一、微尺度热质输运问题的理论研究（论文文献综述）
饶登宇[1]（2020）在《基于多孔介质孔隙尺度的溶质运移及传热过程的SPH模拟研究》文中指出多孔介质中溶质运移和热传导及其耦合效应的研究是环境岩土工程中的一个重要课题。传统的研究方法一般基于表征体元尺度,这一研究视角忽略了多孔介质最本质的孔隙结构特征,存在局限性。而基于孔隙尺度的观点,将孔隙的结构组成以及孔隙空间内发生的物理过程与介质的宏观特性联系起来,可更清晰地认识多孔介质溶质运移及热传导的物理本质。本研究基于光滑粒子流体动力学（SPH）发展了一种孔隙尺度的仿真实验方法,致力于揭示多孔介质的孔隙结构特征与其宏观溶质运移及传热特性的联系。多孔介质中的溶质运移和传热过程主要涉及到机械弥散、溶质扩散和热传导过程,控制因素分别为弥散度、迂曲度和有效导热系数。论文聚焦多孔介质内孔隙结构组成变化对上述三个参数的影响,重点研究弥散度、迂曲度和有效导热系数随孔隙结构特征参数的变化规律,并结合孔隙尺度仿真实验得到的相关规律,进一步建立便于工程应用的宏观数学模型。主要研究内容包括:（1）采用SPH方法求解描述孔隙水运动的纳维斯托克斯方程,以及描述溶质扩散和热传导过程的二阶抛物线型扩散方程,实现对孔隙尺度物理现象的模拟。并结合SPH特点,提出重构多孔介质数字模型的三维建模方法,提出考虑介质湿化和冻结状态的模拟方法。围绕弥散度、扩散迂曲度和有效导热系数,设计了恒流速粘性流体渗透仿真实验、土柱溶质非稳态扩散仿真实验和多相介质稳态热传导仿真实验。将计算结果与解析解进行对比,验证仿真实验的准确性。（2）弥散度、迂曲度和有效导热系数均与多孔介质的孔隙结构特征有密切联系。本文充分发挥数值实验优势,对实验条件和介质特征进行精准控制,通过大量的仿真实验结果,揭示弥散度、扩散迂曲度和有效导热系数与其他孔隙特征参数之间的规律。重点探究或检验了弥散度与速度差、迂曲路径差、孔隙率和迂曲度等的相关规律,迂曲度与颗粒形态、维度、孔隙率和比表面积等的相关规律,以及有效导热系数与孔隙率、饱和度和冻结率的相关规律。（3）结合仿真实验得到的参数规律,对相关算法和模型提出改进方法和创新思路。为描述含裂隙多孔介质的对流弥散作用,提出了两流区模型的简化解析式。为建立片层介质的迂曲度与片层倾角和颗粒尺寸的联系,提出了一种基于迂曲路径概率分布的几何迂曲度模型。此外,为描述非饱和多孔介质在湿化和冻结过程中导热系数的变化规律,通过在常温导热系数模型的基础上引入导热系数与冻结率的关系,建立了适用于冻结土的导热系数模型,并应用于冻土的水-热耦合问题。
陈婷婷[2]（2020）在《盐溶液与湿空气间能质迁移行为微观机理研究》文中研究指明卤盐溶液具有吸湿性可用来去除空气中的水分,其依赖于水蒸气分压力差驱动除湿,且可利用太阳能、余热、废热等再生,因此节能效果显着,在空气调节领域的应用前景广阔。溴化锂和氯化锂溶液作为常用吸湿剂,与湿空气之间的热质交换是决定除湿/再生效果的关键过程。尽管大量实验研究工作已经准确揭示了动力学参数变化时溶液除湿/再生过程的热质传递特性,但热力学参数对传质过程的影响尚未有统一的认识,目前发展的传质系数关联式型式不统一,对设备开发以及性能评估造成了困难;且传质强化手段有限,机理研究欠缺。因此,本文采用分子动力学模拟与实验研究相结合的方法揭示了盐溶液与湿空气之间能量、质量输运过程的机理,为发展强化传质新方法以及建立统一的传质系数关联式型式奠定基础。具体研究内容与结果如下:首先,为保证分子动力学模拟的准确性,优选了适合描述浓溶液中粒子间相互作用的全原子力场;继而对比了平衡态时盐溶液与湿空气构成的气液两相系统界面层及液相体相特征。分别统计了粒子数目密度分布、径向分布函数、氢键分布、水分子取向和离子周围水分子取向,反映了气液两相系统的结构和主导相互作用;分析了溶液温度和浓度对水分子扩散系数和界面层厚度的影响,进而得出了界面层传质阻力的变化。结果表明溶液温度越高,浓度越低,水分子、锂离子和卤素离子在界面法向的分布越均匀,界面层中的总粒子数越多。离子的出现大大抑制了氢键的形成,常用浓度的溴化锂和氯化锂溶液中氢键不占主导作用。在液相体相,水分子偶极方向等概率随机分布,而在界面层中,水分子偶极方向倾向于略微指向气侧。锂离子周围水分子的偶极方向完全背对锂离子,卤素离子周围的水分子仅一个氢原子更靠近卤素离子,且锂离子近距离内的水分子数目比卤素离子多,故锂离子的离子-偶极相互作用强于卤素离子。由于粒子数目密度分布差异,界面层中水分子扩散系数在界面法向的分量远小于在界面切向的分量,但两者都大于水分子在液相体相的扩散系数;随着溶液浓度升高,界面层厚度与界面层水分子平均扩散系数的比值显着上升,这意味着界面层传质阻力的增大。其次,为研究溶液除湿/再生过程的分子迁移行为,分子动力学模拟了溴化锂溶液与空气之间能量、质量输运的非平衡过程,获得了溶液温度、浓度、干空气密度以及空气中水蒸气密度对输运过程的影响,讨论了分子迁移行为对质量、能量输运的贡献。追踪水分子的轨迹发现,水分子从空气侧向溶液侧迁移的过程可发生吸收、反射和置换行为,其中反射包括界面反射和气相空间反射;水分子从界面层向空气中迁移的过程可发生释放、反射和置换行为。净水分子输运量应同时考虑吸收、释放、反射和置换四种行为,宏观除湿和再生均是这四种行为的综合结果。空气中水蒸气密度的提高主要增加了水分子吸收量而干空气密度的提高则主要增加了水分子反射量;同比例提高空气中所有组分的密度可显着增加水分子净吸收量,因为吸收量的增加比例远大于反射量的增加比例。四种输运行为的直接温度效应研究显示水分子的界面反射对净质量输运量无贡献但对净能量输运量有贡献,水分子的吸收和释放对净质量输运量和净能量输运量皆有贡献。水分子的迁移行为研究有益于从微观角度认识盐溶液与湿空气间的耦合热质传递以及传质性能的提升。然后,定量分析了输运水分子与盐溶液-空气系统中各组分之间的相互作用大小;为判断溶液中水分子、锂离子和卤素离子产生相互作用的大小,提出了累积相互作用概念,并建立了相互作用大小与水分子取向之间的关联。结果表明,空气中氮气和氧气分子与被吸收水分子之间的吸引相互作用极小,不考虑气相空间反射时,其对水分子从空气向溶液迁移过程的阻碍作用微弱。非平衡吸收过程中溶液中各组分产生吸引相互作用的大小顺序与平衡态时不同;在平衡态时,液相中单个锂离子与水分子之间的平均吸引相互作用最大,其次为单个卤素离子与水分子之间的平均吸引相互作用;而对非平衡吸收过程,在吸收初始阶段,水分子刚进入界面层时,溶液中单个卤素离子与被吸收水分子之间的平均吸引相互作用最大,这是因为被吸收水分子刚进入界面层时,有至少一个氢氧键朝向溶液侧的概率超过了80%,随着吸收过程的进行,被吸收水分子向液相体相扩散并调整围绕离子的取向,锂离子产生的吸引相互作用大大提升,结果逐渐向平衡态时转变。溶液中各组分与被释放水分子之间的吸引相互作用大小顺序与吸收时基本相同,吸引相互作用在释放过程阻碍水分子向空气的运动但在吸收过程促进水分子向溶液的运动。这为调整水蒸气分子偶极方向以及离子分布可能强化传质提供了理论支撑。最后,为研究传质速率快慢的影响因素,类比化学反应,采用伞形抽样方法得出了不同溶液温度和浓度时水分子从液相体相经过界面层进入空气过程中的自由能势能面。发现水分子释放过程有巨大的自由能垒而水分子吸收过程几乎没有自由能垒,这意味着宏观溶液再生过程的传质系数远低于除湿过程。随着溶液温度的升高以及溶液浓度的降低,水分子释放过程自由能垒降低,即再生过程传质系数升高。开展了溴化锂溶液降膜除湿/再生实验研究,发现在传质驱动力数值相同时,除湿过程传质系数仍远高于再生过程,且再生过程传质系数随溶液温度的增加和溶液浓度的减小而显着增大,与通过自由能垒变化预测的结果一致。用自由能垒准确预测了宏观中卤盐溶液与空气之间传质系数大小的规律,阐述了传质过程强弱变化的机理,为发展统一的传质系数关联式型式奠定了基础。
李思宁[3]（2020）在《典型非牛顿流体微通道强化传热特性及机理研究》文中研究指明小型化、集成化和便携化成为当代工业的主导方向,高度微型化和集成化的电子设备往往会在其微尺度内部元件区域内释放大量的热量,可能导致设备的功能失效,因此亟需发展有效手段来提高设备的换热能力。本文的核心思想是引入非牛顿流体在微通道内所表现出的独特流动特性以增强微尺度换热能力,通过选取适合于微尺度流动的典型非牛顿流体作为工作介质,并耦合其它方法例如复杂通道结构、脉动流和声表面波等励起非牛顿流体独特的流动性质,基于此研究了非牛顿流体和其他方法耦合时对微尺度换热效果的影响及其机理。基于主被动相结合的强化换热思想,本文研究了四种不同类型的强化传热方式,具体如下:首先,基于被动强化换热思想,本文实验研究了蛇形微通道内两种典型非牛顿流体的流动传热特性及其机理。实验中牛顿流体为蔗糖溶液,两种典型非牛顿流体为粘弹性流体（聚氧化乙烯PEO溶液）和假塑性流体（羧甲基纤维素纳CMC溶液）。实验结果表明:在维森贝格数Wi=2.4～53.69范围内,粘弹性流体PEO溶液的摩擦阻力系数较CMC溶液和蔗糖溶液显着增加;在相同的格雷兹数（Gz）下,Nusselt数（Nu）较牛顿流体具有显着的增加,表现出了明显的强化传热效果。通过压降特性分析,粘弹性流体强化传热的主要机理为在大Wi下粘弹性流体在蛇形微通道内产生了弹性不稳定和弹性湍流流态,该混沌流态促进了换热强化。随后,通过数值模拟分析了复杂微通道内非牛顿流体流动换热特性和机理。微通道热沉选用歧管式微通道（MMC）和传统微通道（TMC）,非牛顿流体选用幂律流体。数值模拟结果表明:与牛顿流体流动相比,假塑性流体的剪切稀变特性诱发歧管式微通道内的流动产生二次流,从而显着提高传热效率并改善热沉温度分布的均匀性。其次,基于主动强化换热思想,数值模拟研究了脉动流对歧管式微通道热沉中的流动换热特性的影响。脉动流分别选用了随时间呈方波、正弦波和半正弦波式变化的流动。结果表明:与稳态流动相比,入口脉动流动能显着提高通道的整体换热性能;在三种脉动入口条件中,正弦波脉动流动的换热性能最优。通过流场分析发现,脉动流的引入使得流动一直处于未发展流态,促进了通道内二次流或反向流的生成,从而提高了微通道传热性能。最后,为了进一步探索简单通道强化传热技术,数值模拟研究了声表面波驻波（SSAW）对矩形微通道热沉换热特性的影响和机理。结果表明:引入声表面波驻波能极大提高矩形微通道的整体传热性能。声表面波参数对矩形微通道换热性能的影响主要归因于单位面积内输入的声表面波波能,即通道面积越小或施加完整的声表面波驻波个数越多（波长越小）。声表面波强化换热的机理在于声涡流的出现和声流引起的热边界层的破坏。当引入假塑性流体,其剪切稀变特性使流体的粘度在声涡流产生后逐渐减小,流动的阻力也随之减小。在声表面波能量相同的情况下,假塑性流体工况中的声涡流可以获得更高的流速,以及更高的对流换热效率。综上,本文对典型非牛顿流体在微通道内传热特性及其耦合脉动入口流动和声表面波对传热过程影响的规律开展了一系列研究,探讨了不同类型强化换热方式的机理。本文探索适合于微型化设备的高效换热方法,为今后非牛顿流体强化换热在实际工程中的应用奠定基础和具有指导性意义。
