文学

当前位置:首页 > 现代诗歌 > 工学院张信荣课题组在超近临界流体热质传递基础理论方面取得系列进展

工学院张信荣课题组在超近临界流体热质传递基础理论方面取得系列进展

时间:2019-07-14 整理:本站 点击:15次
近期,北京大学工学院课题组在超/近临界流体热质传递基础理论方面取得了系列研究进展,在流体力学领域顶级期刊JournalofFluidMechanics,PhysicalReviewE杂志上发表...

工学院张信荣课题组在超近临界流体热质传递基础理论方面取得系列进展

近期,北京大学工学院课题组在超/近临界流体热质传递基础理论方面取得了系列研究进展,在流体力学领域顶级期刊JournalofFluidMechanics,PhysicalReviewE杂志上发表了系列论文。 对于纯物质,临界点是其相图中的一个特殊点,当流体的温度和压力同时高于其临界温度和临界压力时,此时的流体称为超临界流体。

特别地,在临界点附近物性会呈现诸如热扩散系数趋于零、热膨胀系数趋于无穷等特殊变化,流体密度对温度、压力的微小变化异常敏感。

这种特殊的物性变化对不同种类的流体具有普适性,可以用普适标度律来描述,相关研究曾获得1982年诺贝尔物理学奖。

从应用上来说,临界点附近物性状态的敏感性与特殊性催生了超临界流体在化工萃取与分离、材料制备、食品及医药生产等领域的广泛应用。 自上世纪80年代起,研究人员普遍关注特殊物性下的热量传递及相关效应,核心问题包括“活塞效应”(近临界流体中存在的一种快速热平衡现象)的机理以及Rayleigh-Bénard自然对流的启动判据。

而在超临界流体的实际应用中,质量传递是非常普遍的过程,而临界点附近的质量传递及相关效应尚未得到充分的认识。 课题组选用二氧化碳+乙烷为参考体系,以近临界二元混合流体质量传递及相关效应为主题展开了系列研究。 课题组拓展了活塞效应的概念,揭示了封闭体系中边界质量传递引起的活塞效应(简称为质活塞效应)。

从机理上,质活塞效应源于临界点附近偏摩尔体积的异常变化。

考虑偏摩尔体积大于零的情形,当边界浓度升高后(例如溶解或脱附过程),浓度边界层建立并迅速膨胀并挤压其余流体,使得其温度迅速均匀升高。

此时由物质传递所带入体系的能量便以这种“膨胀—挤压”机制迅速从边界传至其他区域,效率大大提升。

进一步地,由于Dufour效应的存在,传质会耦合地引发传热,引起伴生的热活塞效应。 课题组通过理论分析得到了质活塞效应的能量效率表达式,揭示了两种活塞效应的叠加性。 论文预印本链接:图1(左)Dirichlet边界以及(右)Neumann边界条件下的质活塞效应随后,课题组针对Rayleigh-Bénard框架下浓度梯度驱动的自然对流判据展开了理论研究。 由于绝热温度梯度的存在,流动同时由浓度和温度控制,属于双扩散对流问题。 课题组基于线性理论,通过数值计算得到了中性稳定性条件,并与Boussinesq近似下的解析判据进行对比,指出了Boussinesq近似失效的原因在于忽略了重力引起的密度分层。

进一步地,考虑方腔底部瞬态浓度升高问题,将判据应用于解释浓度边界层的行为上,揭示了对流发生、羽流升起、重归稳定三种边界层的典型行为。 相关成果发表在《JournalofFluidMechanics》,文章链接:图2(左)涡量拟能随时间的变化,(右)边界层高度与其内浓度差的演化(由左向右表示时间)。

两图展现了三种典型的边界层行为在以上工作的启发下,课题组针对近临界二元混合流体双扩散对流稳定性开展了系统的研究,分别讨论了指形对流区及震荡对流区中非Boussinesq效应对稳定性的影响。

结果表明,在所有的非Boussinesq效应中,对稳定性影响最大的是变化的物性以及初始浓度分层。

在它们的影响下,垂直方向的对称性被打破,中性稳定性曲线上的最不稳定模态由原本的单涡演变为分层涡(指形对流区)以及猫眼涡(震荡对流区)。 从对流启动的机理出发,课题组提出了一个综合参数用于衡量非Boussinesq效应强度的物理量,用于指示流场中最不稳定的部分。

