对炭黑生产的需求都需要我们对碳烟生成机理和碳烟模型进行研究。碳烟生成是燃烧过程中最复杂的现象之一,涉及燃烧化学、流体力学、质量热输运和颗粒动力学之间的复杂相互作用,尽管经过几十年的研究,有关碳烟生成仍有许多基础性科研问题没有解决。因此,本文采用分子动力学方法对碳氢燃料燃烧过程中的碳烟生成机理和模型进行研究。论文首先阐明了碳烟对环境和人体健康的危害,介绍了碳烟研究的背景和意义,碳烟研究的实验和测量手段。接着我们对碳烟生成的各个过程和研究进展进行了简要介绍和总结,提出了本论文的两大任务:建立合适的碳烟模型,对碳烟生成进行计算研究;研究多环芳烃(PAHs)之间以及PAH和碳烟之间的相互作用从而揭示碳烟成核和生长的机理。在模型研究方面,论文改进了基于PAH碰撞的成核模型,考虑了更多的PAH参与的成核和凝结,采用模糊数学隶属函数的方法,保证了碳烟级与级的数学平滑过渡,并对不同大小碳烟的氧化碰撞系数进行了修正和参数拟合。我们用改进的成核和氧化模型对乙烯和航空燃料(Jet-Al)火焰的碳烟生成进行了计算,并研究了环境参数,如重力水平改变,对碳烟生成特性的影响。为加速详细机理和详细模型的碳烟计算,将机器学习和深度神经网络(DNN)的方法引入碳烟模型研究。论文从碳烟模型和燃烧模型出发,根据碳烟模型和流体动力学计算的特点,对输入参数进行降维。有些组分对碳烟生成敏感,有些组分直接参与到碳烟的成核、生长和氧化过程中,有些组分与碳烟生成不相关不敏感。通过聚类降维得到了由26个输入参数描述的火焰状态空间。碳烟的数密度随碳烟直径大致符合对数坐标-三次函数分布。由体积分数和描述碳烟分布的四个拟合参数这构成了一个碳烟状态的向量空间。当建立起从火焰状态空间到碳烟描述空间的映射之后,基于质量守恒提出了将碳烟质量还原到碳烟前驱体的方法。论文构建了一个含有4个隐含层的深度神经网络。接着我们构建了 120个算例的样本库,并完成了损失函数的构建。论文分别对比了一个预混滞止火焰和一个对冲火焰的计算结果,DNN模型关于体积分数的预测结果和用详细碳烟模型几乎一致,碳烟数密度也能大致和详细气溶胶模型相符。DNN碳烟模型与35级分级气溶胶模型相比,其计算能够加速8-20倍左右。在机理研究方面,论文利用Fukui指数,分析了六元环PAH及其衍生物、五元环的PAH、共振稳定的PAH自由基(RSR)、PAH氧化中间产物的反应活性。在取代基中,反应活性的顺序是:炔基>烯基>烷基。多环芳烃与乙炔基的反应性与多环芳烃的大小密切相关,多环芳烃越大,乙炔基的反应性越低。对于六元环多环芳烃,乙炔基的位置对反应性影响不大。五元环的出现增强了多环芳烃的反应活性,RSR芳烃的反应活性随多环芳烃粒径的增大而降低。在PAH边缘的氧原子显示出很强的反应性,氧原子显示出非常大的Fukui指数,甚至比相应的芳基乙炔还要活泼。通过使用ReaxFF力场,我们模拟了不同火焰温度下碳烟成核和生长的模拟。在较低的温度下(1000K)较小的PAH无法在1000K左右凝结成簇、聚集成核。当在体系中加入一些较大的多环芳烃时,比如只有三个卵苯的加入,整个体系就能够处于聚集状态,提高了成核温度的极限。在中等火焰温度下(1450K),非键的物理相互作用不足以维持较小PAH的稳定聚集。然而,这些多环芳烃与不饱和脂肪烃之间的化学反应,例如不饱和脂肪烃直接加在PAH的边缘碳原子上实现继续的生长。多环芳烃通过这些支链相互连接,形成用化学键连接的团或簇。在高温的条件下(1750K),由于大量自由基的攻击,PAH失去氢原子,形成自由基。同时,不饱和烃的加入,使PAH实现链的增长,甚至环的增长。五元环甚至七元环的出现使得PAH出现曲面结构。PAH自由基之间的化学二聚,以及芳基与芳基乙炔的结合,使得在这个温度下,迅速成团成簇。较大的簇继续生长,形成初始成核的碳烟。利用拉伸分子动力学方法研究了 PAH的二聚和在碳烟表面凝结过程自由能变化曲线。我们观察到了两种凝结模式。在低温条件下的凝结更倾向于H型,因为这时有更小的自由能。在多数情况下,随着模拟温度的提升,中间会出现V型凝结的情况。多层富勒烯的结构强化了 PAH的凝结,但对自由能的影响并不显着。氢化富勒烯不稳定,且其表面的C-H键将会阻碍PAH在高温条件下在富勒烯表面的凝结。论文从平衡常数的观点出发,分析了凝结和均相成核过程的反应限度。从PAH质量增加的角度出发,凝结过程要比成核更重要。但成核过程为凝结提供了初始质量增加的起点和数密度。论文利用反应力场分子动力学(ReaxFF-MD)对PAH在富勒烯和碳烟表面的凝结进行了模拟,并统计其分子在富勒烯和碳烟表面的凝结情况,进而拟合出在不同温度下的凝结系数。随着温度的升高,PAH的凝结系数明显下降。PAH越大,凝结系数-温度曲线也会随之向右移动。同时,模拟结果表明氮气加入对凝结系数的影响并不显着。