蒋玉婷[4]（2020）在《多孔材料在低温流体管理中的毛细性能与绝热性能研究》文中指出随着低温流体在航空航天、医疗及超导领域的广泛应用,低温流体管理技术越发重要。在航天领域,低温推进剂的低沸点与低表面张力等物理性质和恶劣的空间环境使得低温推进剂管理技术面临诸多挑战,引起国内外各个研究机构针对低温推进剂管理技术开展多项实验与理论研究。低温推进剂管理技术为涉及低温推进剂液体获取与蒸发量控制的总体技术,在低温推进剂液体获取与蒸发量控制技术中,多孔材料因具有高机械强度、高渗透性和绝热等优良特性作为其核心元件,引起了表面材料与热质输运等领域的广泛关注,而如何准确表征多孔材料的毛细性能与绝热性能,并获得相关条件对毛细性能与绝热性能的影响机制是目前多孔材料应用于低温推进剂管理技术的关键难题之一。鉴于此,本文首先以超亲水泡沫铜为研究对象,系统研究了表面结构、工质种类及蒸发对多孔材料毛细性能的影响,为易挥发工质提出了一种可准确表征多孔材料毛细性能参数的方法,然后将该表征方法应用于低温推进剂液体获取装置内多孔材料的毛细性能研究中,系统评价了其综合毛细性能。同时,对应用于低温推进剂蒸发量控制技术的多孔材料的绝热性能展开实验与理论研究,深入分析了环境湿度对其绝热性能的影响机理。主要开展的研究工作如下:（1）超亲水泡沫铜的制备与结构表征以60、80及100目泡沫铜为基底,采用化学氧化方法制备超亲水泡沫铜,通过显微观察与座滴法等实验方法和理论分析对超亲水泡沫铜与普通泡沫铜的关键物性参数（表面微观形貌、润湿性及孔隙率）进行了系统的表征,研究了表面处理与微观几何结构等因素对结构特性的影响。（2）易挥发工质在超亲水泡沫铜的毛细性能研究基于红外热像测试方法实验研究了不同工质（乙醇与水）在超亲水泡沫铜与普通泡沫铜的毛细上升过程,结合不同的毛细上升理论模型,通过数据处理获得了毛细性能因子（渗透率与有效毛细半径之比）等毛细性能参数,通过对比不同工质在同一目数超亲水泡沫铜的毛细性能因子,发现易挥发工质的蒸发对毛细性能参数表征有一定影响,不可忽略,在此基础上,为易挥发工质提出了一种可准确获得毛细性能参数的方法,并采用该方法系统研究和分析了表面结构与工质种类对超亲水泡沫铜毛细性能的作用规律,发现超亲水泡沫铜与普通泡沫铜的毛细性能之间具有较大差异,当目数为60和80目时,相比于普通泡沫铜,超亲水泡沫铜均表现出更佳的毛细性能,且与热管等两相传热装置内常用的吸液芯结构相比,超亲水泡沫铜具有更优良的综合毛细性能,在热质输运领域具有较大的应用潜力。（3）筛网通道式液体获取装置内多孔材料的毛细性能研究筛网通道式液体获取装置是实现未来深空探测任务的关键低温推进剂液体获取技术,且其核心元件为多孔材料荷兰斜纹编织网（DTW:Dutch Twill Weave）,故以DTW200×1400、325×2300及400×2800为研究对象,对其毛细性能展开系统研究。通过显微观察、座滴法与排液法等实验手段与理论计算方法对DTW的关键物性参数（表面微观形貌、润湿性及孔隙率）进行系统表征与分析,其中,通过不同测试手段得到的孔隙率参数具有良好的一致性,且与已有研究结果之间的偏差不超过15%,充分验证了所得孔隙率参数的准确性。在此基础上,以乙醇与丙酮为工质,对其在三种DTW经丝方向的毛细上升过程进行实验研究,并采用提出的易挥发工质表征多孔材料毛细性能参数的方法,对三种DTW经丝方向的毛细性能进行综合评价。通过对不同工质在不同蒸发强度下测试得到的毛细性能参数进行比较分析,并与现有研究结果相对比,证实了所得DTW毛细性能参数的准确性,并进一步说明了该毛细性能参数获得方法的合理性。同时,分析比较表面结构、工质种类及蒸发强度对DTW毛细性能的影响,发现:在不同工质与不同实验环境的测试条件下,在DTW200×1400、325×2300及400×2800中,每英寸/平方英寸DTW内经纬丝数目越多,DTW的渗透率、等效毛细直径及综合毛细性能（渗透率与等效毛细直径之比）越小,DTW200×1400的综合毛细性能最佳;同时,对于易挥发工质,蒸发可降低其在DTW上的毛细上升速度及平衡高度,因此对筛网通道式液体获取装置,有必要采取措施减小低温推进剂的蒸发,以保证该装置的正常工作性能,为筛网通道式液体获取装置的设计与选型提供了重要的理论依据。（4）常压复合多层绝热材料绝热性能研究为使复合多层绝热材料更好地应用于低温推进剂蒸发量控制技术,开展了常压不同环境湿度下复合多层绝热材料绝热性能的实验与理论研究,深入分析环境湿度对复合多层绝热材料绝热性能的影响机理。常压环境下,环境湿度对复合多层绝热材料绝热性能的影响不可忽略,当环境湿度从43%增大到83%时,复合多层绝热材料的表观热导率增加13.07%,绝热性能明显下降,且由于多层绝热材料与聚氨酯泡沫在复合多层绝热材料的安装顺序与各自内部结构上存在差异,环境湿度增大对多层绝热材料绝热性能的削弱作用更为显着,是复合多层绝热材料绝热性能降低的主要原因;基于干空气与凝结水/冰并联热阻的常压逐层传热模型与实验结果吻合良好,改进了现有常压多层绝热材料的传热模型,并结合该模型分析了湿度对多层绝热材料绝热性能的作用机理。
黄超[5]（2020）在《介孔二氧化硅颗粒材料的双重孔隙导热特性研究》文中研究指明介孔二氧化硅颗粒作为典型的双孔分布材料,凭借其优异的理化性质以及可控的微观结构,在能源、化工、建筑、环保、医药等诸多领域具有极大的应用价值。而材料内部的热质传递规律研究是该类材料的开发和推广应用的重要基础。本论文从实验测量与理论模拟两方面研究了介孔二氧化硅热物性的影响因素,深入探究其双重孔隙结构的导热机理。通过Material Studio软件构建了 MCM-41颗粒的孔道单元体,并采用晶体优化和退火冷却对模型进行修正,所得结果经过XRD技术绘制的小角度衍射图谱验证分析,证实其介孔孔隙稳定存在。同时基于分子动力学理论,由Green-Kubo公式计算得到固相骨架沿不同方向的热导率分量。模拟数据表明由于介孔二氧化硅的孔径与孔壁尺度较小,接近其内部声子运动的平均自由程,故颗粒微尺度效应突出,强化了材料整体的绝热性能,且孔径越大,孔隙率越高,其相关作用效果越显着。在实验研究中,本文选取MCM-41与SBA-15两种介孔二氧化硅为样品,采用透射电子显微镜、场发射扫描电镜以及低温氮气吸/脱附法等测量装置,对介质颗粒的微观结构进行表征。并且通过可控式温度压力调节系统,测量了0～30MPa以及25～550℃的环境变化下的材料有效导热系数。实验结果显示MCM-41与SBA-15具有均匀有序的六方介孔孔隙,比表面积极高且理化性质稳定,常规状态时堆积孔隙率极高。同时介孔颗粒热导率表现出与环境温度和压力较大的相关性。当测量环境在低真空段时,材料热导率极低,随着气氛压力的增加而增加,尤其在100Pa～0.1MPa的范围内变化速率达到最大。之后在更高的压力下,热导率仍存在上升趋势。除此之外,材料导热能力与实验温度呈正相关,即环境温度越高,其有效导热系数越大。为了进一步分析双重孔隙结构对介孔二氧化硅热质传递过程的影响,本文采用并联形式构建了理论导热系数计算模型,并通过上述实验数据验证了模型的合理性与准确性。根据相关推论可知,微观结构的差异对双孔分布材料的热导率具有极大的影响。其中孔隙率的增加通常使得介质导热能力降低,其主要原因在于材料内部的气相热导率上升小于固相热导率的削减,然而此过程存在一个极小点,继续增大孔隙率会导致辐射作用的强化,材料导热系数开始上升。同时颗粒粒径与BET比表面积也是重要的影响因素之一,研究表明粒径越大,介孔比表面积越小,材料的有效热导率越高。
王新[6]（2020）在《微孔隙内甲烷水合物降压分解中热质传递机理数值模拟》文中研究表明天然气水合物已经被我国国务院列为新矿种,其低温高压的赋存环境和复杂多变的分解特性导致了对其开采的困难性。目前为止,降压开采法是海洋天然气水合物试采所采用的唯一方法。甲烷水合物的降压分解是一个多相多组分的流体流动传热传质问题,涉及到孔隙通道内部固相冰与水合物分解之间的相互作用。孔隙尺度下天然气水合物分解的微观特性、水合物分解过程中的微尺度效应、结冰和融冰效应、传质限制效应以及孔隙通道内的流体流动和水合物分解效应之间的耦合关系等科学问题的解决,是突破水合物分解基础理论局限,从而推动开采技术进步的关键。本文针对上述科学问题开展了孔隙尺度下甲烷水合物分解微观特性数值研究,探究了微孔隙内甲烷水合物降压分解的微观特性和机理,提出了模型中考虑相间传热和微尺度效应的必要性,明晰了结冰和融冰效应对水合物分解的具体影响以及三者之间的相互作用,揭示了传质限制效应对水合物分解微观机理的主导作用以及传质限制效应、结冰效应、融冰效应、水合物分解效应四者之间的耦合关系。主要工作如下:首先,基于甲烷水合物的基本属性和现有分解模型调研结果的综合对比,提出并验证了包括固态甲烷水合物相、气态甲烷相、液态水相、固态冰相和甲烷水合物组分、甲烷组分、水和冰组分的四相三组分的微孔隙内甲烷水合物降压分解数学模型,模型中引入了相间传热、冰相和滑移流,并据此提出了水合物分解过程中的微尺度效应,为全文研究微孔隙内水合物分解微观特性建立了理论依据。其次,基于构建的和验证过的数学模型,对真实的、较大的微孔隙网络切片内甲烷水合物降压分解时的微尺度效应进行了模拟探究,对无冰相和冰-水合物共存的情景分别探讨。研究发现:温度、压力、水合物相平衡压力、各相的体积分数、冰相的分布、水合物的分解速率和水与冰之间的质量传递速率等重要参数都受到了微尺度效应的严重影响,印证了在模型中考虑微尺度效应的必要性。基于冰-水合物共存的情景,提出了结冰和融冰效应（冰相效应）。再次,基于对微孔隙网络内甲烷水合物分解时微尺度效应的研究,将研究对象从孔隙网络转换到局部微孔隙处,针对冰-水合物共存条件下水合物的降压分解进行了探究,考虑了赋存水合物的微孔隙内可能存在的三种流动方向。探讨了结冰和融冰效应与水合物分解效应三者之间的耦合作用。研究结果表明:冰相的存在,增加了水合物分解进程的复杂性。冰的生成速率在微孔隙的死端（终端）附近较大,冰生成的同时也会伴随其他位置冰的融化,冰相的分布取决于两者共同作用的结果。在结冰初期,冰的生成促进了水合物的分解,增加了局部位置的压力,为这些位置水合物的二次生成和孔隙的瓦解变形提供了源动力。冰量足够大时将延缓、限制水合物的分解。冰相是否促进水合物的分解在一定程度上取决于当前位置冰的量。微孔隙内热量的变化主要依赖于水合物的分解吸热、冰的生成放热、冰的融化吸热、流体流动换热,其变化受到了结冰和融冰效应的严重影响。三种流态中微孔隙边界都为出口时,结冰和融冰效应对温度、压力、剩余甲烷水合物质量以及热量变化的影响最为严重。此外,水合物分解过程中其表面附近会聚集水和甲烷气,这种聚集状态在冰相存在时尤为复杂,据此本文又提出了传质限制效应,明确了模型改进的必要性和进一步研究传质限制效应的必然性。最后,在当前模型的基础上引入水层对甲烷水合物分解过程中质量传递的限制作用,结合水合物分解驱动力的基础理论,探究了局部微孔隙内甲烷水合物降压分解时的传质限制效应,并对无冰相和冰-水合物共存的情景分别探讨。研究表明:冰相存在与否,水合物分解时都存在传质限制效应。无冰相时,水合物在相对较高的温度下分解,传质限制效应对水合物分解驱动力的影响较大,导致了甲烷气的累积生成量、微孔隙内的热量传递等相关结果受到较大影响的必然性。冰-水合物共存条件下,水合物分解驱动力由结冰、融冰和传质限制效应三者共同主导。冰的存在在一定程度上弱化了传质限制效应。
