国家自然科学基金(50706016)
- 作品数：21 被引量：51H指数：3
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- 相关机构：江苏大学新加坡国立大学江苏省流体机械工程技术研究中心更多>>
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- 相关领域：动力工程及工程热物理电气工程更多>>
- MTPV系统中热光电能量转换的数值分析被引量：3
- 2010年
- 为研究微热光电系统中辐射表面和光电池表面间的能量传输特性,构建了能量转换的物理数学模型。模型中辐射表面采用矩形结构的碳化硅片,光电池选择锑化镓,并考虑辐射表面温度分布的不均匀性和空间辐射角系数。通过改变辐射器表面温度分布、光电池温度以及两者之间的距离等参数,计算各种情况下的电池效率和功率密度,分析这些参数对它们的影响规律,得出如下结论:间距增大,可显著降低功率输出,但对电池效率影响不大,距离每增加1mm,电池效率仅减小0.24%;电池温度升高,电池效率和功率密度均呈现出线性关系逐渐递减;混合气流量从600mL/min提高至1800mL/min,功率密度可提高216.7mW/cm2。
- 唐爱坤潘剑锋薛宏杨文明李晓春段炼
- 关键词：微热光电系统光电池功率密度
- 点火提前角对天然气转子发动机燃烧过程的影响被引量：13
- 2014年
- 以火花点燃式转子发动机为研究对象,建立了相应的湍流和燃烧模型,实现了发动机工作过程的动态模拟。在此基础上,计算得到了转子发动机缸内流场、温度场的演变及火焰传播过程,并计算分析出了不同点火提前角对缸内燃烧过程的影响。计算结果表明:燃烧室内部涡流对火焰传播起着积极的加速作用,点火时火花塞位于涡流区到单向流的过渡区域最好。随着转子运动,涡流会因燃烧室容积减小而受到挤压并消失,在涡流消失时刻一定的情况下,为了充分利用涡流的作用时间,应该适当地增大点火提前角。在计算工况下,当点火提前角为47°时,发动机的燃烧效率和气缸内压力峰值均最高,并且NO x的排放较少。此研究为其他不同工况下,转子发动机的最佳点火提前角的确定提供了理论参考依据。
- 范宝伟潘剑锋陈瑞刘杨先唐爱坤王谦
- 关键词：工程热物理点火提前角燃烧过程
- 极限尺寸平板式微热光电系统的构建及性能评估
- 2012年
- 针对平板式微热光电系统,通过合理的分析和计算,给出了系统的一个极限尺寸以及相应的工作性能。研究过程中,系统完整的能量转换单元包括一个燃烧室、两个过滤层、两片光电池以及一个冷却通道,采用实验和计算分析相结合的方法,确定了各个部件的极限尺寸和相互位置,单元三个方向的总体尺寸分别为10 mm×8 mm×2.5 mm。随后通过建立的能量转换计算模型,对该尺寸下单元的各个性能参数进行计算,当氢氧混合气流量为1500 mL/min时,具体性能数据为:单元电能输出为3.51 W、总效率为1.74%、功率密度达到了17.55 W/cm^3,这充分论证了平板式微热光电系统充当微机械装置电源的可能性。
- 唐爱坤潘剑锋薛宏杨文明邵霞
- 关键词：微热光电系统能量转换工作性能
- 微平板式燃烧室内催化燃烧的试验研究被引量：2
- 2011年
- 采用催化材料铂加工的微平板燃烧室,与碳化硅材料加工的微平板燃烧室在相同条件下进行了试验对比,分析了不同流量、不同当量比和不同燃烧室尺寸条件下催化燃烧对微燃烧性能的影响。试验结果表明,同样流量下,采用催化燃烧时的外壁面测点温度均比采用无催化的碳化硅燃烧室的高,且温度分布更均匀;不同于无催化的碳化硅燃烧室,铂加工的燃烧室在当量比为1时内部燃烧已经比较充分;催化燃烧能提高微尺度燃烧的稳定性,扩展燃烧极限。
- 潘剑锋吴庆瑞薛宏万彦辉周俊
- 关键词：微尺度微燃烧室催化微燃烧
- 微尺度燃烧过程中传热准则数分析被引量：3
- 2011年
- 在微尺度条件下,由于对流传热和燃烧过程耦合发生在很小的范围内,因此微燃烧室内部的对流换热问题比较复杂。根据微燃烧室内部流动、传热和燃烧过程模拟计算的结果,采用无量纲分析方法,计算出表征距入口x处各通道截面平均对流换热强度的努塞尔数Nux,并分析入口参数对Nux的影响。对多组计算结果进行多元回归拟合,最终得到各截面平均Nux与雷诺数Rex、普朗特数Prx和无量纲变量θ之间的函数表达式。
- 潘剑锋周俊唐爱坤邵霞薛宏
- 关键词：微尺度燃烧
- 亚毫米通道内的氢氧预混合燃烧被引量：3
- 2011年
- 在亚毫米尺度,尺寸效应带来散热损失的激增和燃烧驻留时间的急剧减少,使燃烧室内预混合气的着火和燃烧条件恶化.针对碳化硅材质的亚毫米矩形燃烧室,改变混合气的流量和当量比,测出了不同高度燃烧室内氢氧预混合气的着火界限分布,并通过燃烧室外壁面和出口温度的测量,分析得出亚毫米通道内氢氧预混合燃烧的特性.结果表明,亚毫米尺寸与常规尺寸相比氢氧预混合气的稀燃界限明显升高,但仍能在一定条件下实现稳定燃烧;测试条件下,外壁面温度随氢气流量的增加而升高,但燃烧的充分性降低;少量的过量氧气能提高外壁面的温度,并使温度分布更均匀;由于导热系数较高,碳化硅材质的燃烧室外壁面温度分布比石英材质的要更均匀.