戴宇泽[6](2021)在《热驱动空气除湿脱盐一体化机理与方法》文中提出热带海洋大气具有高温、高湿、高盐雾的特点,一方面影响海岛和船只的居住舒适度,另一方面更会加剧设备及材料的腐蚀。此外,海岛的交通限制使得能源和资源变得尤为宝贵,依靠电力和耗材的传统新风处理技术变得不再经济。基于上述情况,本文从低品位余热利用的角度出发,以空气除湿脱盐一体化为重点研究对象,从空气除湿脱盐一体化机理与方法、关键过程的实验验证、原理样机的设计与测试、基于一体化技术的系统集成与技术验证四个层面,开展低温热驱动空气除湿脱盐一体化机理与实验研究。本文从溶液除湿与湿式盐雾分离的协同作用机制,以及基于同离子效应的混合工质相变分离特性出发,提出了热驱动空气除湿脱盐一体化思路,并对其中水—盐雾一体化吸收过程以及工质再生过程的原理进行了分析讨论。随后本文从系统功能性与综合性能的角度,根据对应的工质物性进行性能分析,给出不同性能指标的权重以及工质的得分情况,最终筛选出LiCl水溶液为空气除湿脱盐一体化流程的优选工质。在一体化机理的指导下,本文进一步提出热驱动空气除湿脱盐一体化方法,并建立由除湿脱盐过程、水分离过程、盐分离过程和水盐平衡过程构成的典型热驱动空气除湿脱盐一体化流程及相应的稳态热力学模型,分别探究了系统在典型工况下的性能、操作参数(除湿脱盐溶液温度、浓度和流量)对热质交换过程的影响,以及关键设计参数(浓溶液流量、稀溶液流量、浓—稀溶液浓度差和结晶温度)对于系统性能的影响,发现盐分离过程最大运行周期取决于结晶温度,其平均能耗比系统热功耗低两个数量级,可基本忽略不计。为进一步验证除湿脱盐过程的可行性并探究其性能,本文设计并搭建了吸收式除湿脱盐机理试验平台并开展实验研究,验证了除湿脱盐一体化技术路线的可行性。为方便获得大气含盐量,本文提出了基于电导率测量的大气盐雾浓度测量方法,并通过实验验证了该方法的可行性。初步实验结果表明,在无外部冷源引入的条件下,除湿协同的空气综合脱盐率可达到82.3%。此外,本文通过小型实验验证了上文提出的关键功能性过程(盐分离过程)的可行性。自此,本文实现了空气除湿脱盐一体化流程全链条的技术验证,为样机的研制和技术验证系统的设计提供了技术保障。在一体化机理与方法的指导下,本文开展空气除湿脱盐一体化原理样机研制工作。针对用户实际需求进行样机流程与热力学参数设计,以及部件与整体的结构与工艺设计;设计并搭建了海洋大气拟系统、除湿脱盐一体化原理样机、冷热源系统以及集控测量与数据采集系统四部分组成的测试平台,对样机的关键过程性能、整体热力学性能、参数调控以及连续运行稳定性等方面开展测试工作。结果表明样机的送风参数随新风参数变化较小,控制系统稳定性得到了验证;新风温度、相对湿度和送风温度能够对样机的能效产生一定的影响却并不显着;样机的总盐雾脱除效率达到73.6%,盐分离模块基本功能能够顺利实现,分离晶体中LiCl含量较低,说明盐分离过程的溶液损失较少,分离效果显着。基于热驱动空气除湿脱盐一体化技术,本文对一体化方法的系统集成进行了研究。本文提出了一种低温热驱动的多功能空气处理系统,该系统通过对低品位热源的深度利用,实现了对空气的降温、除湿和脱盐协同处理;并从系统性能、参数敏感性、系统经济性等角度对系统特性进行评价,为技术验证系统的设计提供指导思路。在此基础上,本文面向某热带海洋气候的海岛环境内的一工业建筑,设计了电—冷—除湿联供系统,总制冷量为333.7 kW,一次能源利用率可达到74.7%,所提供的能源产品满足用户的实际需求。本文基于模拟结果对系统主体设备进行选型,设计并搭建了余热制冷—除湿—脱盐测试系统,在海洋大气环境下对系统中主体设备的实际性能以及设备联合运行稳定性进行了测试。结果表明,该系统主体设备的稳态和动态性能,以及设备联合运行稳定性均达到设计指标要求,系统实现了基于空气除湿脱盐一体化方法的热驱动制冷—除湿—脱盐技术验证。

王肖禾[7](2020)在《聚光太阳能驱动CO2动力循环的系统集成与方法》文中研究说明聚光太阳能热发电是我国首要发展的太阳能发电技术之一,当前聚光太阳能热发电多采用蒸汽朗肯循环,循环初温低、集热面积大,太阳能发电效率低。为实现太阳能热功高效转换,变革现有聚光太阳能热转功动力循环,探索灵活、稳定的太阳能热发电系统,是当前太阳能热发电领域的迫切需求。超临界CO2布雷顿循环的压缩功耗低、循环效率高,利用CO2动力循环取代蒸汽朗肯循环用于聚光太阳能热发电,有进一步提升太阳能热功转换的潜力。本学位论文依托国家重点研发计划项目(No.2018YBT151005)和中国科学院重点部署项目(No.KFZD-SW-418),针对聚光太阳能高效热功转换,开展聚光太阳能驱动超临界CO2动力循环的集成机理、CO2动力循环的系统集成与循环关键过程实验验证等研究工作。基于能量转化过程的热力学特性,构建了太阳能驱动超临界CO2循环的热力学模型,探究系统性能与关键参数的关系,确定系统的集成原则,并针对超临界CO2动力循环进行关键过程实验验证。从工质的物性出发,分析CO2作为循环工质的特点,以此为基础,探究CO2动力循环的性能提升机理与系统集成原则,确定太阳能驱动超临界CO2系统性能与关键参数的关系,为系统参数的选取提供一定的理论依据。并基于超临界CO2动力循环,开展超临界CO2循环透平发电关键过程实验验证,探究高转速透平发电机的稳定性和发电性能。针对聚光太阳能集热过程传热介质的高温不稳定性与辐照的间歇性,利用超临界CO2作为传热介质提升集热温度,通过生物质能与太阳能互补延长运行时间,提出了多能互补的串联型超临界CO2系统,经热力学分析获得该系统的全工况性能,该系统在设计工况的太阳能发电效率为27.85%,具有高效热功转换优势。在该系统中,利用串联型超临界CO2循环与互补供能单元相集成,避免单一超临界CO2动力循环吸热窗口狭窄的影响,充分利用生物质燃烧所释放的热量。通过能量平衡核算与EUD分析探索系统能量损失的原因;通过典型日与全年系统热力性能研究,获得互补系统全工况热力学性能。针对超临界CO2动力循环存在膨胀比低、比功小的问题,构建了以CO2-H2O为工质的动力循环,相比于超临界CO2动力循环,混合工质动力循环通过降低冷凝过程压力提高膨胀比,通过压缩液态工质降低压缩耗功提高压缩稳定性,基于该混合工质循环开展热力学特性研究,其比功与循环效率均高于超临界CO2动力循环。其中,混合工质简单回热循环设计工况的比功比超临界CO2简单回热循环相对提升39%,其循环热效率相对提升12%。通过对混合工质循环太阳能热发电系统进行热力学分析,获得系统在设计工况、典型日和全年的热力性能。为进一步降低混合工质简单回热循环中回热过程不可逆损失,将槽式太阳能集热装置与塔式太阳能集热装置相集成,利用槽式集热装置所聚集的太阳热能弥补回热过程热量不足,提出两级加热混合工质循环太阳能热发电系统,相比于混合工质简单回热循环,通过优化太阳能集热方式,降低太阳能集热过程热损失,太阳能发电效率得以提升。

张卓远[8](2020)在《超临界压力正癸烷水平冷却通道内流动传热数值模拟研究》文中认为超燃冲压发动机为高超声速飞行器的高马赫数飞行给予可能,其飞行中的温度过高是需要解决的几个关键问题之一。主动再生冷却技术通过冷却剂在通道内的流动换热以及裂解吸热对燃烧室进行“再生”冷却。碳氢燃料再生冷却时常常位于超临界压力下,物性和输运参数变化剧烈,加之复杂的化学变化,其流动传热性质非常复杂。因此,利用数值手段对冷却通道中的流动换热进行预测就十分重要。本文以超临界压力水平管内的正癸烷为研究对象,首先建立起计算水平管内流动传热的数值模型,并验证其准确性。然后利用该模型,计算超临界压力水平管内考虑浮升力作用和裂解吸热反应的正癸烷流动传热现象。内容包括:(1)研究实际工况和尺寸的冷却通道中(矩形截面)的流动传热(进行数值模拟研究),主要探究浮升力对正癸烷流动传热的影响及原理。经过研究,二次流动(由浮升力引起)会显着地影响不同位置冷却通道内的流动传热性能;浮升力提升了燃烧室不同位置冷却通道的换热效果,其中受热方向和重力作用方向相同的冷却通道换热性能提升最多;修正的Jackson&Hall经验公式在不考虑浮升力工况下具有较高的精度,但该经验公式不能表征出浮升力对冷却通道壁面对流换热的影响。(2)探究超临界压力下水平圆管内考虑裂解吸热的正癸烷流动换热过程。结果显示,圆管内的浮升力不仅导致圆管上下壁面的温度和热流分配出现明显的差异,由此造成的温度差异也会改变圆管内裂解位置,浮升力一定程度抑制了裂解反应的发生;增大圆管的固体导热系数使得壁面温度分布更加均匀,同时会抑制裂解反应的发生;改变入口速度能够显着地改变流场分布以及传热特性,增大流体入口速度可以抑制圆管内正癸烷裂解反应的发生。