刘呈威[7]（2019）在《城市通风空气热污染物输运与动力学特性》文中指出随着我国城市化的日益发展,城市人口不断增多、城市交通和工业废气排放量增大,城市空气环境不断恶化;城市建筑周围的微气候空气环境直接影响居民呼吸健康,充分理解城市建筑周边微气候空气、热与污染物输运机制有利于找到改善城市居民呼吸环境、保障城市居民呼吸健康的有效途径或方法。籍此,本文从城市内部街区空气环境热质输运过程结构、城市交通工业废气排放引发光化学反应生成的二次气态污染物扩散机制、内陆城市湖泊与城市热岛环流耦合特征等多个方面开展了相关基础科研工作。街区是城市人居环境中热与污染物输运迁移的基础载体,城市空气环境问题在人类活动频繁的街区中尤为明显。为此本文从城市基本组成单元街区入手,基于流体动力学方法对城市街区峡谷中的流体流动及热和污染物的输运迁移及积聚特性进行研究,选取了代表大多数现代城市中心总体形态典型高宽比为W/H=1.0的街区峡谷模型,建立热和污染物耦合输运模型,创造性的引入流函数、热函数和质函数的等值线可视化地来表征城市街区峡谷中热质输运过程,同时将街区峡谷通风通过参数化后的ACR（换风量）、HRR（热去除率）和PRR（污染物去除率）来评价街区峡谷的通风流动效率及热质输运特性,揭示了城市街区峡谷中气流与热浮升力在迎风、背风面的相互作用的机理,掌握了街区峡谷中热质输运转变过程。对于街区峡谷内污染物,主要来源于交通尾气的排放,而这些污染物大多数存在化学反应性,为了探究存在光化学反应下的气态污染物在城市街区峡谷中的迁移扩散规律,建立气态污染物的NOx-O3光化学反应模型耦合CFD方法对城市街区峡谷内存在反应性污染物扩散规律进行研究,发展了RNG k-?湍流模型首次探究光化学反应下的气态污染物在不同交通尾气排放量大小和排放位置的迁移扩散规律,掌握在空气环境更为实际的情况下城市街区峡谷区域交通尾气NOx排放源对于光化学反应以及气态污染物扩散迁移的影响。然后将研究尺度从街区峡谷扩展到城市单元,城市化的快速发展使城市土地利用慢慢朝着工业、建筑用地发展,导致城市绿地面积以及城市水体面积的急剧减少,而城市下垫面结构对城市空气环境有着举足轻重的作用。为了探究在城市化进程中城市下垫面结构特别是典型内陆湖城市湖泊水体对城市空气热环境的影响,先通过观测实验来探测湖泊水体结构对城市环境的影响,然后发展出城市热岛-湖风环流数值模型,发现了在典型内陆湖城市湖泊面积不变的情况下,城市热岛羽流的偏移量会随湖泊与城市中心距的增大而减小;在城市与湖泊中心距不变的情况下,城市热岛羽流的偏移量随湖泊面积的增大而增大。可见湖泊水体下垫面结构对城市空气环境有着显着影响。本文从城市街区环境自身热质输运机理的研究开始,进而深化到城市街区峡谷更为实际的光化学反应下的污染物输运规律的探究,最后扩展研究尺度到城市单元探究城市下垫面结构（内陆城市典型的湖泊水体结构）对城市空气环境的影响。为了解决城市空气环境的问题不仅仅要研究城市基础单元街区峡谷中的热质输运过程,充分掌握其流动传热机理,也需要研究街区峡谷更为实际的光化学污染下的污染物扩散迁移过程,这样可以从城市基础单元层面上出发更好的治理以及防治空气热污染物的传播,为城市街区中的热质输运提供指导,然后结合我国基本国情,创新性的针对国内大部分典型内陆湖城市的湖泊水体结构,有效利用城市自身的下垫面结构优势去营造更为舒适的城市热质输运环境,为改善城市环境提供新的思路,为环境污染的综合治理提供科学依据和理论基础。
张龙艳[8]（2019）在《微尺度下流体的流动换热及核化沸腾的分子动力学研究》文中研究指明随着微纳技术的高速发展,微尺度下流体的流动换热及相变在微纳系统和器件的设计与应用中备受关注,是制约微纳系统能量转换、存储及输运的关键科学问题。目前,尺度微细化导致流体热质传递过程中产生的新问题和新现象仍未能被很好的揭示与应用,有待开展进一步的深入研究。由于实验手段和理论研究很难从分子层面揭示粒子间复杂相互作用,分子动力学方法成为探索微观尺度现象与机理的有效手段。因此,本文借助分子动力学方法研究微尺度下流体热质传递过程的影响机制。从构建微尺度单相流体的传热模型入手,揭示微尺度固液温度边界的物理本质;进一步研究单相流体流动与换热的耦合关系,探索微尺度受限空间内流体的新现象。在单相流体流动换热的研究基础上,开展流体核化相变的研究。分别从受限空间内流体核化与固体壁面上薄液膜的核化沸腾的角度出发,剖析微尺度流体核化相变的影响机制。研究结果为微纳系统及器件的设计制造与性能优化提供具有指导意义的重要信息。针对微尺度固液界面温度边界问题,研究不同浸润性微通道内液体的传热过程,分析尺寸效应对固液界面热阻及温度阶跃的影响。界面热阻随微通道尺寸的变化可分为两个阶段,即小尺寸微通道的单调递增阶段和大尺寸微通道的恒定值阶段。这两个阶段的微通道尺寸过渡阈值受固液作用强度与壁面温度的共同作用:减弱壁面浸润性,过渡阈值向大尺寸区域迁移。相较于低温壁面,高温壁面处的过渡阂值更大。增加微通道尺寸,固液界面温度阶跃呈单调递减趋势,致使壁面温度边界和宏观尺度下逐渐符合。探究非对称浸润性纳米通道内流动换热的耦合机制,以氩流体作为流动工质,建立泊肃叶流动的物理模型。对于无流动的热传导过程,流体内部热流由近热壁区向近冷壁区传递,称为正向传热。对于有流动的非对称浸润性系统而言,粘性耗散效应使得流体温度升高,且固液界面处产生非对称速度滑移与温度阶跃。通过调控速度滑移和温度阶跃的耦合作用,实现流体内部温度分布与热流传递的控制。一方面,减弱热壁面的浸润性,流体内部正向温度梯度增大,强化了流体内部正向传热。另一方面,通过控制参数的组合匹配,实现流体内部温度反转现象,获得流体内部由正向传热到逆向传热的转换,包括:（1）保持热壁面的超亲水性不变,减弱冷壁面的浸润性;（2）保持热壁面的超亲水性与冷壁面的疏水性不变,增大流体原子的驱动力;（3）保持热壁面的超亲水性与冷壁面的疏水性不变,降低热壁面温度。研究结果为热敏感性纳米器件的制造提供新思路。考察纳米受限空间内流体的核化相变行为,建立壁面浸润性与初始流体状态控制的汽泡核化机制分区图。受限空间内的流体核化模式分为四类,当流体初始密度ρ>0.8ρsat（ρsat为饱和液体密度）时,呈现无汽泡核化模式;当流体初始密度ρ≤0.8ρsat时,随着壁面浸润性的减弱,分别呈现均质核化、异质核化及Leidenfrost现象三种核化模式,其中固液势能参数β=0.3和β=0.7为不同核化模式的过渡阀值。均质核化与Leidenfrost相变体系呈对称性分布。而异质核化模式导致体系发生对称性破缺现象,且核化位置具有明显的随机性。开展均质固体壁面上薄液膜核化沸腾模拟研究,揭示微尺度薄液膜核化特性的影响机制。从核化动力学特性的角度出发,增强壁面浸润性和增大液膜厚度,导致近壁区流体内部迅速累积大量能量,促进核化沸腾的快速发生,缩短汽泡起始核化等待时间,增大汽泡生长速率。从核化沸腾难易程度的角度出发,增强壁面浸润性,起始核化沸腾所需的表观过热度随之增加,此结果明显区别于经典核化理论中“疏水壁面易于产生汽泡”的论述。然而,考虑微尺度界面效应后,起始核化沸腾所需的有效过热度随壁面浸润性的增强呈减小趋势。增加液膜厚度,起始核化沸腾所需的表观过热度增大,有效过热度却减小,使得微尺度下薄液膜的核化沸腾呈现明显的尺寸相关性。基于微尺度界面效应及近壁区流体的温度线性分布特征,建立微尺度核化理论模型。研究结果阐明了流体核化沸腾规律在微尺度与宏观尺度之间的区别与联系,两者在本质上是相互统一的。构建异质固体壁面上薄液膜相变的分子动力学模型,揭示原始滞留汽核对核化沸腾的微观促进机理及非均匀壁面浸润性与纳米结构的竞争机制。疏水纳米凹腔产生原始滞留汽核。疏水性纳米凹腔壁面的起始核化温度为1.09ε/kB,比亲水性纳米凹腔壁面的低0.04ε/kB。对于疏水性纳米凹腔,原始滞留汽核引起汽液界面的类活塞效应。纳米凹腔的疏水性越强,类活塞效应越强,使得凹腔内部压力增大,缩短起始核化等待时间,但是对汽泡生长速率的影响几乎忽略不计。对于亲水性纳米凹腔,当纳米凹腔的接触角大于18°时,光滑壁面浸润性起主导作用,首个汽泡在光滑壁面处产生。当纳米凹腔的接触角小于18°时,纳米结构起主导作用,汽泡仅在纳米凹腔内形成。
刘欣[9]（2019）在《中国物理学院士群体计量研究》文中研究表明有关科技精英的研究是科学技术史和科学社会学交叉研究的议题之一,随着中国近现代科技的发展,中国科技精英的规模逐渐扩大,有关中国科技精英的研究也随之增多,但从学科角度进行科技精英的研究相对偏少;物理学是推动自然科学和现代技术发展的重要力量,在整个自然科学学科体系中占有较高地位,同时与国民经济发展和国防建设密切关联,是20世纪以来对中国影响较大的学科之一;中国物理学院士是物理学精英的代表,探讨中国物理学院士成长路径的问题,不仅有助于丰富对中国物理学院士群体结构和发展趋势的认识,而且有助于为中国科技精英的成长和培养提供相关借鉴;基于此,本文围绕“中国物理学院士的成长路径”这一问题,按照“变量——特征——要素——路径”的研究思路,引入计量分析的研究方法,对中国物理学院士这一群体进行了多角度的计量研究,文章主体由以下四部分组成。第一部分（第一章）以“院士制度”在中国的发展史为线索,通过对1948年国民政府中央研究院和国立北平研究院推选产生中国第一届物理学院士,1955年和1957年遴选出新中国成立后的前两届物理学学部委员、1980年和1991年增补的物理学学部委员、1993年后推选产生的中国科学院物理学院士、1994年后的中国科学院外籍物理学院士和中国工程院物理学院士,及其他国家和国际组织的华裔物理学院士的搜集整理,筛选出319位中国物理学院士,构成本次计量研究的样本来源。第二部分（第二至九章）对中国物理学院士群体进行计量研究。首先,以基本情况、教育经历、归国工作,学科分布、获得国内外重大科技奖励等情况为变量,对中国物理学院士群体的总体特征进行了计量分析;其次,按照物理学的分支交叉学科分类,主要对中国理论物理学、凝聚态物理学、光学、高能物理学、原子核物理学这五个分支学科的院士群体特征分别进行了深入的计量分析,对其他一些分支交叉学科,诸如天体物理学、生物物理学、工程热物理、地球物理学、电子物理学、声学、物理力学和量子信息科技等领域的院士群体的典型特征进行了计量分析,分析内容主要包括不同学科物理学院士的年龄结构、学位结构、性别比例,在各研究领域的分布、发展趋势和师承关系等;再次,在对各分支交叉学科物理学院士的基本情况和研究领域计量分析的基础上,对不同学科间物理学院士的基本情况进行比较研究,对中国物理学院士研究领域和代际演化进行趋势分析。第三部分（第十章）在第二部分计量分析的基础上,总结归纳出中国物理学院士的群体结构特征、研究领域和代际演化的趋势特征。