- 潘剑锋周俊段炼李德桃薛宏唐爱坤
- 关键词：燃烧预混合
- 微尺度催化燃烧过程中传质准则数分析
- 2012年
- 在微尺度燃烧过程中,由于在很小的范围内各种中间组分和燃烧产物的传质和传热过程以及化学反应过程相耦合,因此微燃烧室内部的对流传质问题比较复杂。基于金属Pt壁面催化微燃烧室的模拟结果,分析了燃烧化学反应过程中组分OH的浓度梯度、传质和流动过程的计算结果,并结合无量纲分析法,推导出传质准则数舍伍德数Sh的数学表达式,通过OH的截面平均Shx去表征微燃烧过程中空间气相反应的变化,并分析入口参数对Shx的影响及空间气相反应与表面催化反应之间的抑制作用。
- 周俊潘剑锋卢青波唐爱坤邵霞
- 微TPV系统中多孔介质燃烧室的数值模拟被引量：2
- 2009年
- 为优化燃烧室的设计,提高微热光电系统的整体效率和工作性能,建立了颗粒填充型多孔介质燃烧室.通过试验验证,应用Fluent软件对多孔介质结构的微燃烧室进行数值模拟,分析孔隙率、氢氧体积混合比和流量比等因素对燃烧室性能的影响.模拟结果表明,采用多孔介质结构可以改善燃烧室的燃烧性能,燃烧室在多孔介质孔隙率为0.52,氢氧体积混合比为2∶1,入口流量为200mL/min时燃烧效率较高,有利于微热光电系统稳定高效地工作.
- 潘剑锋张会峰李德桃薛宏
- 关键词：微热光电系统微燃烧室多孔介质数值模拟
- 微通道内气体库埃特流动的DSMC模拟被引量：1
- 2013年
- 在不同马赫数和努森数条件下,采用DSMC方法对微通道库埃特流动进行直接模拟。结果表明:近壁处速度滑移随着Kn数的增加而增大,增加壁面平移速度将会导致板间的气体温度和压力随之显著增加。在过渡流区,气流速度的增幅受到Kn(努森)层的抑制,在接近自由分子流区后逐渐分布均匀;通道内温度和压力呈现中间高、近壁区域低的分布,在流动趋向自由分子流时,通道内温度和压力分布趋向均匀。
- 邵霞潘剑锋薛宏王谦唐爱坤
- 关键词：微通道库埃特流动DSMC方法
- 平板式MTPV系统中燃烧若干影响因素的试验被引量：7
- 2009年
- 平板式微热光电(MTPV)能源系统采取全新的亚毫米平板式燃烧室取代以往的圆柱式,对应的面容比的增加将提高燃烧室壁面的能量输出,从而提高系统的能量密度.针对石英玻璃材质的平板式燃烧室,改变氢气流量、氢氧混合比以及平行板间夹缝距离等,进行燃烧试验,测试了外壁面和出口的温度,进而分析几种因素的影响规律.结果表明,在一定条件下,亚毫米平板式微燃烧室能克服壁面能量损失激增而带来的着火困难和火焰淬熄等问题,能够实现稳定燃烧.合理选择工况参数,可以提高燃烧室温度和优化温度分布,提升系统工作性能.
- 薛宏段炼潘剑锋唐爱坤李德桃杨文明
- 关键词：微热光电系统温度分布能量密度