孙志棋[9](2020)在《基于收缩—松弛竞争机制的沥青混合料低温开裂机理研究》文中认为低温开裂是沥青路面常见的三大类病害之一,也是世界性难题,一旦产生不加处置必然诱发严重次生病害,导致道路发生结构性破坏,造成巨大的经济损失。沥青混合料低温开裂是低温收缩、低温松弛和低温破坏三种性能综合作用所引起的,国内外学者对低温性能的表征展开了大量的理论和试验研究,大多研究聚焦在以低温松弛性能或低温破坏性能表征低温性能,导致对沥青混合料低温性能的评价较为片面。因此,低温开裂机理研究是深入且全面地获取沥青混合料低温性能的依据。针对上述问题,本文基于沥青混合料低温开裂机理,系统地研究了环境及材料组成因素对沥青混合料低温性能影响,明确了收缩-松弛竞争关系对其低温性能的作用,考虑沥青混合料黏弹特性,分别实现了对沥青混合料低温松弛性能和低温收缩性能的表征,结合沥青混合料的细观预测模型,量化细观组成及结构对其低温松弛性能和收缩性能的影响,以收缩-松弛在“时间域”内和“空间域”内竞争与低温性能的数理关系诠释沥青混合料的低温开裂机理。为此,本文主要开展了以下研究工作:考虑环境因素对低温开裂的影响,基于广义极值分布模型,分析寒季极端气候的统计特征,指导了试验条件参数的取值,结合环境因素对路面内温度场的分布,确定了研究对象的层位,建立了环境因素中降温速率与沥青混合料低温性能之间的关系;考虑材料组成对低温性能的影响,并结合在役路面使用情况,统一低温性能的评价方法,明确了沥青用量、沥青种类和级配结构对低温性能的影响;从低温开裂机理涉及要素出发,以10种沥青混合料为研究对象,指出收缩-松弛竞争关系决定了其低温性能。基于沥青基材料的黏弹特性,建立黏弹本构与低温松弛性能之间理论关系,实现了对沥青及沥青混合料低温松弛性能的表征,分析了沥青及沥青混合料黏弹特性与低温松弛性能对其低温性能的影响,考虑集料间嵌锁作用与空隙分布特征,基于沥青混合料有效复数模量的细观预测模型,确定了黏弹性嵌锁因子中参数的取值范围,建立了细观模型参数与CT所获取的骨架特征之间关系,量化了沥青混合料细观组成及结构对低温松弛性能的影响。为了深入研究沥青混合料低温收缩特性及其影响因素,借助数字散斑应变测试系统,获取了沥青及沥青混合料的稳态传热下的低温收缩应变,明确了沥青种类与级配类型对沥青混合料低温收缩的影响规律,并分析沥青及沥青混合料低温收缩特性对沥青混合料低温性能的影响;结合细观夹杂理论,通过对比方法优选不同级别分散相材料所适用的细观模型,鉴于粗集料间的相互作用,在优化Mori-Tanaka(MTM)模型参数的基础上统一了不同级配类型沥青混合料的低温收缩应变的预测模型,量化了沥青混合料细观组成及结构对其低温收缩应变的影响;考虑沥青混合料的热物理参数及环境箱内的对流传热特征,通过模拟计算试件表面温度与有效温度,建立了稳态传热与瞬态传热过程中低温收缩应变之间的关系,量化了瞬态传热对低温收缩性能的影响。为了从收缩-松弛竞争机制诠释低温开裂机理,将收缩-松弛竞争分为“时间域”和“空间域”的竞争,在“时间域”内的竞争中,从温度应力的控制方程出发,弥补了既有算法的不足,完成了温度应力与能量累积过程的计算,结合温度应力累积曲线实现对“时间域”内竞争的特征化,分别以强度和能量为低温开裂判据,实现了对沥青混合料低温性能的准确预测,探讨了收缩-松弛在“时间域”和“空间域”竞争的低温开裂机理;构建收缩-松弛竞争指标-单位温度累积应力,以评价低温性能的秩为原则,依据不同温度下的不同指标与低温性能的关系采用逐步型选元法,建立竞争指标与低温性能的数理关系。通过以上研究,揭示了收缩-松弛竞争关系对低温性能的决定作用,提出了沥青混合料低温松弛性能与低温收缩性能的细观预测方法,量化了沥青混合料细观组成及结构对其低温松弛性能和低温收缩性能的影响,建立了收缩-松弛在“时间域”和“空间域”内的竞争与低温性能的数理关系,诠释了收缩-松弛竞争下的低温开裂机理,为抗低温开裂沥青混合料的材料选择与设计提供依据。

胡陈枢[10](2019)在《流化床内流动、混合与反应的多尺度模拟研究》文中研究说明流化床是一种重要的工业反应器,在能源、化工、冶金等领域得到了广泛应用。流化床反应器内存在典型的稠密气固两相流反应过程,该过程具有多态(流动状态)、多尺度特点,并受到多参数(如操作参数、颗粒性质、几何结构等)、多物理场(如流场、传热场、反应场、附加场等)相互耦合作用,从而形成高度非线性的复杂时空演变特征。在流化床研究中,数值模拟能够以较低的成本,快速对不同的几何结构、运行工况进行评估,并以较高精度解析反应器内的气固流动细节,因此得到越来越多的使用。然而到目前为止,各模拟方法的可靠性仍然有待提升,对流化床气固流动规律的认识需要进一步深入。基于上述认识,本文旨在发展多尺度稠密气固两相反应流模拟方法,将CFD-DEM、Coarse-grained CFD-DEM、MP-PIC以及TFM四种主流方法从模拟冷态流动拓展到热态反应过程,对不同尺度流化床内气固流动、传热以及反应多场耦合过程进行预测,并利用一系列实验数据在不同流化床系统内对模型进行检验验证。基于上述方法,作者开展了以下几部分工作:第一部分中通过文献综述,对稠密气固两相流的不同模拟方法、重要子模型(曳力模型、碰撞模型)及其参数在不同流化条件(流态、颗粒类型、床体结构等)下的适用性(准确性、计算效率)进行了系统性评估。第二部分中对冷态流化床内进行了数值模拟研究,围绕介尺度结构(即鼓泡床中气泡与循环床中颗粒团)特性及其影响进行分析。研究了:(1)鼓泡床内不同气压下的埋管磨损行为;(2)循环床提升管内颗粒团时间演化机理与风速的影响。结果揭示了介尺度结构的演化机理与影响机制,反映了其在气固流动与混合中起到的关键作用。第三部分中对实验室热态流化床内的传热、热解、气化与燃烧过程进行模拟研究:(1)探究了喷动床中颗粒碰撞参数对流动与传热的影响,并揭示了其影响机制;(2)考察了鼓泡床生物质快速热解过程中反应颗粒尺寸/密度变化的影响,并对比了不同模拟方法在预测该过程时的异同;(3)研究了鼓泡床煤气化过程中操作参数(粒径、床温)的影响;(4)考察了鼓泡床内煤燃烧过程中二次风条件的影响,并深入分析了床内局部过热区的形成机制。上述研究着重探讨了流动、传热与燃烧过程的相互作用,以及气固混合在上述相互作用中发挥的影响。第四部分中将模拟尺度扩大到了工业尺度流化床,研究了工业300MWe循环流化床燃煤锅炉内的流动、传热与燃烧反应的耦合过程,并考察了给料方式的影响。