中国物理学院士的群体结构呈现整体老龄化问题严重,但近些年年轻化趋向较为明显,整体学历水平较高,同时本土培养物理学精英的能力增强,女性物理学院士占比较低但他们科技贡献突出,空间结构“集聚性”较强,但近些年这种“集聚性”逐渐被打破等特征;中国物理学院士的研究领域呈现出,物理学科中交叉性较强的研究领域具有极大的发展潜力,应用性较强的研究领域产业化趋势明显,当代物理学的发展与科研实验设施的关系越发紧密等趋势特征;中国物理学院士的代际演化呈现出,新中国成立初期国家需求导向下的相关物理学科迅猛发展,20世纪80年代以来物理学院士研究兴趣与国家政策支持相得益彰,21世纪以来物理学院士个体对从事学科发展的主导作用越来越大等趋势特征。第四部分（第十一章）通过分析中国物理学院士群体的计量特征得出中国物理学院士的成长路径。宏观层面,社会时代发展大背景的影响一直存在,国家发展战略需求导向要素有所减弱,国家科技管理制度的要素影响有所增强,中国传统文化对物理学院士成长潜移默化的影响;中观层面,物理学学科前沿发展需求的导向要素显着增强,空间结构“集聚性”的影响逐渐在减弱,师承关系的影响主要体现于学科延承方面;微观层面,性别差异对物理学家社会分层的影响很弱,年龄要素对物理学院士成长具有一定的影响,个人研究兴趣对物理学院士的成长影响增强;可见中国物理学院士受社会时代背景、中国传统文化的影响一直存在,受国家发展战略需求的导向影响有所减弱,而受物理学学科前沿发展和物理学家个人研究兴趣的导向逐渐增强,进而得出中国物理学院士的社会分层总体符合科学“普遍主义”原则的结论。最后,在中国物理学院士的群体发展展望中,提出须优化中国物理学院士年龄结构和培养跨学科物理科技人才,辩证看待中国物理学院士空间结构的“集聚性”和师承效应,发挥中国物理学院士的研究优势弥补研究领域的不足,增加科研经费投入和完善科技奖励机制,不断加强国家对物理学的支持力度等建议,以促进中国物理学院士群体的良性发展和推动我国从物理学大国发展为物理学强国。
王超[10]（2019）在《微型脉动热管内热驱动气液两相流动与传热机理研究》文中研究表明随着微电子制造业和封装技术的快速发展,电子设备与元器件微型化和集成化程度日益升高,导致其功耗热流密度和工作温度不断攀升,工作稳定性和可靠性受到严重威胁,这就对微型化、高热流密度微电子设备与元器件的散热冷却技术提出了严峻挑战。脉动热管是近年来兴起的一种新型高效散热元件,具有结构简单、成本低廉、传热性能和工作适应性好等诸多优点。但随着电子设备与元器件微型化和集成化程度的不断提升,传统毛细尺度通道脉动热也正向着集成化与微型化的方向发展。随之,微型脉动热管应运而生,它为实现高热流密度微型电子元器件的散热冷却提供了一种有效手段。然而,相较于传统毛细尺度通道脉动热管,微型脉动热管微通道内的尺度效应、界面效应及壁面效应愈加明显,其内部的气液两相脉动流动将呈现出更多的新现象和新规律。因此,开展微型脉动热管内气液两相流动与传热性能的实验及理论研究对于深入揭示微型脉动热管内气液两相流动及传热传质机理具有重要的学术意义,并对工程上指导微型脉动热管散热器件的优化设计提供有力的理论支撑。目前微米级通道内的实验及理论研究还非常有限。现有的微型脉动热管内热驱动气液两相脉动流动行为模式、运行特征及其流型动态演化行为的研究工作还处于探索阶段,与此相关的可视化实验数据十分匮乏,尤其缺少针对不同截面形状微通道内非稳态流型产生及其演化行为的可视化实验研究;另外,已有的理论研究尚不能阐明脉动热管内气液两相流动过程中的热力学与动力学耦合机制。为此,本文采用MEMS加工工艺研制不同通道截面形状的硅基微型脉动热管,借助高速CCD成像系统实现其内部热驱动气液两相脉动流动行为模式、运行特征及其流型动态演化的可视化实验观测,探究管内工质运行状态与热管壁面温度脉动特性及传热性能间的内在联系;基于VOF方法建立考虑气液两相流型演化、蒸发/沸腾-凝结-导热耦合传热关系的微型脉动热管内热驱动气液两相脉动流动行为的三维理论模型并进行数值模拟;引入周期性缩扩变截面通道结构,用于强化通道内工质的流动与传热性能。本论文主要研究的内容和结论如下:（1）基于深反应离子刻蚀加工工艺研制了水力直径550μm的矩形截面通道微型脉动热管,设计并搭建了闭合回路微通道内热驱动气液两相脉动流动、传热及两相流不稳定性可视化实验测试平台,实验观测不同工况下闭合回路矩形截面微通道内热驱动气液两相脉动流动的运行状态、主要流型及其动态演化过程。讨论了运行过程中,气液两相流动不稳定性及传热性能,探究管内工质运行状态与热管壁面温度脉动特性及传热性能间的内在联系。研究结果表明:微型脉动热管内部工质脉动运行状态主要包括三类要素:小幅脉动、大幅脉动与停滞,且这三种运行行为要素既可单独出现,也可间歇性共存。随着热负荷的升高,脉动热管内工质运行状态出现由停滞向大幅脉动的转变,停滞状态所占的份额逐渐减少,小幅脉动和大幅脉动所占的份额分别出现先增加后减小和持续增加的趋势,随之,热管传热性能大幅提升,壁面温度脉动趋于稳定;脉动过程中,气液界面相对位置和速度随时间变化过程是伴随着一些短暂小脉动的准正弦波;微型脉动热管内主要有泡状流、塞状流、环状流以及它们之间的过渡流型等,且受到尺度效应影响,在蒸发段及绝热段出现了喷射流、丝状流等微型脉动热管特征流型;在本实验条件下,脉动热管的最佳充液率,约为50%;沿热管平行通道轴向的重力分量有利于通道间建立非平衡压力状态,及向蒸发段回流补液。（2）基于湿法刻蚀刻蚀加工工艺研制了水力直径550μm的梯形和三角形截面通道微型脉动热管,实验观测并对比不同截面形状（矩形、梯形和三角形）下,微型脉动热管内工质脉动运行特征、气液两相流型及相变行为、各工况下的工质运行状态及传热性能,探究了通道截面形状对微型脉动热管内气液两相脉动与传热性能的影响。研究结果表明:梯形和三角形截面微型脉动热管内未观测到矩形截面微型脉动热管内的核态沸腾现象,气塞主要依靠蒸发段U形弯头处的结构和表面张力的作用使气柱断裂而产生;梯形和三角形截面脉动热管内未观测到喷射流,而是一般的长气塞断裂,这主要是由于底部产生的掺混流在上升过程中的液相与壁面回流的液相不断集中挤压长气塞形成液桥随后断裂而产生;梯形截面和三角形截面微通道由于尖角结构的存在,增大了毛细抽吸作用,有助于液体的回流补液防止蒸发段“烧干”现象发生,降低了梯形和三角形截面脉动热管的热阻;随着热负荷的增加,微型脉动热管的热阻逐渐减小,蒸发段及冷凝段对流换热系数逐渐增加。由于梯形与三角形截面微通道流动阻力较小,且其通道截面尖角有利于工质回流至蒸发段,整体而言,三角形及梯形截面微型脉动热管的热阻较矩形截面微型脉动热管小,蒸发段及冷凝段对流换热系数更高。（3）基于VOF方法,建立了综合考虑气液两相流型演化、蒸发/沸腾-凝结-导热耦合传热关系的热驱动条件下微型脉动热管内气液两相脉动流动行为的三维理论模型,数值模拟了不同热负荷下微通道内气液两相脉动流动行为及传热性能。研究结果表明:所建理论模型能够有效地模拟微型脉动热管内工质气液两相行为,并较好地预测热管温度分布、温度脉动特征,与相关实验数据吻合较好;启动阶段,在不同的热负荷下,脉动热管内含气率呈现上升趋势,并随着脉动热管的稳定运行,冷热两端的蒸发速率与冷凝速率逐渐趋于平衡,管内含气率上升速率降低并逐渐趋于稳定;随着热负荷的增加,热量在蒸发段不断积累,蒸发段和冷凝段之间温差增大,冷热两端之间的驱动力随之增加,热管运行状态逐渐由气液两相的局部脉动转变为可持续的大幅脉动,提高了管内工质的潜热携带能力和显热传递能力,脉动热管等效热阻不断下降,当量导热系数不断升高,整体传热性能增强。（4）引入了三种周期性缩扩变截面通道结构,优化微型脉动热管微通道结构设计,并实验研究了该型设计对微型脉动热管传热性能的强化效果与机理。研究结果表明:缩扩结构变截面通道微型脉动热管运行过程中,同时存在着泡状流、塞状流、环状流等多种气液两相流型,且由于三角形凹穴结构的存在,还出现燕尾型塞状流/泡状流、波环状流等流型;毛细抽吸力使得凹穴处会一直存有一定量的液体,利于抑制蒸发段内液相工质的“烧干”;A型“上窄下宽”式缩扩变截面通道单元内产生的附加毛细驱动压差促进气液相工质向蒸发段移动而阻碍工质向冷凝段移动,C型“上宽下窄”式缩扩变截面通道内产生的附加毛细驱动压差促进气液相工质向冷凝段移动而阻碍工质向蒸发段移动,而B型均匀缩扩截面通道内产生的附加毛细驱动压差可以忽略不计;C型和A型缩扩变截面通道内附加毛细驱动压差总体上对工质运行分别主要产生促进和阻碍作用,且随着热管热负荷的增大而愈加明显;缩扩结构通道带来的附加毛细驱动压差效应、流体内部扰动破坏传热边界层效应以及流阻增大效应间相互博弈,使较低热负荷下具有缩扩结构变截面通道的脉动热管换热性能要逊于均匀截面通道的脉动热管;当热负荷较高时,C型缩扩结构变截面通道脉动热管热阻更小,对流传热系数更高,蒸发段温度更低,传热性能更优。本文工作较为系统揭示了微型脉动热管内气液两相流动和传热特性,阐明了管内工质运行状态与热管壁温脉动特性及传热性能间的内在联系,并通过通道结构的优化设计强化了微型脉动热管传热性能。本研究不仅对于完善微尺度相变传热传质基础理论具有重要的科学意义,也将为微型热驱动气液两相脉动流动换热装置的优化设计提供有力技术支撑。
二、微尺度热质输运问题的理论研究（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、微尺度热质输运问题的理论研究（论文提纲范文）
（1）基于多孔介质孔隙尺度的溶质运移及传热过程的SPH模拟研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 中文摘要 |
| ABSTRACT |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 研究尺度与研究方法 |
| 1.2.1 孔隙尺度 |
| 1.2.2 光滑粒子流体动力学(SPH)方法 |
| 1.3 多孔介质中溶质运移规律研究 |
| 1.3.1 多孔介质溶质迁移过程分析 |
| 1.3.2 迂曲度的研究现状 |
| 1.3.3 弥散度的研究现状 |
| 1.4 多孔介质传热特性规律研究 |
| 1.4.1 多孔介质传热过程分析 |
| 1.4.2 有效导热系数的研究现状 |
| 1.5 研究内容和创新点 |
| 1.5.1 主要内容 |
| 1.5.2 研究路线 |
| 1.5.3 创新点 |
| 2 扩散方程与流体运动方程的SPH格式 |
| 2.1 SPH方法 |
| 2.1.1 SPH基本思想 |
| 2.1.2 SPH基本方程 |
| 2.2 SPH扩散方程 |
| 2.2.1 非稳态扩散方程 |
| 2.2.2 扩散方程的SPH格式 |
| 2.2.3 时间积分 |
| 2.2.4 SPH-FDM耦合方法 |
| 2.2.5 数值精度检验 |
| 2.3 SPH流体运动方程 |
| 2.3.1 N-S方程的SPH离散 |
| 2.3.2 边界处理方法 |
| 2.3.3 时间积分 |
| 2.3.4 数值精度检验 |
| 2.4 SPH串行程序流程 |
| 3 孔隙尺度下多孔介质中对流弥散规律研究 |
| 3.1 恒流速粘性流体穿透多孔介质仿真实验 |
| 3.1.1 模型处理及计算过程 |
