研究领域

1 太阳能热发电吸热和蓄热技术
    我国太阳能资源非常丰富,全国三分之二以上地区的年日照大于2000小时。 属于太阳能利用条件较好的地区。如果能够充分地利用太阳能资源,使之用于热发电,将会在很大程度上缓解国内电力供应紧张的局面,同时几乎不带来任何污染。目前太阳能热发电技术获得了国家863973计划的支持。本课题组进行太阳能热发电的核心光热转换设备—吸热器的研究。研究内容包括:吸热器内光-热转化非均匀性分布规律及其均匀化研究;非连续辐射强度下,两相流管内水动力不稳定特性研究;非连续非均匀辐射强度下,相变传热流固耦合的管道热应力分布规律研究。鉴于国内还未有成熟的太阳能腔式吸热器,本研究将在很大程度上为腔式吸热器的建造提供理论指导,尽量减少吸热器建造的探索时间以及成本,对我国塔式太阳能热发电技术的发展有较大的促进作用。



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两相流与非牛顿流体及其在泵叶轮中的应用
    在化工装置系统中,化工物料的输送、增压或物料的回流常用泵来完成。然而在化学工业中,由于化工生产类别和工艺过程不同,化工装置系统中的原料、中间产品、产品等液体物料的性质有很大的区别。这些流体的腐蚀性范围从无腐蚀性到有强烈腐蚀性,如氢氟酸、浓碱液等;黏度范围从稀如水的液体,直到浓稠象合成胶工业中的十几万厘泊(1cP=1×10-3Pa.s)的高黏度液体,以及含有悬浮固体(粒状物、块状物和纤维状物)的液体,多数的流体往往呈现非常复杂的非牛顿流体特性,从而使其流动规律变得更为复杂而难以预测和把握,大大增加了化工用泵的设计难度。按照单相牛顿流体规律设计的泵往往很难适应化工工艺需要、效率很低(通常为40%-60%),造成大量能源浪费;同时,泵的磨损和腐蚀严重,寿命极短,有的泵叶轮仅运行几百个小时,甚至造成停产。因此,设计出高效、耐磨耐腐蚀的化工用泵,已成为化学工业应用的迫切需要。研究内容包括:两相流与非牛顿流体湍流特征和流动规律研究;两相非牛顿流体流变特性测量技术;两相流与非牛顿流体在泵叶轮中的流动和磨损规律及高效、耐磨两相流泵设计。



3 电子器件高效散热技术
    随着计算机的高速发展,计算机芯片上大规模集成电路的集成密度在不断提高芯片产生的这些热量如果不及时散出,将使芯片的温度升高而影响到电子器件的寿命及工作的可靠性。芯片正常工作的临界上限温度为85,调查研究表明超过这一临界温度10可使系统工作可靠性减少50%因而芯片的有效散热方式已成为获得计算机新一代产品的关键问题之一。将芯片直接浸没在惰性不导电的液体中进行沸腾换热是一种非常有效的冷却方式。与光滑沸腾加热面相比,通过在沸腾面上加工凹坑、突起和喷涂多孔介质等方法可有效提高电子器件的沸腾换热性能。研究内容包括:高效表面方柱微结构的沸腾换热性能测试及机理分析;微重力条件下方柱微结构的沸腾换热性能和汽泡动力学行为;方柱微结构在池沸腾、流动沸腾、喷射加流动沸腾等多种沸腾换热方式下的沸腾性能;工作介质添加纳米流体、表面活性剂等条件下的沸腾换热性能;高效紧凑型电子器件冷却系统设计。



4 管道流体流动减阻
    在液体湍流流动中加入少量的界面活性剂,流动阻力可以得到很大地降低。在工业中常用到的雷诺数范围内,湍流阻力降低量可高达80%以上. 与高分子添加物减阻相比,界面活性剂溶液比较稳定且受到破坏后容易自身修复而不会降低减阻性能,因而成为一种很有发展前景的减阻添加物被人们所接受。在区域供冷和供热系统中的工作流体输送管道内加入界面活性剂,运输泵的动力消耗将会大幅度降低或工作流体的运输量将会大幅度提高。研究内容包括:表面活性剂减阻流体的流动性能、湍流特征测量与分析;表面活性剂溶液流变特性及微观结构测量与数值模拟分析;表面活性剂减阻的应用研究等。



5 计算流体力学、计算传热学和布朗动力学数值模拟
    随着计算机性能的高速发展,流体流动与传热的数值模拟在揭示其流动与传热规律方面发挥越来越重要的作用,为复杂流体的流动与传热研究提供重要的手段。研究内容包括:两相流、非牛顿流体、沸腾、气动噪声等物理模型及高效算法;高精度稳定的对流项差分格式。


科研项目
项目编号 项目名称 项目来源 起讫时间 承担角色 项目类别
榆林2017KJJH-03 太阳能光热和化学转化与利用创新团队 其他2017-6~负责人纵向项目
51636006 亲/疏水表面微结构和周期性脉动流及其协同作用强化沸腾换热机理研究 国家自然科学基金项目2017-1~负责人纵向项目
51611130060 利用表面微/纳米复合结构强化沸腾换热研究 国家自然科学基金项目2016-1~负责人纵向项目
2013AA050402 太阳能光伏光热综合利用关键技术 “863”高科技项目2013-1~负责人纵向项目
51225601 两相流动与传热 国家自然科学基金项目2013-1~负责人纵向项目
51076124 拉伸流场中界面活性剂减阻溶液的强化传热机理 国家自然科学基金项目2011-1~负责人纵向项目
10RM01 表面活性剂内部微观结构及流变特性研究 流变力学与材料工程研究所开放课题2010-7~负责人纵向项目
西安交通大学基本科研业务费 非牛顿流体流动与传热研究 西安交通大学基本科研业务费2010-1~负责人纵向项目
20090201110002 表面活性剂减阻节能的尺度放大与强化换热的理论与技术研究 教育部博士点基金2010-1~负责人纵向项目
中科院国家微重力实验室开放课题 方柱微结构表面微重力沸腾现象与换热性能 中科院国家微重力实验室开放课题2010-1~负责人纵向项目
BK2009145 建筑空调系统表面活性剂节能机理及关键问题的研究 江苏省自然科学基金2009-1~负责人纵向项目
重点实验室自主课题重点项目 镁冶金新型工艺及多相流规律与节能技术研究 重点实验室自主课题重点项目2009-1~负责人纵向项目
20081249 太阳能驱动吸收式热泵中央热水系统研发 企业项目2009-1~负责人横向项目
NCET-07-0680 自然循环冷凝蒸发管路系统中芯片表面的沸腾强化换热技术 教育部新世纪优秀人才项目2008-1~负责人纵向项目
10602043 湍流条件下界面活性剂减阻溶液的内部微结构动力学行为及流变特性研究 重点实验室开放课题2007-1~2009-12负责人纵向项目
2006AA050105 太阳能热发电实验平台建设 “863”高科技项目2007-1~负责人纵向项目
10602043 湍流条件下界面活性剂减阻溶液内部结构动力学行为及流变特性 国家自然科学基金项目2007-1~负责人纵向项目
2006331 界面活性剂流变及减阻特性 国家教育部项目2006-7~负责人纵向项目
20060460 座舱瞬态热载荷及舱内速度场和温度场分布计算方法研究 企业项目2006-5~2007-10负责人横向项目
106142 超高热流密度电子器件高效冷却的对流沸腾强化换热机理与关键技术研究 国家教育部项目2006-1~2008-12负责人纵向项目
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