【摘 要】
：
近年来，通过向高聚物材料中填充纳米材料来提高高聚物复合材料的导热性能得到了广泛的关注。碳纳米管和石墨烯因其独特的结构和超高的热导率脱颖而出。但由于聚合物体系原子数量庞大，传统的分子动力学模拟研究显得力不从心。耗散粒子动力学(DPD)和平滑粒子动力学(SPH)的研究和发展为介观尺度下复杂网络结构的材料导热研究提供了新的手段，但目前基于耗散粒子动力学和平滑粒子动力学的材料导热研究还相对较少。本文对此进行了探索，通过耗散粒子动力学来建立碳纳米管、石墨烯以及环氧树脂复合材料的粗粒化模型，实现其介观建模，并结合平滑
论文部分内容阅读
近年来，通过向高聚物材料中填充纳米材料来提高高聚物复合材料的导热性能得到了广泛的关注。碳纳米管和石墨烯因其独特的结构和超高的热导率脱颖而出。但由于聚合物体系原子数量庞大，传统的分子动力学模拟研究显得力不从心。耗散粒子动力学(DPD)和平滑粒子动力学(SPH)的研究和发展为介观尺度下复杂网络结构的材料导热研究提供了新的手段，但目前基于耗散粒子动力学和平滑粒子动力学的材料导热研究还相对较少。本文对此进行了探索，通过耗散粒子动力学来建立碳纳米管、石墨烯以及环氧树脂复合材料的粗粒化模型，实现其介观建模，并结合平滑粒子动力学模拟研究了碳纳米管/环氧树脂复合材料、碳纳米管堆积床、石墨烯/环氧树脂复合材料和碳纳米管/石墨烯/环氧树脂复合材料的热导率随一些主要参数的变化关系。主要的研究内容包括：
(1)建立了碳纳米管/环氧树脂复合材料粗粒度模型，对比了纯环氧树脂与碳纳米管/环氧树脂复合材料的热导率，证明了掺杂碳纳米管的有效性，并研究了碳纳米管的体积分数、管长以及管数对复合材料热导率的影响。结果表明复合材料热导率随着碳纳米管体积分数的增加呈现出非线性增大的趋势；当碳纳米管的体积分数保持不变时，复合材料的热导率随碳纳米管管长基本保持不变。
(2)建立了碳纳米管堆积床粗粒度模型，研究了碳纳米管堆积床密度和碳纳米管管长及管数对碳纳米管堆积床热导率的影响，模拟结果表明碳纳米管堆积床热导率与堆积床密度成线性关系；并随着碳纳米管管长增长而增加。
(3)实现了石墨烯的粗粒化，建立了石墨烯/环氧树脂复合材料粗粒度模型，讨论石墨烯的体积分数和宽长比对复合材料热导率的影响，通过拟合，发现复合材料的热导率随石墨烯体积分数二次方增加；随石墨烯宽长比的增大先增大后减小，在宽长比0.8-0.9之间时热导率达到最大，即接近方形的石墨烯片热导率要大于长形的石墨烯片。
(4)建立了碳纳米管/石墨烯/环氧树脂粗粒度模型，讨论了两种填料组成的混合填料对复合材料热导率的影响，在相同体积分数及体系的总粒子数不变的情况下，对比了单一碳纳米管或者石墨烯作为填料时环氧树脂复合材料的热导率与混合填料时复合材料热导率的相对大小，并研究了改变石墨烯的宽长比对混掺情况热导率的影响，发现同时掺杂两种填料时复合材料的热导率最大。
其他文献
我国“多煤少油缺气”的能源结构决定了我国以煤为主的能源结构短期内不会改变。如今，大多数煤炭都是通过直接在空气中燃烧的方式消耗的，不可避免地会产生诸如NOx、SOx、PM2.5等污染物，导致严重的环境问题。煤炭利用对环境的负面影响及维护环境安全的相关费用抑制了煤炭消费的增长，这激发了对清洁、高效的煤炭利用方法的研究。其中，超临界水煤气化技术是煤炭高效清洁利用的一个重要途径。在超临界水煤气化过程中，煤中的有机物主要转化为H2、CO2和部分无机物沉淀，而通过该技术产生的H2O/CO2超临界混合工质可以进入汽轮机
随着全球变暖趋势日益严峻，CO2减排越来越得到重视，然而人类尚无法摆脱对化石燃料的依赖，化学链燃烧技术作为一种自带炭分离特性的燃烧方式受到广泛关注。其中，化学链燃烧分为气体燃料和固体燃料的化学链燃烧，结合我国富煤贫油少气的资源储备，煤炭等固体燃料的化学链燃烧尤为重要，但是无论是先气化再燃烧的间接燃烧还是直接进料燃烧均存在一定问题亟待解决，需要众多学者进一步研究。
为避免固体燃料生成的灰分对载氧体活性的影响，本文设计了一种新型化学链燃烧装置，并搭建了冷态实验台进行了冷态实验研究。此装置采用三床串联
可再生能源的研究已成为能源应用领域的一个重要的问题。综合来说，在不考虑大型水电的情况下，风能是可再生能源中应用最为广泛的能源类型，所以风能为世界的整体能源供应和结构改进做出了相当大的贡献。但风力机的运行必定会造成大气能量损失，使大气边界层内原本正常的能量循环受到干扰，因此需要深入研究风力机运行对区域大气边界层特性的影响，为优化风电场的经济效益提供支持。