| 3.1.2 对流-弥散方程检验 |
| 3.1.3 多孔介质流场分析 |
| 3.1.4 弥散度与水力迂曲度 |
| 3.2 多孔介质弥散度的影响因素 |
| 3.2.1 速度差的影响 |
| 3.2.2 几个结构特征参数与弥散度的关系 |
| 3.3 含裂隙多孔介质的对流弥散规律 |
| 3.3.1 裂隙多孔介质流场的仿真模拟 |
| 3.3.2 简化的两流区模型 |
| 3.3.3 模型效果 |
| 3.4 本章小结 |
| 4 孔隙尺度下多孔介质中溶质扩散规律研究 |
| 4.1 非稳态土柱溶质扩散仿真实验 |
| 4.1.1 仿真实验思路 |
| 4.1.2 扩散迂曲度计算 |
| 4.1.3 仿真实验方案比选 |
| 4.1.4 计算结果对比验证 |
| 4.2 三维多孔介质模型的生成方法 |
| 4.2.1 堆积密实颗粒土的颗粒流(PFC)生成方法 |
| 4.2.2 片层状结构多孔介质的蒙特卡洛随机法生成方法 |
| 4.2.3 基于实体介质断层扫描图像的SPH数值实验思路 |
| 4.3 多孔介质扩散迂曲度的影响因素研究 |
| 4.3.1 颗粒形态 |
| 4.3.2 片层倾角和侧边界条件 |
| 4.3.3 迂曲度与维度 |
| 4.3.4 迂曲度与孔隙率 |
| 4.3.5 迂曲度与比表面积 |
| 4.4 基于迂曲路径概率分布的迂曲度模型 |
| 4.4.1 迂曲路径概率分布模型设计思路 |
| 4.4.2 理想二维片层介质的迂曲度理论模型 |
| 4.4.3 理想二维片层介质扩散迂曲度检验 |
| 4.5 本章小结 |
| 5 非饱和多孔介质的热传导特性规律研究 |
| 5.1 自然对流现象对多孔介质热质输运的影响 |
| 5.2 多相介质稳态热传导仿真实验 |
| 5.2.1 仿真实验设计 |
| 5.2.2 检验算例 |
| 5.2.3 非饱和土的孔隙湿化过程模拟 |
| 5.2.4 非饱和土孔隙水冻结过程模拟 |
| 5.3 三维多孔介质有效热传导系数的影响因素研究 |
| 5.3.1 孔隙率、饱和度的影响规律检验 |
| 5.3.2 考虑冻结的非饱和土导热系数模型 |
| 5.4 非饱和介质冻结相变的水热耦合运移计算 |
| 5.4.1 REV尺度冻结相变模拟思路 |
| 5.4.2 考虑相变的水-热迁移耦合方程 |
| 5.4.3 一维单向冻结的水热耦合 |
| 5.4.4 冻土地区路基阴阳边坡的水热耦合模拟 |
| 5.5 本章小结 |
| 6 结论与展望 |
| 6.1 主要结论 |
| 6.2 研究展望 |
| 参考文献 |
| 附录 A:符号对照表 |
| 附录 B:源程序代码 |
| 作者简历及攻读博士学位期间取得的研究成果 |
| 学位论文数据集 |
（2）盐溶液与湿空气间能质迁移行为微观机理研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 主要符号表 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.1.1 盐溶液-湿空气系统在空气调节及其它领域的应用 |
| 1.1.2 盐溶液与湿空气间能量、质量输运过程微观机理研究的需求 |
| 1.2 国内外研究进展 |
| 1.2.1 热质耦合传递规律 |
| 1.2.2 强化除湿/再生的方法及系统 |
| 1.2.3 气液体系的分子动力学研究 |
| 1.3 存在的问题及研究内容 |
| 1.4 本文研究框架 |
| 第二章 研究方法概述及溶液力场选取 |
| 2.1 分子动力学基本原理 |
| 2.1.1 分子模拟的分类与发展 |
| 2.1.2 分子动力学模拟的基本流程 |
| 2.1.3 分子动力学模拟中的重要概念 |
| 2.2 溶液物性模拟验证 |
| 2.2.1 密度 |
| 2.2.2 定压比热容 |
| 2.2.3 输运性质 |
| 2.2.4 表面张力 |
| 2.3 小结 |
| 第三章 盐溶液-空气系统界面层及液相体相特征 |
| 3.1 界面层结构 |
| 3.1.1 密度分布 |
| 3.1.2 径向分布函数 |
| 3.2 水分子取向及氢键分布 |
| 3.2.1 溶液浓度与温度对水分子取向的影响 |
| 3.2.2 离子周围水分子的取向 |
| 3.2.3 溶液浓度与温度对氢键数量的影响 |
| 3.3 界面层厚度及扩散系数 |
| 3.3.1 界面层厚度 |
| 3.3.2 溶液体相及界面层中水的扩散系数 |
| 3.4 小结 |
| 第四章 微观能量、质量输运过程的分子行为特性 |
| 4.1 模拟系统及流程 |
| 4.2 输运过程分子行为物理描述 |
| 4.2.1 输运过程分子行为分类 |
| 4.2.2 能量特征 |
| 4.3 输运行为量变化的影响因素 |
| 4.3.1 溶液温度的影响 |
| 4.3.2 溶液浓度的影响 |
| 4.3.3 空气中水蒸气密度的影响 |
| 4.3.4 干空气密度的影响 |
| 4.4 输运行为的直接温度效应 |
| 4.4.1 溶液温度和浓度对动能分布的影响 |
| 4.4.2 四种输运行为对溶液和空气温度的直接影响 |
| 4.5 小结 |
| 第五章 质量输运过程中的粒子间相互作用组成 |
| 5.1 模拟系统及流程 |
| 5.2 质量输运量 |
| 5.2.1 溶液浓度对净质量输运量的影响 |
| 5.2.2 溶液温度对净质量输运量的影响 |
| 5.3 相互作用大小的影响因素 |
| 5.3.1 库仑势与伦纳德琼斯势 |
| 5.3.2 输运的水蒸气分子取向 |
| 5.3.3 相互作用大小与输运的水分子取向之间的关系 |
| 5.4 吸收过程溶液-空气系统各组分的相互作用能贡献 |
| 5.4.1 气相组分对水蒸气分子的相互作用能贡献 |
| 5.4.2 溴化锂溶液中组分对被吸收水蒸气分子的相互作用能贡献 |
| 5.4.3 氯化锂溶液中组分对被吸收水蒸气分子的相互作用能贡献 |
| 5.5 释放过程溶液各组分的相互作用能贡献 |
| 5.5.1 溴化锂溶液中各组分对被释放水分子的相互作用能贡献 |
| 5.5.2 氯化锂溶液中各组分对被释放水分子的相互作用能贡献 |
| 5.6 小结 |
| 第六章 热质传递过程强弱变化的机理 |
| 6.1 自由能垒变化与传质速率相对快慢的关系 |
| 6.1.1 浓度对自由能垒的影响 |
| 6.1.2 温度对自由能垒的影响 |
| 6.2 溶液-空气系统热质传递实验 |
| 6.2.1 实验装置及方法 |
| 6.2.2 传质系数随热力学参数的变化 |
| 6.2.3 传质量随热力学参数的变化 |
| 6.2.4 刘易斯因子的变化 |
| 6.3 小结 |
| 第七章 研究总结与展望 |
| 7.1 研究总结 |
| 7.2 创新点 |
| 7.3 研究展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 作者在攻读博士期间发表的论文及其它成果 |
（3）典型非牛顿流体微通道强化传热特性及机理研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 主要物理量名称及符号表 |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题来源、研究背景及研究的目的和意义 |
| 1.1.1 课题来源 |
| 1.1.2 课题研究背景 |
| 1.1.3 课题研究的目的和意义 |
| 1.2 相关领域研究现状及分析 |
| 1.2.1 微尺度下被动式强化传热技术 |
| 1.2.2 微尺度下主动式强化传热技术 |
| 1.2.3 国内外研究现状分析 |
| 1.3 本课题主要研究内容 |
| 第2章 典型非牛顿流体蛇形微通道强化传热特性实验研究 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 实验系统 |
| 2.2.1 温度测量系统 |
| 2.2.2 压力测量系统 |
| 2.2.3 实验装置概述 |
| 2.3 流动工质及其物性测量 |
| 2.3.1 牛顿流体及其物性测量 |
| 2.3.2 假塑性流体及其物性测量 |
| 2.3.3 粘弹性流体及其物性测量 |
| 2.4 数据处理和系统验证 |
| 2.4.1 实验数据测量及处理方法 |
| 2.4.2 实验结果不确定度分析 |
| 2.4.3 实验系统验证 |
| 2.5 非牛顿流体的流动特性 |
| 2.6 非牛顿流体的换热特性和机理分析 |
| 2.6.1 粘弹性流体换热特性 |
| 2.6.2 粘弹性流体强化换热机理 |
| 2.7 本章小结 |
| 第3章 非牛顿流体歧管式微通道强化传热特性及机理分析 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 数值计算方法 |
| 3.2.1 物理模型和边界条件 |
| 3.2.2 数值方法及验证 |
| 3.2.3 换热性能参数定义 |
| 3.3 歧管式微通道非牛顿流体换热性能 |
| 3.3.1 歧管式微通道非牛顿流体的流动特性 |
| 3.3.2 歧管式微通道非牛顿流体的换热特性 |
| 3.3.3 歧管式微通道非牛顿流体强化换热机理分析 |
| 3.4 假塑性流体流动传热均匀性分析 |
| 3.4.1 假塑性流体在传统式和歧管式微通道中流动特性 |
| 3.4.2 假塑性流体在传统式和歧管式微通道中传热均匀性 |
| 3.5 进/出口结构对流动和换热的影响 |
| 3.5.1 进/出口结构对流动特性的影响 |
| 3.5.2 进/出口结构对换热特性的影响 |
| 3.6 本章小结 |
| 第4章 歧管式微通道脉动流强化传热特性及机理分析 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 数值计算方法 |
| 4.2.1 边界条件 |
| 4.2.2 数值方法及验证 |
| 4.2.3 换热性能参数定义 |
| 4.3 方波脉动入口对换热性能的影响 |
| 4.4 正弦波脉动入口对换热性能的影响 |
| 4.5 不同类型的脉动入口对换热性能的影响 |
| 4.6 本章小结 |
| 第5章 微通道声表面波强化传热特性及机理分析 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 数值计算方法 |
| 5.2.1 物理模型 |
| 5.2.2 控制方程 |
| 5.2.3 边界条件 |
| 5.2.4 数值方法验证 |
| 5.3 声表面波对牛顿流体换热性能的影响评估及机理分析 |
| 5.3.1 声表面波波长对换热性能的影响 |
| 5.3.2 几何参数对微通道内换热性能的影响 |
| 5.3.3 声表面波换热特性机理分析 |
| 5.4 非牛顿流体对声表面波换热性能的影响评估及机理分析 |
| 5.5 本章小结 |