二、基于虚拟组分的热物理性质计算方法库(论文开题报告)

(1)论文研究背景及目的

此处内容要求:

首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。

写法范例:

本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。

(2)本文研究方法

调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。

观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。

实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。

文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。

实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。

定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。

定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。

跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。

功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。

模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。

三、基于虚拟组分的热物理性质计算方法库(论文提纲范文)

(1)基于降维和深度学习方法的温度分布重建(论文提纲范文)

摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 课题背景及研究的目的和意义
    1.2 现有温度分布信息获取方法
        1.2.1 温度分布信息计算方法
        1.2.2 温度分布信息测量方法
        1.2.3 现有方法存在的问题
    1.3 数据降维与深度学习方法研究现状
        1.3.1 数据降维方法研究现状
        1.3.2 深度学习方法研究现状
    1.4 主要研究内容
第2章 温度分布重建算法研究
    2.1 燃烧过程数值仿真研究
    2.2 二维温度分布重建算法研究
        2.2.1 基于主成分分析的温度数据重建算法研究
        2.2.2 基于自编码器的温度数据降噪算法研究
        2.2.3 二维温度分布重建算法
    2.3 三维温度分布重建算法研究
        2.3.1 基于塔克分解的温度数据重建算法研究
        2.3.2 三维温度分布重建算法
    2.4 本章小结
第3章 基于数值实验的重建算法验证分析
    3.1 二维温度分布重建分析
        3.1.1 单峰对称温度分布模型重建
        3.1.2 单峰偏置温度分布模型重建
        3.1.3 双峰偏置温度分布模型重建
        3.1.4 三峰偏置温度分布模型重建
    3.2 三维温度分布重建分析
        3.2.1 双峰三维温度分布模型重建
        3.2.2 三峰三维温度分布模型重建
    3.3 本章小结
第4章 基于仿真数据的重建算法验证分析
    4.1 甲烷燃烧值班火焰
    4.2 数值仿真模型设置
    4.3 数值仿真计算结果分析
    4.4 温度分布重建研究数据获取
    4.5 仿真数据重建分析
        4.5.1 二维温度分布重建
        4.5.2 三维温度分布重建
    4.6 本章小结
第5章 重建算法关键参数优化研究
    5.1 二维温度分布重建计算参数分析
        5.1.1 降噪自编码器优化效果分析
        5.1.2 特征向量对初步重建精度的影响研究
        5.1.3 测点数量对初步重建精度的影响研究
        5.1.4 测点布置方式对初步重建精度的影响研究
        5.1.5 二维温度分布重建算法的优化效果分析
    5.2 三维温度分布重建计算参数分析
        5.2.1 核心张量维数对初步重建精度的影响研究
        5.2.2 三维温度分布重建算法的优化效果分析
    5.3 本章小结
第6章 实验数据重建分析
    6.1 实验数据重建前处理
        6.1.1 实验数据重建问题分析
        6.1.2 实验数据重建参数前处理研究
    6.2 实验数据重建结果分析
        6.2.1 实验数据二维温度分布重建分析
        6.2.2 实验数据三维温度分布重建分析
    6.3 实验数据重建计算流程总结
    6.4 本章小结
第7章 结论与展望
    7.1 结论
    7.2 展望
参考文献
攻读博士学位期间发表的论文
攻读博士学位期间参加的科研工作
致谢
作者简介

(2)内旋式移动床低阶煤热解过程机理与产物特性研究(论文提纲范文)

摘要
abstract
1 绪论
    1.1 选题背景与意义
    1.2 低阶煤热解基本原理与影响因素
        1.2.1 低阶煤热解基本原理
        1.2.2 低阶煤热解的影响因素
        1.2.3 低阶煤热解产物调控
    1.3 低阶煤热解技术发展概况
    1.4 颗粒运动特性的研究
    1.5 研究目标和研究内容
        1.5.1 研究目标
        1.5.2 研究内容
2 内旋式移动床反应器内颗粒的运动规律
    2.1 引言
    2.2 反应器内颗粒运动的冷态试验
        2.2.1 试验部分
        2.2.2 结果与讨论
    2.3 反应器内颗粒运动的数值模拟
        2.3.1 离散单元法的基础理论
        2.3.2 颗粒离散元模型的参数标定
        2.3.3 仿真模型的建立及相关参数设置
        2.3.4 反应器内颗粒运动的宏观规律
        2.3.5 颗粒运动的速度分布
        2.3.6 旋转轴转速对颗粒运动的影响
        2.3.7 反应器内颗粒的扩散与混合
    2.4 本章小结
3 内旋式移动床反应器内颗粒的热解模型
    3.1 引言
    3.2 低阶煤热解动力学模型
        3.2.1 实验煤样
        3.2.2 热重实验
        3.2.3 结果与讨论
    3.3 反应器内颗粒床层的传热研究
        3.3.1 反应器内传热过程分析
        3.3.2 壁面和床层颗粒间传热系数
    3.4 反应器内颗粒热解过程数值模拟
        3.4.1 数学模型
        3.4.2 结果与讨论
    3.5 本章小结
4 内旋式移动床热解产物特性研究
    4.1 引言
    4.2 试验部分
        4.2.1 试验煤样预处理
        4.2.2 试验装置及方法
        4.2.3 产物特性的分析表征
    4.3 结果与讨论
        4.3.1 试验系统误差确定
        4.3.2 工艺条件对产物收率的影响
        4.3.3 工艺条件对半焦特性的影响
        4.3.4 工艺条件对半焦结构的影响
        4.3.5 工艺条件对焦油特性的影响
    4.4 本章小结
5 内旋式移动床热解产物调控的中试验证
    5.1 引言
    5.2 试验部分
        5.2.1 试验煤样
        5.2.2 试验装置及方法
        5.2.3 中试装置温度控制系统优化
        5.2.4 产物特性的分析表征
    5.3 结果与讨论
        5.3.1 热解装置温度场的分布
        5.3.2 热解产物产率
        5.3.3 热解产物特性
    5.4 本章小结
6 全文总结与展望
    6.1 总结
    6.2 创新点
    6.3 工作展望
参考文献
附录1 不同半焦的~(13)C-NMR及XRD谱图
附录2 主要符号说明
致谢
作者简历
学位论文数据集

(3)储能材料熔融碳酸盐热物性的分子动力学研究(论文提纲范文)

摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 太阳能及储能方式
    1.2 相变材料
        1.2.1 相变材料的选取
        1.2.2 相变材料的分类
    1.3 熔融盐
    1.4 研究方法
    1.5 国内外研究现状
    1.6 本文研究内容
第2章 分子动力学模拟方法
    2.1 基本原理
    2.2 有限差分法
        2.2.1 Verlet算法
        2.2.2 Leap-frog算法与速度Verlet算法
        2.2.3 Beeman算法
    2.3 体系边界
    2.4 系综
        2.4.1 系综的分类
        2.4.2 系综恒温技术的控制方法
        2.4.3 系综恒压技术控制方法
    2.5 分子力场
        2.5.1 两体势
        2.5.2 多体势
    2.6 宏观参数的统计
        2.6.1 温度统计
        2.6.2 压力统计
    2.7 本章小结
第3章 碳酸钠和碳酸钾纯质热物性的分子动力学模拟
    3.1 建立分子动力学模型
        3.1.1 碳酸钠模型
        3.1.2 碳酸钾模型
    3.2 模拟细节
        3.2.1 势函数
        3.2.2 模拟细节
    3.3 碳酸钠和碳酸钾热物性参数的模拟研究
        3.3.1 密度的模拟研究
        3.3.2 导热系数的模拟研究
        3.3.3 剪切粘度的模拟研究
        3.3.4 扩散性质的模拟研究
    3.4 本章小结
第4章 熔融碳酸盐二元混合物热物性的分子动力学模拟
    4.1 建立分子动力学模型
    4.2 模拟细节
    4.3 二元混合盐热物理性质的的研究
        4.3.1 密度
        4.3.2 导热系数
        4.3.3 粘度
        4.3.4 自扩散系数
    4.4 本章小结
第5章 结论及展望
    5.1 主要结论
    5.2 后期展望
参考文献
致谢

(4)基于主被动层析的碳烟火焰三维温度及组分浓度重构研究(论文提纲范文)

摘要
Abstract
符号表
第一章 绪论
    1.1 课题研究背景及意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 主动式光学层析探测燃烧诊断方法
        1.2.2 被动式光学层析探测的燃烧诊断方法
        1.2.3 病态辐射反问题研究现状
    1.3 本文主要研究内容
第二章 高温碳烟火焰的主被动光热信息获取模型
    2.1 引言
    2.2 弥散介质火焰辐射传输求解模型
        2.2.1 纯吸收弥散介质辐射传输模型
        2.2.2 强散射型弥散介质辐射传输模型
    2.3 主被动层析光热探测信息模型
        2.3.1 基于吸收光谱的主动层析探测信息获取模型
        2.3.2 基于光场辐射成像的被动层析探测模型
    2.4 本章小结
第三章 基于主动光学层析的高温火焰多参数测量
    3.1 引言
    3.2 线性层析吸收光谱的火焰参数测量
        3.2.1 线性层析吸收光谱测量模型
        3.2.2 代数迭代重建算法
        3.2.3 重建结果及讨论
    3.3 非线性层析吸收光谱的火焰参数测量
        3.3.1 非线性层析测量模型
        3.3.2 基于非线性层析吸收光谱的温度及浓度协同重建模型
        3.3.3 自适应协方差矩阵的进化策略算法
        3.3.4 重建结果及讨论
    3.4 本章小结
第四章 基于被动光学层析高温火焰三维温度测量
    4.1 引言
    4.2 基于光场卷积成像的火焰温度测量模型
        4.2.1 基于波动光学的光场卷积成像
        4.2.2 三维碳烟温度场重构模型
        4.2.3 基于测量模型的反问题分析
    4.3 高温碳烟火焰三维温度重构结果及分析
        4.3.1 多模态火焰碳烟温度重构结果
        4.3.2 碳烟温度重构结果的影响因素
        4.3.3 平滑正则化方法对温度重构质量的影响
    4.4 本章小结
第五章 基于主被动层析融合高温火焰多参数场测量
    5.1 引言
    5.2 主被动层析融合的火焰多参数场测量模型
        5.2.1 测量基本原理
        5.2.2 高温火焰辐射物性与三维温度场协同重构模型
        5.2.3 高温碳烟火焰气固两相燃烧产物组分浓度场协同重构模型
    5.3 高温碳烟火焰辐射物性与三维温度场协同重构
        5.3.1 均匀分布的辐射物性场与三维温度场的协同重构
        5.3.2 二维非均匀辐射物性场与三维温度场的协同重构
        5.3.3 三维非均匀辐射物性场与三维温度场的协同重构
    5.4 高温碳烟火焰气固两相燃烧产物组分浓度场协同重构
        5.4.1 高温碳烟火焰碳烟颗粒组分浓度场重构
        5.4.2 高温碳烟火焰气相产物 H_2O 组分浓度场重构
        5.4.3 气固两相协同重构的误差传递分析
    5.5 本章小结
第六章 基于主被动层析融合的乙烯扩散火焰多参数场实验测量
    6.1 引言
    6.2 实验系统及装置
        6.2.1 乙烯共流燃烧器
        6.2.2 热电偶测量系统
        6.2.3 主动层析探测实验系统设备及装置
        6.2.4 被动光场层析探测实验系统设备及装置
    6.3 基于主被动层析融合探测实验系统
        6.3.1 基于主动激光层析探测实验
        6.3.2 基于被动光场层析探测实验
    6.4 实验结果与分析
        6.4.1 不同燃烧实验工况对比分析
        6.4.2 基于主被动层析融合的高温碳烟火焰多物理量场协同重建
    6.5 本章小结
结论
参考文献
攻读博士学位期间发表的论文及成果
致谢
个人简历

(5)碳氢燃料燃烧碳烟生成的分子动力学模拟和模型研究(论文提纲范文)