本文基于开源CFD平台OpenFOAM，结合大涡模拟和大气边界层相关理论，对不同温度层结和不同下垫面类型下风力机运行对区域大气边界层特性的影响进
本文实验研究了降压环境下固着水滴和盐水液滴的蒸发过程。水滴在降压环境下的蒸发特性可广泛应用于食物冷冻、航空航天、医疗等领域；而盐水液滴在降压环境下的蒸发特性可应用于海水淡化、废水处理等领域。无论是水滴还是盐水液滴，在降压蒸发过程中都涉及到相变传热传质机理。同时，还涉及环境压力变化对液滴蒸发的影响。盐水液滴在蒸发过程中由于组分浓度不断变化，蒸发过程更为复杂。
在实验方面，分别采用去离子水液滴和盐水液滴为研究对象。对于去离子水液滴，实验研究了在最终环境压力0.99~6.5kPa范围内，水滴在铜片、载
高粘度流体换热器应用在化工、航天、机械、食品等多种领域。由于高粘度流体普遍存在导热系数小，传热阻力大的问题，使高粘度流体换热器也存在传热弱、阻力大的问题。为提高设备的可靠性，设计更紧凑高效的高粘度流体换热器，本文基于高尔夫球的凹坑减阻特性，提出换热管的麻面设计思想——新式麻面管，对以润滑油为代表的高粘度流体流域的流动与换热特性进行数值模拟研究，为高粘度流体换热器的设计提供一定的理论参考。主要工作内容及成果如下：
(1)采用三维数值模拟的方法，对润滑油横掠单管的流动与传热特性进行研究分析。结果表明
温室效应的日益严重加速了富氧燃烧技术的发展，O2/H2O新型富氧燃烧组织燃料在氧气和水蒸气中燃烧，通过将烟气中H2O冷凝去除，实现CO2捕集。O2/H2O燃烧模式具有系统结构紧凑、CO2纯化成本低等优点，受到了研究者们的广泛关注。本文采用自主设计的恒温热重和污染物在线监测实验系统，详细探究了组分浓度、温度、煤种等因素对O2/H2O气氛中煤燃烧及NO释放的作用规律，为认知该燃烧模式提供进一步的借鉴。主要研究内容及成果如下：
(1)探究了O2、H2O、O2和H2O协同作用(不同氧水比)等因素对O2/
我国能源结构特点为富煤、贫油、少气，煤炭占主导地位的状况已经持续了几十年。煤炭等化石燃料的燃烧会释放SO2等的污染物并造成大气污染。循环流化床锅炉具有燃烧效率高、煤质适应性广等特点，使用石灰石进行燃烧中干法脱硫，设备简单、成本低价，是一种先进洁净燃烧技术。H2O是燃煤烟气的主要成分之一，其对脱硫反应的进行有着促进作用。因此，对于H2O是如何影响SO2在CaO上吸附的研究，对更高效洁净地使用煤炭资源提供了一定的指导意义。
首先，本文首先计算了SO2在洁净CaO表面上的吸附，然后分析了H2O在洁净C
近年来，我国可再生能源发电技术发展迅速，可再生能源开始被规模性用于替代传统化石能源完成发电任务，一定程度上缓解了能源危机。但是，随着可再生能源渗透率的不断提升，其固有的间歇性、不确定性给电网的运行调度带来了重大挑战，因此，如何保障含可再生能源电网安全稳定运行是当前务须解决的关键技术问题。微电网系统作为实现可再生能源入网的有效技术方案，可以完成用户负荷的削峰填谷任务，同时可以抑制可再生能源的出力波动，对电网的安全、经济运行调度有很大的帮助作用。目前，对微电网系统领域的研究涵盖众多方向，微电网系统优化运行方法
吸附储氢作为一种新兴的储氢技术，以其储氢密度高、充放氢速度快且安全性好等特性被认为是最有前景的一种储氢方式。在吸附材料罐进行氢气充装时，吸附热和压缩功的产生使得罐体温度升高，吸附效果降低，氢气更多地以气态的形式存在而非吸附态，使得罐体压力升高。即充气过程中的热效应会使压力过高，增加压缩机耗功的同时也带来了安全性的问题；在放气过程中则相反，温度的降低会使氢气不易脱附，使罐内残余量增加。所以，有必要对吸附罐的充放气特性进行研究，本文利用COMSOLMultiphysics软件对小型吸附罐的充放氢过程进行模拟，
作为火电及核电的核心动力设备，汽轮机末级叶片因其工作在以湿蒸汽为工质的特殊环境中，会出现湿蒸汽非平衡凝结现象。蒸汽的快速膨胀使得凝结液滴出现，产生的湿气损失导致初始蒸汽动力性能下降，热力与动力不平衡相继出现，最终引起汽轮机效率的下降。并且，凝结产生的水滴在主蒸汽流的裹挟下以很大的相对速度撞击动叶前缘，产生制动损失的同时也对叶片造成侵蚀，威胁机组的安全运行，因此对汽轮机湿蒸汽凝结的研究极为重要。
本文采用数值方法对典型Bakhtar喷管、Dykas叶栅以及三维级叶片流道进行湿蒸汽相变模拟，对模型进