| 结论与展望 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间发表的论文及其它成果 |
| 致谢 |
| 个人简历 |
（4）多孔材料在低温流体管理中的毛细性能与绝热性能研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 课题背景及研究意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 多孔材料的基本概念 |
| 1.2.2 多孔材料的空间应用 |
| 1.2.3 多孔材料的毛细性能研究 |
| 1.2.4 多孔材料的绝热性能研究 |
| 1.3 论文的主要内容 |
| 第二章 超亲水泡沫铜制备与结构表征 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 超亲水表面的制备 |
| 2.2.1 基底 |
| 2.2.2 超亲水表面处理 |
| 2.3 结构表征 |
| 2.3.1 表面微观形貌表征 |
| 2.3.2 表面润湿性能表征 |
| 2.3.3 孔隙率计算 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 易挥发工质在超亲水泡沫铜的毛细性能研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 实验装置和方法 |
| 3.3 理论分析及数据处理 |
| 3.4 不确定度分析 |
| 3.5 实验结果讨论与分析 |
| 3.5.1 表面结构对泡沫铜毛细性能的影响 |
| 3.5.2 工质种类对超亲水泡沫铜毛细性能的影响 |
| 3.5.3 毛细性能的参数表征 |
| 3.6 本章小结 |
| 第四章 筛网通道式液体获取装置内多孔材料毛细性能研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 筛网通道式液体获取装置内的多孔材料 |
| 4.3 结构表征 |
| 4.3.1 表面微观形貌表征 |
| 4.3.2 表面润湿性能表征 |
| 4.3.3 孔隙率测量与计算 |
| 4.4 毛细性能表征 |
| 4.4.1 实验装置与方法 |
| 4.4.2 表面结构对DTW毛细性能的影响 |
| 4.4.3 工质种类对DTW毛细性能的影响 |
| 4.4.4 蒸发强度对DTW毛细性能的影响 |
| 4.4.5 DTW的毛细性能参数表征 |
| 4.5 与文献结果对比 |
| 4.6 本章小结 |
| 第五章 常压复合多层绝热材料绝热性能研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 实验装置与测量原理 |
| 5.3 实验方法与误差分析 |
| 5.4 常压多层绝热材料逐层传热模型 |
| 5.5 环境湿度对复合多层绝热材料绝热性能的影响机理 |
| 5.6 本章小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 全文总结 |
| 6.2 研究展望 |
| 参考文献 |
| 主要符号与缩写 |
| 致谢 |
| 攻读硕士学位期间已发表或录用的论文 |
（5）介孔二氧化硅颗粒材料的双重孔隙导热特性研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题研究背景 |
| 1.2 介孔二氧化硅的发展与应用现状 |
| 1.2.1 介孔二氧化硅合成历史 |
| 1.2.2 介孔二氧化硅多领域应用 |
| 1.3 介孔二氧化硅的热导率研究进展 |
| 1.3.1 理论预测 |
| 1.3.2 实验测量 |
| 1.4 多孔材料的微观结构表征方法 |
| 1.4.1 场发射扫描电镜SEM |
| 1.4.2 透射电子显微镜TEM |
| 1.4.3 低温氮气吸附法 |
| 1.5 课题研究内容 |
| 第2章 介孔SiO_2颗粒内纳米孔隙的分子动力学模拟 |
| 2.1 介孔二氧化硅MCM-41的模型建立 |
| 2.2 MCM-41模型合理性验证 |
| 2.3 孔壁热导率模拟计算方法 |
| 2.4 热导率模拟结果分析 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 介孔SiO_2颗粒微观结构表征与热导率测量 |
| 3.1 实验样品及其表征 |
| 3.2 介孔二氧化硅的热导率测量 |
| 3.2.1 瞬态热带法基本原理 |
| 3.2.2 实验系统与设备 |
| 3.2.3 实验原理不确定性分析 |
| 3.3 热导率实验测量结果 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 具有双重孔隙的介孔SiO_2传热性能理论分析 |
| 4.1 双孔分布材料中的热质传递分析 |
| 4.1.1 介孔二氧化硅有效热导率模型 |
| 4.1.2 双孔气相热导率分析 |
| 4.1.3 辐射热导率计算 |
| 4.2 模型验证与理论分析 |
| 4.3 小结 |
| 第5章 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间发表的学术论文及其它成果 |
| 致谢 |
（6）微孔隙内甲烷水合物降压分解中热质传递机理数值模拟（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 主要符号表 |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景与意义 |
| 1.2 天然气水合物基本属性 |
| 1.2.1 理化性质及组成结构 |
| 1.2.2 天然气水合物的形成及分布 |
| 1.2.3 天然气水合物沉积层的分类和开采方法 |
| 1.3 国内外研究进展 |
| 1.3.1 实验研究 |
| 1.3.2 模拟研究 |
| 1.4 当前研究存在的主要问题 |
| 1.5 本文的主要研究内容及技术路线 |
| 2 微孔隙内甲烷水合物分解基础理论 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 微孔隙内甲烷水合物降压分解数理模型的建立及求解 |
| 2.2.1 物理模型 |
| 2.2.2 数学模型 |
| 2.3 模型验证 |
| 2.4 本章小结 |
| 3 微孔隙内甲烷水合物降压分解过程中的微尺度效应 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 微孔隙内无冰相时甲烷水合物降压分解的微尺度效应 |
| 3.2.1 物理模型 |
| 3.2.2 模型假设及模拟条件和参数 |
| 3.2.3 微尺度效应作用下水合物分解的基本过程及其对水合物分解的影响 |
| 3.3 微孔隙内冰-水合物共存时甲烷水合物降压分解的微尺度效应 |
| 3.3.1 物理模型 |
| 3.3.2 模拟条件和参数 |
| 3.3.3 冰-水合物共存条件下微尺度效应对水合物分解的影响 |
| 3.4 本章小结 |
| 4 局部微孔隙内甲烷水合物降压分解过程中的结冰和融冰效应 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 局部微孔隙内甲烷水合物降压分解的结冰和融冰效应 |
| 4.2.1 物理模型 |
| 4.2.2 模拟条件及模型参数 |
| 4.2.3 计算结果及分析 |
| 4.3 本章小结 |
| 5 局部微孔隙内甲烷水合物降压分解过程中的传质限制效应 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 模型的改进及验证 |
| 5.3 局部微孔隙内无冰相时甲烷水合物降压分解的传质限制效应 |
| 5.3.1 物理模型 |
| 5.3.2 模型假设 |
| 5.3.3 传质限制效应作用下水合物分解的基本过程及其对水合物分解的影响 |
| 5.4 局部微孔隙内冰-水合物共存时甲烷水合物降压分解的传质限制效应 |
| 5.4.1 物理模型 |
| 5.4.2 模拟条件和模型参数 |
| 5.4.3 冰-水合物共存条件下传质限制效应对水合物分解的影响 |
| 5.5 无冰相与有冰相时传质限制效应的综合分析 |
| 5.6 本章小结 |
| 6 结论与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 创新点 |
| 6.3 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间科研项目及科研成果 |
| 致谢 |
| 作者简介 |
（7）城市通风空气热污染物输运与动力学特性（论文提纲范文）
| 本文主要创新点 |
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 1 绪论 |
| 1.1 课题来源 |
| 1.1.1 课题项目来源 |
| 1.2 课题背景与意义 |
| 1.2.1 城市空气光化学污染新问题 |
| 1.2.1.1 城市空气新增污染物O_3和NO_2 |
| 1.2.1.2 新增污染物引发的光化学污染危害 |
| 1.2.2 城市下垫面结构对城市空气热环境影响 |
| 1.2.3 城市街区峡谷空气环境问题 |
| 1.3 本文的组织结构与主要研究内容 |
| 1.3.1 本文的组织结构 |
| 1.3.2 本文的主要研究内容 |
| 1.4 本文的创新点 |
| 2 城市通风流体动力学研究方法 |
| 2.1 研究方法 |
| 2.1.1 实验测量及环境风洞实验 |
| 2.1.2 CFD在研究城市流体动力学中的兴起 |
| 2.2 CFD数值计算湍流模型 |
| 2.2.1 RANS在城市通风中的应用 |
| 2.2.2 LES大涡模拟在城市通风中的应用 |
| 2.2.3 RANS与 LES比较 |
| 3 城市通风空气热污染物研究现状 |
| 3.1 城市街区峡谷空气热污染物研究现状 |
| 3.1.1 街区峡谷概念界定 |
| 3.1.2 对称型街区峡谷的研究现状 |
| 3.1.3 风向对街区峡谷流动结构影响 |
| 3.1.4 热效应对街区峡谷通风的影响 |
| 3.2 城市空气污染物耦合化学反应研究现状 |
| 3.2.1 城市空气污染物化学反应 |
| 3.2.2 城市大气化学反应类别 |
| 3.2.2.1 NOx-O_3 化学反应相互作用 |
| 3.2.2.2 HOx相互作用过程 |
| 3.2.3 基于CFD城市街区污染物光化学反应研究现状 |
| 3.2.3.1 街区峡谷基本NOx-O_3化学耦合 |
| 3.2.3.2 街区峡谷复杂NOx-O_3化学耦合 |
| 3.2.4 城市空气污染物耦合化学反应研究动机 |
| 3.3 城市下垫面结构对城市热岛效应的影响研究现状 |
| 3.3.1 城市热岛研究现状 |
| 3.3.2 沿海城市下垫面结构对城市热岛影响 |