摘要
Abstract
主要符号说明表
第1章 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 碳烟研究的实验手段
        1.2.1 体积分数的测量
        1.2.2 气相化学的测量
    1.3 碳烟生成的研究现状
        1.3.1 碳烟成核的研究
        1.3.2 碳烟表面生长、颗粒聚结和团聚
        1.3.3 碳烟的氧化和破碎
    1.4 碳烟模型的发展
    1.5 待解决的问题和论文安排
        1.5.1 尚未解决的科学问题
        1.5.2 论文的章节安排
第2章 层流火焰碳烟生成的模型改进及其应用
    2.1 燃料和PAH机理简介
        2.1.1 燃料机理
        2.1.2 PAH的生成机理
    2.2 详细碳烟模型介绍
        2.2.1 PAH-PP模型
        2.2.2 分级气溶胶模型
    2.3 改进的碳烟成核和氧化模型
        2.3.1 成核模型的改进
        2.3.2 氧化模型的改进
    2.4 乙烯、航空煤油扩散火焰碳烟生成研究
        2.4.1 模型和方法
        2.4.2 温度场分布
        2.4.3 层流乙烯/空气扩散火焰的碳烟生成结果分析
        2.4.4 层流Jet-Al/空气扩散火焰的碳烟生成
    2.5 微重力下层流火焰碳烟生成研究
        2.5.1 微重力碳烟生成研究简介
        2.5.2 模型和方法
        2.5.3 重力对火焰结构及温度场的影响
        2.5.4 重力对碳烟前驱体及其分布的影响
        2.5.5 碳烟质量增加各个过程分析
        2.5.6 PAH在碳烟表面凝结的重要性
        2.5.7 碳烟直径的变化
        2.5.8 微重力下碳烟生成特征总结
    2.6 本章小结
        2.6.1 本章主要结论
        2.6.2 模型的不足
第3章 从多环芳烃到碳烟成核的分子动力学模拟
    3.1 PAH的反应活性分析
        3.1.1 密度泛函理论的简单介绍
        3.1.2 反应活性分析的基本理论
        3.1.3 含炔基、烯基、烷基官能团的芳烃反应活性
        3.1.4 含有五元环的PAH及共振稳定的PAH自由基反应活性
        3.1.5 含氧官能团的PAH反应活性
        3.1.6 利用Fukui指数理解PAH反应的发生
    3.2 反应力场的分子动力学
        3.2.1 分子动力学和力场概述
        3.2.2 基于ReaxFF力场的分子动力学
    3.3 基于ReaxFF力场的火焰温度下碳烟生成的分子动力学模拟
        3.3.1 模拟设置
        3.3.2 低温下的非均相成核
        3.3.3 中温下碳烟生长的模拟
        3.3.4 高温下碳烟成核及生长的模拟
    3.4 本章小结
第4章 PAHs与碳烟的物理相互作用
    4.1 自由能计算
        4.1.1 自由能微扰理论简介
        4.1.2 热力学积分方法简介
        4.1.3 非平衡近似方法
    4.2 拉伸分子动力学介绍
    4.3 PAH二聚及其与富勒烯和碳烟的相互作用
        4.3.1 研究对象和模拟设置
        4.3.2 PAH二聚过程
        4.3.3 PAH在富勒烯表面的凝结
        4.3.4 PAH在多层富勒烯和氢化富勒烯表面的凝结
    4.4 PAH二聚及在其在碳烟表面凝结的稳定性分析
        4.4.1 稳定温度上限
        4.4.2 稳定平衡分析
        4.4.3 PAH在不同温度下凝结的ReaxFF-MD的验证
    4.5 PAH在富勒烯与碳烟表面凝结的凝结系数研究
        4.5.1 凝结系数研究的理论基础
        4.5.2 芘在富勒烯C_(540)表面的凝结系数研究
        4.5.3 PAH在碳烟表面凝结的凝结系数研究
    4.6 本章小结
第5章 基于深度学习的碳烟生成模型
    5.1 机器学习介绍
        5.1.1 机器学习的基本原理
        5.1.2 深度神经网络基本概念
        5.1.3 机器学习平台介绍
    5.2 输入参数的降维
        5.2.1 主成分分析方法降维
        5.2.2 聚类方法降维
        5.2.3 碳烟模型输入参数的选择
    5.3 深度神经网络的碳烟模型构建
        5.3.1 从火焰状态空间到碳烟描述空间
        5.3.2 数据预处理
        5.3.3 质量守恒
        5.3.4 DNN模型及参数选择
        5.3.5 Dropout方法介绍
    5.4 样本构建
        5.4.1 Chemkin软件
        5.4.2 火焰样本构建
    5.5 模型测试与分析
        5.5.1 损失函数构建
        5.5.2 优化算法
        5.5.3 碳烟的预测结果
        5.5.4 模型适用范围
        5.5.5 计算时间对比
    5.6 本章总结
第6章 总结与展望
    6.1 主要结论
    6.2 主要创新点
    6.3 研究展望
参考文献
致谢
作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果

(6)热驱动空气除湿脱盐一体化机理与方法(论文提纲范文)

摘要
Abstract
符号说明表
第1章 绪论
    1.1 课题背景及意义
    1.2 国内外研究动态
        1.2.1 溶液除湿技术发展现状
        1.2.2 除雾技术发展现状
    1.3 本文研究目的和内容
第2章 热驱动空气除湿脱盐一体化机理与方法
    2.1 空气除湿脱盐一体化机理
        2.1.1 水—盐雾一体化吸收过程的原理
        2.1.2 工质再生过程的原理
        2.1.3 工质筛选原则
    2.2 空气除湿脱盐一体化方法
        2.2.1 空气除湿脱盐一体化流程的建立
        2.2.2 一体化流程的热力学模型
        2.2.3 一体化流程的性能分析
    2.3 本章小结
第3章 除湿脱盐一体化关键过程研究
    3.1 除湿脱盐机理实验平台的设计
        3.1.1 除湿脱盐机理实验平台的参数设计
        3.1.2 除湿脱盐机理实验台的结构与工艺设计
    3.2 除湿脱盐过程实验探究
        3.2.1 实验内容与方法
        3.2.2 实验结果讨论
    3.3 本章小结
第4章 除湿脱盐一体化样机的研制
    4.1 除湿脱盐一体化原理样机的设计
        4.1.1 设计任务与目标
        4.1.2 除湿脱盐一体化样机的流程及参数设计
        4.1.3 除湿脱盐一体化样机的结构与工艺设计
    4.2 样机测试平台的设计
        4.2.1 样机测试平台的总体设计
        4.2.2 测试平台分系统结构与参数设计
    4.3 原理样机的试验研究
        4.3.1 样机的测试内容与方法
        4.3.2 样机测试结果讨论
    4.4 本章小结
第5章 基于除湿脱盐一体化方法的多功能空调系统集成研究
    5.1 低温热驱动的多功能空气处理系统
        5.1.1 系统流程
        5.1.2 系统建模
        5.1.3 系统评价指标
    5.2 低温热驱动的多功能空气处理系统性能研究
        5.2.1 系统性能分析
        5.2.2 系统参数敏感性分析
        5.2.3 系统经济性分析
    5.3 本章小结
第6章 热驱动制冷—除湿—脱盐系统的设计与测试
    6.1 电—冷—除湿联供系统的设计
        6.1.1 设计任务与目标
        6.1.2 系统的流程与热力参数设计
        6.1.3 系统主体部件选型
    6.2 余热制冷—除湿—脱盐系统的测试
        6.2.1 余热制冷—除湿—脱盐测试系统设计与建设
        6.2.2 系统的测试内容与方法
        6.2.3 系统的测试结果讨论
    6.3 本章小结
第7章 结论
    7.1 论文主要研究成果
    7.2 论文主要创新点
参考文献
致谢
作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果

(7)聚光太阳能驱动CO2动力循环的系统集成与方法(论文提纲范文)

摘要
abstract
符号说明表
第1章 绪论
    1.1 课题背景与意义
    1.2 超临界CO_2动力循环及关键部件研究概况
        1.2.1 超临界CO_2动力循环研究概述
        1.2.2 超临界CO_2动力循环的应用
        1.2.3 超临界CO_2发电系统性能提升方法研究现状
        1.2.4 超临界CO_2动力循环关键部件研究进展
    1.3 聚光太阳能热发电技术研究概况
        1.3.1 太阳能聚光集热技术
        1.3.2 太阳能互补发电技术研究进展
        1.3.3 聚光太阳能超临界CO_2热发电系统的研究现状
    1.4 本文主要研究内容和拟解决的关键科学问题
第2章 太阳能驱动CO_2动力循环的热力学模型研究
    2.1 概述
    2.2 CO_2工质的热物性分析
        2.2.1 CO_2与H_2O、空气的物性比较
        2.2.2 CO_2工质的不可压缩性
        2.2.3 CO_2-H_2O二元混合工质
    2.3 CO_2动力循环性能提升机理
        2.3.1 超临界CO_2循环性能提升的热力学分析
        2.3.2 CO_2混合工质循环性能提升的热力学分析
    2.4 太阳能驱动CO_2系统的集成原则与思路
        2.4.1 太阳能驱动超临界CO_2系统评价指标
        2.4.2 太阳能驱动超临界CO_2系统性能分析
    2.5 本章小结
第3章 基于太阳能驱动超临界CO_2循环的系统研究
    3.1 概述
    3.2 耦合高温蓄热的间冷再热超临界CO_2系统热力性能研究
        3.2.1 间冷再热超临界CO_2系统集成思路和系统描述
        3.2.2 系统设计参数及热力性能评价准则
        3.2.3 太阳能驱动超临界CO_2循环全工况性能分析
    3.3 超临界CO_2透平发电关键过程实验验证
        3.3.1 超临界CO_2透平发电关键过程对循环性能影响
        3.3.2 超临界CO_2透平发电关键过程实验
    3.4 本章小结
第4章 基于太阳能—生物质驱动超临界CO_2循环的互补系统研究
    4.1 概述
    4.2 基于太阳能与生物质互补的串联型超临界CO_2系统热力学研究
        4.2.1 太阳能与生物质能互补的串联型超临界CO_2系统结构
        4.2.2 系统设计参数与热力性能评价准则
        4.2.3 系统热力性能分析
        4.2.4 系统初步经济性分析
    4.3 本章小结
第5章 CO_2-H_2O混合工质循环热力学分析
    5.1 概述
    5.2 混合工质循环系统热力特性规律
        5.2.1 混合工质循环运行参数影响分析
        5.2.2 混合工质循环热力性能分析
    5.3 两级加热混合工质循环
        5.3.1 两级加热系统的集成思路
        5.3.2 两级加热系统的热力性能分析
        5.3.3 混合工质电导率的测量
    5.4 本章小结
第6章 结论
    6.1 论文主要成果
    6.2 主要创新点
参考文献
致谢
作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果