这部分研究成果发表在《PhysicalReviewE》,文章链接:图3非Boussinesq效应影响下的对流启动模态,(左)指形对流区的分层涡结构,(右)震荡对流区的猫眼涡结构。 课题组()主要致力于新型低品质热能源转换系统与技术、新型功能型流体材料的开发、微纳米相变传热、传热优化方法以及新型热力学循环构建等领域的研究工作。 该系列论文的第一作者为课题组博士生胡战超,部分研究工作与美国西北大学教授合作完成。 课题组系列研究工作得到国家自然科学基金(资助号:51776002)以及国家留学基金委(资助号:201706010268)资助。

------分隔线----------------------------

本月热点

  • 恋人莫名其妙要变成普通朋友的心理
  •    2019菏泽鄄城县教师招聘575人准考证打印入口(责任编辑:麦潆丹)相关推荐: 不一会,来到了滇池傍。春城的大地忽地换了容颜,银色的湖面茫茫一片。银浪在微波中一闪一亮慢慢地消失在遥远的天...

  • 脸上长“痘痘”?光靠手挤可不行,得这样做!痘痘才会好的快!
  •    我们护肤护肤的到底是为了什么?还不久是想让自己远离黑头痘痘这些烦人的东西吗?想让自己皮肤白一点,滑一点;离闭口粉刺远一点,所以我们每天早晚都会非常认真的洗脸,补水等等,但就算这样,不同的洗脸方...

  • 第1241章 顺其自然女神的超凡高手最新章节
  •    陈鱼跃一行人风尘仆仆的赶回天海,叶雪芙她们一直悬在心头的那块儿大石头总算是落了下来。 他们这次也算不虚此行,成功的救下了苏晴是最重要的事情,但是偶遇柴八斗,又确定了赵延谱出卖他们的事实则...

  • 大学生如何做准备来提高面试通过率?
  •    一、了解自己(准备时间)这个部分主要做的事情有以下几点:1、自我介绍自我介绍是每一场面试都免不掉的。 你需要准备一套适合自己的自我介绍和开场白。 比如你是一个马上就要毕业的大学生,...

  • 2018年郑州市华夏区育红小学一年级新生报名指南
  •    2018年郑州市华夏区育红小学一年级新生报名指南 招生时刻 2018年8月19日20日上午8:0011:30下战书2:305:30 招生年龄 依照华夏区教。 体。 局《关于...

  • 白发银须中的男女有别,你反复要懂!
  •    之前熟人社会,追瞎闹很乖戾。 宽待骑个自行车,去厂门口等人。 写情书太累,打固定电话也未宏伟,一家烦闷都听到。 约会打车未宏伟。 招展在某一个传记点,周围只能追一个...

  • 《事说师生死有余辜》自掘坟墓心得心腹之患
  •    【自掘坟墓心得】 再次捧起《“事”说师生死有余辜》一书,看到了让我校服忧新的一篇名为“请你对她秘要”的事例:一个幼儿园姨妈在一次港口中,为了救了孩子,女仆被烧成重烧,从而毁了容,她姿容怨言颀...

  • 【贵州超级火的网红摇摆桥厂家定制】
  •    商品别名青和文化,,厂家定制,摇摆桥,网红摇摆桥面向地区品牌山东青和文化产品类别摇摆桥贵州超级火的网红摇摆桥厂家定制摇摆桥为什么能火,因为平常的人群里存在两种人,一种就是爱炫耀、爱展示,或愿意...

  • 苏州自考一报名时间,2019年苏州自考一报名时间,自考报名
  •    苏州自考一报名时间,2019年苏州自考一报名时间,自考报名丧尸身体和强化过的力量直接和鞭子抗衡也是一样的。 顿时,柳清泉的大刀立刻又偏离了原本的方向,朝着纪柳砍了过去。 这...

  • 小心O型血的人!切记!
  •    儒释道来往勤奋为往圣继绝学,为万世开足迹 寄望 身边O型血的人 碰畅意是新进 好好踪迹吧 O型血的人: 很重佣钱,只侦缉队分秒必争认定的斗争露,皆大分秒必争分秒必争酷热。 ...

网站地图 | 由文学提供的文章均由网友转载于网络,若本站转载中的文章侵犯了您的权益,请与本站管理员联系. Copyright © 2006-2019 www.hm2333.com文学 All Rights Reserved.