| 3.3.3 内陆城市下垫面结构对城市热岛影响 |
| 4 城市街区峡谷热质输运特性研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 街区峡谷物理及数学模型 |
| 4.2.1 街区峡谷模型的物理描述 |
| 4.2.2 街区峡谷模型边界条件设置 |
| 4.2.3 数值计算实现及输运函数引入 |
| 4.3 数值模型验证 |
| 4.4 数值计算结果分析 |
| 4.4.1 Re和 Gr对城市街区峡谷环境的影响 |
| 4.4.2 ACR、HRR和 PRR对城市街区峡谷环境的影响 |
| 4.5 本章小结 |
| 5 城市街区光化学反应下污染物分布特性研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 数值计算模型 |
| 5.2.1 CFD模拟数学描述 |
| 5.2.2 CFD模型初始化和边界条件 |
| 5.2.3 CFD模型耦合大气化学过程 |
| 5.3 数值计算模型验证 |
| 5.4 光化学反应下街区污染物分布数值模拟结果 |
| 5.4.1 交通尾气污染物浓度的影响 |
| 5.4.2 各个街区峡谷中污染物的扩散特性 |
| 5.4.3 交通尾气不同释放位置影响分析 |
| 5.5 本章小结 |
| 6 城市热岛环流与湖风环流耦合特性研究 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 观测实验 |
| 6.2.1 典型内陆湖城市武汉湖泊水体结构 |
| 6.2.2 武汉空气热环境观测实验研究 |
| 6.3 城市热岛湖风环流数值模型 |
| 6.3.1 数值模型描述 |
| 6.3.2 建立多尺度城市热岛湖风环流方法 |
| 6.3.3 城市热岛湖风环流模型物理描述 |
| 6.4 湖风环流数值模型验证 |
| 6.5 数值结果分析 |
| 6.5.1 城-湖中心距离的影响 |
| 6.5.1.1 逆变换分析 |
| 6.5.2 湖面直径及热通量的影响 |
| 6.6 本章小结 |
| 7 总结与展望 |
| 7.1 全文总结 |
| 7.2 展望 |
| 参考文献 |
| 附录1 攻读博士学位期间取得的科研成果 |
| 附录2 攻读博士学位期间参加的主要科研工作 |
| 致谢 |
（8）微尺度下流体的流动换热及核化沸腾的分子动力学研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题的研究背景及意义 |
| 1.2 微尺度流动与换热的研究现状 |
| 1.2.1 界面速度滑移 |
| 1.2.2 界面温度阶跃 |
| 1.2.3 粘性耗散效应 |
| 1.3 核化沸腾的研究现状 |
| 1.3.1 汽泡成核理论 |
| 1.3.2 核化沸腾的实验与数值模拟研究现状 |
| 1.3.3 分子模拟在微尺度相变现象中的应用 |
| 1.4 当前研究存在的不足 |
| 1.5 本论文研究内容与研究思路 |
| 第2章 分子动力学模拟方法 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 分子动力学方法基本原理 |
| 2.3 运动方程的积分数值解法 |
| 2.4 势能函数模型 |
| 2.5 原子间作用力截断处理 |
| 2.6 边界条件 |
| 2.6.1 周期性边界条件 |
| 2.6.2 镜像边界条件 |
| 2.6.3 热壁边界条件 |
| 2.7 物理参数的统计计算及无量纲化处理 |
| 2.8 本章小结 |
| 第3章 尺寸效应对固液界面温度边界的影响机制 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 物理模型及模拟细节 |
| 3.3 模拟结果与讨论 |
| 3.3.1 液体温度和密度分布 |
| 3.3.2 固液界面处温度阶跃的变化规律 |
| 3.3.3 界面热阻的影响机制 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 非对称浸润性纳米通道内流动换热的耦合机制 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 物理模型及模拟细节 |
| 4.3 固液势能参数与接触角之间的关系 |
| 4.4 非对称浸润性纳米通道内流动与换热过程 |
| 4.4.1 纳米通道内的纯导热过程 |
| 4.4.2 强化正向温度分布的流动换热过程 |
| 4.4.3 温度分布反转的流动换热过程 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 纳米受限空间内流体的核化机制 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 物理模型及模拟细节 |
| 5.3 模拟结果与讨论 |
| 5.3.1 无汽泡成核 |
| 5.3.2 均质核化与Leidenfrost现象 |
| 5.3.3 异质核化过程的对称性破缺现象 |
| 5.3.4 壁面浸润性对汽泡成核影响的理论分析 |
| 5.4 本章小结 |
| 第6章 均质固体壁面上薄液膜的核化沸腾 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 物理模型及模拟细节 |
| 6.3 壁面浸润性对核化沸腾的影响机制 |
| 6.3.1 核化动力学特性分析 |
| 6.3.2 壁面传热特性分析 |
| 6.4 液膜厚度对核化沸腾的影响机制 |
| 6.5 考虑界面效应的微尺度核化理论分析 |
| 6.5.1 微尺度界面效应 |
| 6.5.2 不同尺度核化规律的内在联系 |
| 6.5.3 微尺度核化理论模型 |
| 6.6 本章小结 |
| 第7章 异质固体壁面上薄液膜的核化沸腾 |
| 7.1 引言 |
| 7.2 物理模型及模拟细节 |
| 7.3 模拟结果与讨论 |
| 7.3.1 原始滞留汽核对薄液膜相变模式的影响 |
| 7.3.2 带有疏水性纳米凹腔的壁面上薄液膜的核化沸腾 |
| 7.3.3 带有亲水性纳米凹腔的壁面上薄液膜的核化沸腾 |
| 7.4 本章小结 |
| 第8章 结论与展望 |
| 8.1 论文主要结论 |
| 8.2 本论文研究意义及创新点 |
| 8.3 未来工作展望 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间发表的论文及其它成果 |
| 攻读博士学位期间参加的科研工作 |
| 致谢 |
| 作者简介 |
（9）中国物理学院士群体计量研究（论文提纲范文）
| 中文摘要 |
| ABSTRACT |
| 绪论 |
| 一、文献综述 |
| 二、论文选题和研究内容 |
| 三、研究的创新与不足 |
| 第一章 中国物理学院士的产生与本土化 |
| 1.1 民国时期中国物理学院士的产生 |
| 1.1.1 国民政府中央研究院推选产生中国第一届物理学院士 |
| 1.1.2 国立北平研究院推选出与“院士”资格相当的物理学会员 |
| 1.2 当代中国物理学院士的本土化 |
| 1.2.1 中国科学院推选产生物理学学部委员 |
| 1.2.2 中国科学院物理学院士与中国工程院物理学院士的发展 |
| 1.3 其他国家和国际组织的华裔物理学院士 |
| 1.4 中国物理学院士名单与增选趋势分析 |
| 1.4.1 中国物理学院士的名单汇总 |
| 1.4.2 中国本土物理学院士总体增选趋势 |
| 第二章 中国物理学院士总体特征的计量分析 |
| 2.1 中国物理学院士基本情况的计量分析 |
| 2.1.1 女性物理学院士占比较低 |
| 2.1.2 院士整体老龄化问题严重 |
| 2.1.3 出生地域集中于东南沿海地区 |
| 2.2 中国物理学院士教育经历的计量分析 |
| 2.2.1 学士学位结构 |
| 2.2.2 硕士学位结构 |
| 2.2.3 博士学位结构 |
| 2.3 中国物理学院士归国工作情况的计量分析 |
| 2.3.1 留学物理学院士的归国年代趋势 |
| 2.3.2 国内工作单位的“集聚性”较强 |
| 2.3.3 物理学院士的国外工作单位 |
| 2.4 中国物理学院士从事物理学分支交叉学科的计量分析 |
| 2.4.1 物理学院士从事分支交叉学科的归类统计 |
| 2.4.2 物理学院士获得国际科技奖励的计量分析 |
| 2.4.3 物理学院士获得国内科技奖励的计量分析 |
| 第三章 中国理论物理学院士群体的计量分析 |
| 3.1 中国理论物理学院士基本情况的计量分析 |
| 3.1.1 存在老龄化问题,当选年龄集中于“51-60 岁” |
| 3.1.2 博士占比52.83%,地方高校理论物理教育水平有所提高 |
| 3.2 中国理论物理学院士研究领域的计量分析 |
| 3.2.1 主要分布于凝聚态理论和纯理论物理等领域 |
| 3.2.2 20 世纪后半叶当选的理论物理学院士内师承关系显着 |
| 3.3 中国理论物理学院士的发展趋势分析 |
| 3.3.1 理论物理学院士的增选总体呈上升趋势 |
| 3.3.2 理论物理学院士研究领域的发展趋势 |
| 3.4 小结 |
| 第四章 中国凝聚态物理学院士群体的计量分析 |
| 4.1 中国凝聚态物理学院士基本情况的计量分析 |
| 4.1.1 存在老龄化问题,当选年龄集中于“51—60 岁” |
| 4.1.2 博士占比57.83%,国外博士学位占比将近80% |
| 4.1.3 女性物理学院士在凝聚态物理领域崭露头角 |
| 4.2 中国凝聚态物理学院士研究领域的计量分析 |
| 4.2.1 主要分布于半导体物理学、晶体学和超导物理学等领域 |
| 4.2.2 凝聚态物理学的一些传统研究领域内师承关系显着 |
| 4.2.3 凝聚态物理学院士集聚于若干研究中心 |
| 4.3 中国凝聚态物理学院士的发展趋势分析 |
| 4.3.1 凝聚态物理学院士的增选总体呈上升趋势 |
| 4.3.2 凝聚态物理学院士研究领域的发展趋势 |
| 4.4 小结 |
| 第五章 中国光学院士群体的计量分析 |
| 5.1 中国光学院士基本情况的计量分析 |
| 5.1.1 存在老龄化问题,当选年龄集中于“61—70 岁” |
| 5.1.2 博士占比54.84%,本土培养的光学博士逐渐增多 |
| 5.2 中国光学院士研究领域的计量分析 |
| 5.2.1 研究领域集中分布于应用物理学和激光物理学 |
| 5.2.2 光学院士工作单位的“集聚性”较强 |
| 5.3 光学院士的发展趋势分析 |
| 5.3.1 光学院士的增选总体呈上升趋势 |
| 5.3.2 光学院士研究领域的发展趋势 |
| 5.4 小结 |
| 第六章 中国高能物理学院士群体的计量分析 |
| 6.1 中国高能物理学院士基本情况的计量分析 |
| 6.1.1 老龄化问题严重,当选年龄集中于“51—60 岁” |