(8)超临界压力正癸烷水平冷却通道内流动传热数值模拟研究(论文提纲范文)

摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 研究背景
    1.2 研究目的与意义
    1.3 超临界压力下的碳氢燃料及其特性
        1.3.1 冷却剂物性参数性质
        1.3.2 冷却剂的替代模型
        1.3.3 超临界压力碳氢燃料热裂解以及传热
    1.4 超临界压力碳氢燃料传热研究现状
        1.4.1 超临界压力下圆管内碳氢燃料流动与传热
        1.4.2 超临界压力下矩形冷却通道内碳氢燃料传热
    1.5 本论文的出发点和研究内容
        1.5.1 本文的出发点
        1.5.2 本文的研究内容
2 数值计算模型与验证
    2.1 引言
    2.2 数值计算方法
        2.2.1 控制方程
        2.2.2 湍流模型
        2.2.3 化学动力学模型
        2.2.4 物性计算方法
        2.2.5 边界条件与初始条件
        2.2.6 数值离散方法
    2.3 计算模型准确性
        2.3.1 物性验证
        2.3.2 湍流模型计算流程
        2.3.3 流动传热过程的裂解化学反应验证
        2.3.4 超临界压力流体水平管内浮升力计算模型验证
    2.4 本章小结
3 超临界压力正癸烷水平矩形冷却通道内流动传热过程研究
    3.1 引言
    3.2 计算模型与说明
    3.3 考虑浮升力时燃烧室不同位置冷却通道流动传热特性
        3.3.1 CaseA冷却通道(燃烧室上侧)
        3.3.2 CaseB冷却通道(燃烧室下侧)
        3.3.3 CaseC冷却通道(燃烧室左侧)
        3.3.4 冷却效果评估
    3.4 壁面热流密度的影响
    3.5 Nusselt经验公式在考虑浮升力时的适用性以及研究意义
    3.6 本章小结
4 超临界压力正癸烷水平圆管冷却通道内裂解传热数值模拟研究
    4.1 引言
    4.2 物理模型与计算说明
    4.3 超临界压力碳氢燃料圆管内裂解传热影响因素以及机理分析
        4.3.1 浮升力对碳氢燃料裂解换热的影响及机理
        4.3.2 固体导热系数对考虑浮升力燃料裂解换热的影响及机理
        4.3.3 入口速度对考虑浮升力燃料裂解换热的影响及机理
    4.4 本章小结
5 结论与展望
参考文献
攻读硕士学位期间发表学术论文情况
致谢

(9)基于收缩—松弛竞争机制的沥青混合料低温开裂机理研究(论文提纲范文)

摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 课题背景和意义
    1.2 国内外研究现况
        1.2.1 沥青混合料的低温开裂机理
        1.2.2 沥青混合料低温性能的表征方法
        1.2.3 沥青混合料低温性能的影响因素
        1.2.4 沥青混合料细观力学模拟研究
        1.2.5 沥青混合料低温抗裂性能研究
        1.2.6 国内外文献综述的简析
    1.3 主要研究内容及技术路线
        1.3.1 主要研究内容
        1.3.2 技术路线
第2章 沥青路面温缩开裂的影响因素分析
    2.1 试验材料及基本性能
    2.2 环境因素对沥青混合料低温性能的影响
        2.2.1 基于寒区气候统计的环境因素特征描述
        2.2.2 环境因素对沥青路面温度场的影响
        2.2.3 不同环境因素下的沥青混合料低温性能
        2.2.4 环境因素与沥青混合料低温性能的联系
    2.3 沥青混合料的材料组成对其低温性能的影响
        2.3.1 沥青用量对低温性能的影响
        2.3.2 沥青种类与级配类型对低温性能的影响
    2.4 沥青混合料低温开裂的决定因素
        2.4.1 收缩-松弛性能与低温性能的关系
        2.4.2 竞争关系对低温性能的决定作用
    2.5 本章小结
第3章 沥青混合料低温松弛特性研究
    3.1 线性黏弹基本理论
        3.1.1 线性黏弹本构
        3.1.2 时间-温度等效原理
        3.1.3 连续松弛时间谱的确定
        3.1.4 利用连续松弛时间谱确定离散时间谱
    3.2 沥青、沥青胶砂及沥青混合料的线性黏弹表征
        3.2.1 沥青线性黏弹的表征
        3.2.2 沥青胶砂线性黏弹的表征
        3.2.3 沥青混合料线性黏弹的表征
    3.3 沥青混合料低温松弛性能的表征
        3.3.1 基于黏弹本构对沥青混合料松弛试验过程的计算
        3.3.2 沥青混合料长、短时松弛性能的表征
        3.3.3 沥青黏弹特性及松弛性能对低温性能的影响
        3.3.4 沥青混合料黏弹特性及松弛性能对低温性能的影响
    3.4 沥青混合料细观组成及结构和松弛性能的关系
        3.4.1 沥青混合料细观组成的模型参数确定
        3.4.2 传统有效模量预测方法的缺点及修正
        3.4.3 基于细观力学沥青混合料有效复数模量的预测
        3.4.4 沥青混合料细观结构对松弛性能的影响
    3.5 本章小结
第4章 沥青混合料低温收缩特性研究
    4.1 沥青及沥青混合料低温收缩特性的表征
        4.1.1 低温收缩特性基本指标的关系
        4.1.2 沥青及沥青混合料低温收缩试验方法
        4.1.3 沥青的低温收缩特性对低温性能的影响
        4.1.4 沥青混合料收缩特性对低温性能的影响
    4.2 沥青混合料细观组成及结构对其低温收缩特性的影响
        4.2.1 基于细观力学沥青混合料低温收缩预测模型
        4.2.2 沥青混合料基体相的低温收缩预测
        4.2.3 沥青混合料低温收缩的预测
        4.2.4 沥青混合料细观结构对低温收缩的影响
    4.3 瞬态传热对沥青混合料低温收缩性能的影响
        4.3.1 沥青混合料热物理参数的确定
        4.3.2 沥青混合料瞬态传热与稳态传热间的关系
    4.4 本章小结
第5章 沥青混合料收缩-松弛竞争下的低温开裂机理
    5.1 沥青混合料收缩-松弛性能“时间域”内的竞争
        5.1.1 温度应力算法存在的缺点
        5.1.2 温度应力控制方程的变量统一
        5.1.3 温度应力及虚累积应变能密度的计算
        5.1.4 基于温度应力及能量累积过程量化竞争特征
    5.2 沥青混合料收缩-松弛在“时间域”内竞争的低温开裂机理
        5.2.1 沥青低温开裂机理
        5.2.2 沥青混合料的低温开裂机理
    5.3 沥青混合料收缩-松弛在“空间域”内竞争的低温开裂机理
        5.3.1 在沥青种类间的竞争
        5.3.2 在级配类型间的竞争
    5.4 收缩-松弛竞争关系与沥青混合料低温性能的数理关系
        5.4.1 不同温度不同指标与低温性能的关系
        5.4.2 收缩与松弛竞争指标的构建
        5.4.3 收缩-松弛竞争指标与低温性能的关系
    5.5 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果
致谢
个人简介

(10)流化床内流动、混合与反应的多尺度模拟研究(论文提纲范文)

致谢
摘要
Abstract
术语表
第一章 绪论
    1.0 流化床研究背景
    1.1 流态化基本原理
    1.2 稠密气固两相流数值模拟方法
    1.3 流化床模拟研究现状
        1.3.1 研究对象从简单到复杂
        1.3.2 模拟与工程应用紧密结合
        1.3.3 重视介尺度现象
        1.3.4 重视气固混合
    1.4 本文研究的主要内容
    参考文献
第二章 稠密气固两相反应流模拟方法与模型
    2.0 前言
    2.1 数学模型
        2.1.1 气相控制方程
        2.1.2 固相控制方程
        2.1.3 气固相间动量作用
        2.1.4 颗粒碰撞模型
        2.1.5 传热模型
        2.1.6 多物理模型
        2.1.7 插值方法
    2.2 结论
    参考文献
第三章 气固流化床多尺度模拟方法综述
    3.0 前言
    3.1 模拟方法评估
        3.1.1 方法准确性
        3.1.2 方法计算效率
    3.2 模型与参数敏感性
        3.2.1 曳力模型
        3.2.2 碰撞模型与参数
        3.2.3 多粒径流化床模拟方法评估
    3.3 结论
    参考文献
第四章 加压鼓泡流化床中埋管磨损机理研究
    4.0 前言
    4.1 研究方法
    4.2 研究工况
    4.3 模型验证
    4.4 埋管对流化特性的影响
    4.5 操作压力对时均气固流动的影响
    4.6 颗粒床内循环特性
    4.7 压力对颗粒拟温度的影响
    4.8 埋管磨损分析
    4.9 结论
    参考文献
第五章 循环床提升管中颗粒团时间演化机理研究
    5.0 前言
    5.1 研究工况
    5.2 模型验证
    5.3 气固流动特征
    5.4 颗粒团时间演化机理
    5.5 表观气速的影响
    5.6 结论
    参考文献
第六章 喷动床内流动与传热过程中颗粒碰撞属性敏感性分析
    6.0 前言
    6.1 研究工况
    6.2 模型验证
    6.3 颗粒碰撞属性的影响
        6.3.1 恢复系数影响
        6.3.2 摩擦系数影响
        6.3.3 滚动摩擦系数影响
    6.4 壁面效应
    6.5 颗粒碰撞属性对传热的影响
    6.6 结论
    参考文献
第七章 生物质快速热解反应器内缩粒模型与操作条件影响
    7.0 前言
    7.1 研究方法
    7.2 研究工况
    7.3 模型验证
    7.4 反应器内整体气固特性
    7.5 缩粒模型参数影响
    7.6 表观气速的影响
    7.7 刚度系数影响
    7.8 结论
    参考文献
第八章 欧拉-欧拉与欧拉-拉格朗日方法预测流化床内反应过程的比较研究
    8.0 前言
    8.1 研究工况
    8.2 模型验证
    8.3 反应器内整体气固特性
    8.4 生物质颗粒运动
    8.5 生物质颗粒传热
    8.6 反应产物预测
    8.7 结论
    参考文献
第九章 基于粗粒化方法的鼓泡床气化反应模拟研究
    9.0 前言
    9.1 研究方法
    9.2 研究工况
    9.3 模型验证
    9.4 反应器总体气固特性
    9.5 操作参数对气化过程影响
        9.5.1 化学反应空间分布
        9.5.2 气体混合
        9.5.3 固相混合
    9.6 结论
    参考文献
第十章 鼓泡床内煤燃烧过程二次风条件的影响
    10.0 前言
    10.1 研究方法
    10.2 研究工况
    10.3 模型验证
    10.4 煤燃烧过程的时空特性分析
    10.5 二次风条件的影响
    10.6 结论
    参考文献
第十一章 大型循环流化床反应器的MP-PIC模拟
    11.0 前言
    11.1 循环床煤气化过程
        11.1.1 研究工况
        11.1.2 模拟验证
        11.1.3 粒径分布对模拟结果的影响
    11.2 300MW循环流化床锅炉模拟
        11.2.1 研究工况
        11.2.2 反应模型
        11.2.3 模型验证
        11.2.4 气固流动特性
        11.2.5 燃烧过程
        11.2.6 给煤方式的影响
    11.3 结论
    参考文献
第十二章 全文总结与展望
    12.0 全文总结
    12.1 本文主要创新点
    12.2 工作展望
    参考文献
攻读博士学位期间发表论文及其他成果
    一、SCI收录论文
    二、EI收录论文
    三、会议论文
    四、在投/已完成SCI论文
    五、作为主要参加者参加的国家级和省部级项目
    六、获得奖项

四、基于虚拟组分的热物理性质计算方法库(论文参考文献)

  • [1]基于降维和深度学习方法的温度分布重建[D]. 陈敏鑫. 华北电力大学(北京), 2021(01)
  • [2]内旋式移动床低阶煤热解过程机理与产物特性研究[D]. 白效言. 煤炭科学研究总院, 2021(01)
  • [3]储能材料熔融碳酸盐热物性的分子动力学研究[D]. 赵熙然. 东北电力大学, 2021(09)
  • [4]基于主被动层析的碳烟火焰三维温度及组分浓度重构研究[D]. 史景文. 哈尔滨工业大学, 2021
  • [5]碳氢燃料燃烧碳烟生成的分子动力学模拟和模型研究[D]. 远洪亮. 中国科学院大学(中国科学院工程热物理研究所), 2021(02)
  • [6]热驱动空气除湿脱盐一体化机理与方法[D]. 戴宇泽. 中国科学院大学(中国科学院工程热物理研究所), 2021(02)
  • [7]聚光太阳能驱动CO2动力循环的系统集成与方法[D]. 王肖禾. 中国科学院大学(中国科学院工程热物理研究所), 2020
  • [8]超临界压力正癸烷水平冷却通道内流动传热数值模拟研究[D]. 张卓远. 大连理工大学, 2020(02)
  • [9]基于收缩—松弛竞争机制的沥青混合料低温开裂机理研究[D]. 孙志棋. 哈尔滨工业大学, 2020(01)
  • [10]流化床内流动、混合与反应的多尺度模拟研究[D]. 胡陈枢. 浙江大学, 2019(03)

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基于虚拟元件的热物性计算方法库
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