| 6.1.2 博士占比53.85%,国外博士学位占比超过85% |
| 6.2 中国高能物理学院士研究领域的计量分析 |
| 6.2.1 高能物理实验与基本粒子物理学分布较均衡 |
| 6.2.2 高能物理学院士的工作单位集聚性与分散性并存 |
| 6.3 中国高能物理学院士的发展趋势分析 |
| 6.3.1 高能物理学院士的增选总体呈平稳趋势 |
| 6.3.2 高能物理学院士研究领域的发展趋势 |
| 6.4 小结 |
| 第七章 中国原子核物理学院士群体的计量分析 |
| 7.1 中国原子核物理学学院士基本情况的计量分析 |
| 7.1.1 老龄化问题严重,80 岁以下院士仅有3 人 |
| 7.1.2 博士占比48.84%,国外博士学位占比超过95% |
| 7.1.3 女性院士在原子核物理学领域的杰出贡献 |
| 7.2 中国原子核物理学院士研究领域的计量分析 |
| 7.2.1 原子核物理学院士在各研究领域的分布情况 |
| 7.2.2 参与“两弹”研制的院士内部师承关系显着 |
| 7.3 中国原子核物理学院士的发展趋势分析 |
| 7.3.1 原子核物理学院士的增选总体呈下降趋势 |
| 7.3.2 原子核物理学院士研究领域的发展趋势 |
| 7.4 小结 |
| 第八章 其他物理学分支和部分交叉学科院士群体的计量分析 |
| 8.1 中国天体物理学院士群体的计量分析 |
| 8.1.1 天体物理学院士本土培养特征明显 |
| 8.1.2 天体物理学院士的增选总体呈平稳上升趋势 |
| 8.1.3 天体物理学院士研究领域的发展趋势 |
| 8.2 中国生物物理学院士群体的计量分析 |
| 8.2.1 群体年龄较小,当选年龄集中于“41—50 岁” |
| 8.2.2 生物物理学院士研究领域的发展趋势 |
| 8.3 中国工程热物理院士群体的计量分析 |
| 8.3.1 工程热物理院士内部师承关系十分显着 |
| 8.3.2 工程热物理院士研究领域的发展趋势 |
| 8.4 中国地球物理学院士群体的计量分析 |
| 8.4.1 主要分布于固体地球物理学和空间物理学研究领域 |
| 8.4.2 地球物理学院士研究领域的发展趋势 |
| 8.5 部分分支交叉学科院士群体的计量分析 |
| 8.5.1 电子物理学和声学院士的增选呈下降趋势 |
| 8.5.2 中国物理力学由应用走向理论 |
| 8.5.3 中国量子信息科技呈迅速崛起之势 |
| 第九章 中国物理学院士计量分析的比较研究和趋势分析 |
| 9.1 各分支交叉学科间物理学院士基本情况的比较研究 |
| 9.1.1 一些新兴研究领域物理学院士年轻化趋势明显 |
| 9.1.2 21世纪以来本土培养的物理学院士占比一半以上 |
| 9.1.3 女性物理学院士在实验物理领域分布较多 |
| 9.2 中国物理学院士研究领域的发展趋势分析 |
| 9.2.1 各分支交叉学科内的横向发展趋势分析 |
| 9.2.2 各分支交叉学科的纵向年代发展趋势分析 |
| 9.3 中国物理学院士代际演化的趋势分析 |
| 9.3.1 第一代物理学院士初步完成了中国物理学的建制 |
| 9.3.2 第二代物理学院士完成了中国物理学主要分支学科的奠基 |
| 9.3.3 第三代物理学院士在国防科技和物理学科拓展中有着突出贡献 |
| 9.3.4 第四代物理学院士在推进物理学深入发展方面贡献较大 |
| 9.3.5 新一代物理学院士科技成果的国际影响力显着增强 |
| 第十章 中国物理学院士的群体结构特征和发展趋势特征 |
| 10.1 中国物理学院士的群体结构特征 |
| 10.1.1 整体老龄化问题严重,但年轻化趋向较为明显 |
| 10.1.2 整体学历水平较高,本土培养物理学精英的能力增强 |
| 10.1.3 女性物理学院士占比较低,但科技贡献突出 |
| 10.1.4 空间结构“集聚性”较强,但近些年“集聚性”逐渐被打破 |
| 10.2 中国物理学院士研究领域发展的趋势特征 |
| 10.2.1 物理学科中交叉性较强的研究领域具有极大的发展潜力 |
| 10.2.2 物理学科中应用性较强的研究领域产业化趋势明显 |
| 10.2.3 当代物理学的发展与科研实验设施的关系越发紧密 |
| 10.3 中国物理学院士代际演化的趋势特征 |
| 10.3.1 新中国成立初期国家需求导向下的相关物理学科迅猛发展 |
| 10.3.2 20世纪80 年代以来院士研究兴趣与国家支持政策相得益彰 |
| 10.3.3 21世纪以来院士个体对学科发展的主导作用越来越大 |
| 第十一章 中国物理学院士群体的成长路径 |
| 11.1 影响中国物理学院士成长的宏观要素 |
| 11.1.1 社会时代发展大背景的影响一直存在 |
| 11.1.2 国家发展战略需求导向要素有所减弱 |
| 11.1.3 国家科技管理制度的要素影响有所增强 |
| 11.1.4 中国传统文化对物理学院士潜移默化的影响 |
| 11.2 影响中国物理学院士成长的中观要素 |
| 11.2.1 物理学学科前沿发展需求的导向要素显着增强 |
| 11.2.2 空间结构“集聚性”的影响逐渐在减弱 |
| 11.2.3 师承关系的影响主要体现于学科延承方面 |
| 11.3 影响中国物理学院士成长的微观要素 |
| 11.3.1 性别差异对物理学家社会分层的影响很弱 |
| 11.3.2 年龄要素对物理学院士成长具有一定的影响 |
| 11.3.3 个人研究兴趣对物理学院士的成长影响增强 |
| 11.4 结语与展望 |
| 附录 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间取得的研究成果 |
| 致谢 |
| 个人简况及联系方式 |
（10）微型脉动热管内热驱动气液两相流动与传热机理研究（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 脉动热管概述 |
| 1.2.1 脉动热管结构特征及工作原理 |
| 1.2.2 脉动热管工作特点 |
| 1.2.3 脉动热管运行及传热性能影响因素 |
| 1.2.4 脉动热管的应用 |
| 1.3 脉动热管的国内外研究现状 |
| 1.3.1 脉动热管可视化实验研究 |
| 1.3.2 脉动热管传热性能实验研究 |
| 1.3.3 脉动热管理论与数值模拟研究 |
| 1.3.4 脉动热管传热性能的强化方法研究 |
| 1.4 本论文的研究内容 |
| 1.5 本章小结 |
| 第二章 微型脉动热管内流动与传热特性的实验研究 |
| 2.1 基于深反应离子刻蚀的矩形通道微型脉动热管流动与传热芯片研制 |
| 2.2 微型脉动热管可视化实验系统与实验方法 |
| 2.2.1 实验原理 |
| 2.2.2 实验系统 |
| 2.3 实验工质及充液率选择 |
| 2.3.1 工质选择 |
| 2.3.2 充液率选择 |
| 2.4 微型脉动热管可视化实验方法和步骤 |
| 2.4.1 微型脉动热管充液 |
| 2.4.2 可视化实验步骤 |
| 2.5 实验数据整理及误差分析 |
| 2.5.1 实验数据处理 |
| 2.5.2 误差分析 |
| 2.6 实验结果与讨论 |
| 2.6.1 微型脉动热管内工质脉动运行特征 |
| 2.6.2 微型脉动热管内气液两相流型及相变行为 |
| 2.6.3 微型脉动热管传热特性研究 |
| 2.6.4 微型脉动热管内气液两相流动状态及传热特性相图 |
| 2.7 本章小结 |
| 第三章 通道截面形状对微型脉动热管流动与传热性能影响的实验研究 |
| 3.1 基于湿法蚀刻的非矩形截面通道微型脉动热管流动与传热芯片研制 |
| 3.2 不同通道截面形状微型脉动热管流动与传热性能对比实验方法 |
| 3.2.1 对比实验方法 |
| 3.2.2 实验数据处理及误差分析 |
| 3.3 实验结果与讨论 |
| 3.3.1 不同通道截面形状微型脉动热管内工质脉动运行特征对比分析 |
| 3.3.2 不同通道截面形状微型脉动热管内气液两相流型及相变行为 |
| 3.3.3 不同通道截面形状微型脉动热管传热性能对比分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 微型脉动热管内气液两相流动与传热的数值模拟 |
| 4.1 数学建模 |
| 4.1.1 物理模型 |
| 4.1.2 数学模型 |
| 4.2 数值模拟结果与分析 |
| 4.2.1 启动工况流型演化特性 |
| 4.2.2 工质定向稳定运行时的流动与传热特性 |
| 4.2.3 各运行工况温度脉动特性及热阻分析 |
| 4.3 本章小结 |
| 第五章 基于通道结构改进的微型脉动热管传热性能强化方法研究 |
| 5.1 周期性缩扩结构变截面通道微型脉动热管芯片设计与研制 |
| 5.2 实验系统与实验方法 |
| 5.2.1 周期性缩扩变截面通道微型脉动热管流动与传热性能实验方法 |
| 5.2.2 实验数据处理及误差分析 |
| 5.3 实验结果与讨论 |
| 5.3.1 不同缩扩结构变截面通道微型脉动热管典型流型及其演变行为对比分析 |
| 5.3.2 不同缩扩结构变截面通道微型脉动热管内工质脉动运行特征对比分析 |
| 5.3.3 不同缩扩结构变截面通道微型脉动热管传热特性分析 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 结论与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 主要创新点 |
| 6.3 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读博士学位期间取得的主要学术成果 |
四、微尺度热质输运问题的理论研究（论文参考文献）
- [1]基于多孔介质孔隙尺度的溶质运移及传热过程的SPH模拟研究[D]. 饶登宇. 北京交通大学, 2020
- [2]盐溶液与湿空气间能质迁移行为微观机理研究[D]. 陈婷婷. 东南大学, 2020
- [3]典型非牛顿流体微通道强化传热特性及机理研究[D]. 李思宁. 哈尔滨工业大学, 2020
- [4]多孔材料在低温流体管理中的毛细性能与绝热性能研究[D]. 蒋玉婷. 上海交通大学, 2020(01)
- [5]介孔二氧化硅颗粒材料的双重孔隙导热特性研究[D]. 黄超. 华北电力大学(北京), 2020(06)
- [6]微孔隙内甲烷水合物降压分解中热质传递机理数值模拟[D]. 王新. 大连理工大学, 2020(01)
- [7]城市通风空气热污染物输运与动力学特性[D]. 刘呈威. 武汉大学, 2019
- [8]微尺度下流体的流动换热及核化沸腾的分子动力学研究[D]. 张龙艳. 华北电力大学(北京), 2019
- [9]中国物理学院士群体计量研究[D]. 刘欣. 山西大学, 2019(01)
- [10]微型脉动热管内热驱动气液两相流动与传热机理研究[D]. 王超. 扬州大学, 2019