冷卻塔逆用吸熱過(guò)程多場(chǎng)耦合反向模擬策略與機(jī)理研究

本項(xiàng)目以冷卻塔逆用吸熱過(guò)程為研究對(duì)象，以實(shí)現(xiàn)其穩(wěn)定、高效吸熱為目標(biāo)，采用理論和實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的方法，對(duì)RUCT內(nèi)流體流動(dòng)和熱質(zhì)傳遞過(guò)程的耦合機(jī)理進(jìn)行了研究。設(shè)計(jì)搭建了實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，測(cè)試了RUCT氣液兩相逆流吸熱過(guò)程溶液流量、溶液溫度、空氣溫度、空氣相對(duì)濕度、流速等因素對(duì)氣液兩相熱質(zhì)耦合傳遞性能的影響；基于RUCT運(yùn)行工況與波紋填料特點(diǎn)，建立了填料表面在反向切應(yīng)力作用下液膜流動(dòng)與熱質(zhì)耦合傳遞特性的數(shù)學(xué)模型，通過(guò)數(shù)值仿真結(jié)合試驗(yàn)分析多種邊界條件對(duì)RUCT內(nèi)流動(dòng)和傳熱傳質(zhì)過(guò)程性能參數(shù)的影響。基于數(shù)值模擬及實(shí)驗(yàn)結(jié)果，研究分析了波紋填料表面氣液兩相流動(dòng)分布規(guī)律及其熱質(zhì)耦合傳遞過(guò)程的作用機(jī)制,嘗試采用逆向思維對(duì)RUCT 內(nèi)流體流動(dòng)和熱質(zhì)耦合傳遞過(guò)程進(jìn)一步進(jìn)行研究，探索反向研究方法，得到了可表征RUCT傳質(zhì)與傳熱性能的無(wú)量綱準(zhǔn)則關(guān)聯(lián)式和波紋填料間氣液兩相傳熱傳質(zhì)出口參數(shù)與入口參數(shù)的函數(shù)式。 目前，空調(diào)用開(kāi)式冷卻塔逆用吸熱技術(shù)相關(guān)產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展，塔內(nèi)流體流動(dòng)均勻性與吸熱穩(wěn)定性差、吸熱效率低等問(wèn)題日益突出。本項(xiàng)目通過(guò)理論與實(shí)驗(yàn)研究，對(duì)冷卻塔逆用吸熱塔內(nèi)流體的流動(dòng)特性與熱質(zhì)耦合交換過(guò)程有了深刻認(rèn)識(shí)，其研究成果可為空調(diào)用開(kāi)式冷卻塔逆用穩(wěn)定、高效吸熱提供理論基礎(chǔ)和依據(jù)。 2100433B

隨著空調(diào)用開(kāi)式冷卻塔逆用吸熱技術(shù)相關(guān)產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，塔內(nèi)流體流動(dòng)均勻性與吸熱穩(wěn)定性差、吸熱效率低等問(wèn)題日益突出，正確認(rèn)識(shí)塔內(nèi)流體的流動(dòng)特性與熱質(zhì)耦合交換過(guò)程是該冷卻塔合理設(shè)計(jì)與優(yōu)化運(yùn)行的基礎(chǔ)。本課題以冷卻塔逆用吸熱過(guò)程為研究對(duì)象，以實(shí)現(xiàn)其穩(wěn)定、高效吸熱為目標(biāo)，通過(guò)理論分析、數(shù)值模擬與實(shí)驗(yàn)研究相結(jié)合的方法，建立塔內(nèi)液膜流動(dòng)和熱質(zhì)耦合傳遞特性的數(shù)學(xué)模型，探索波紋填料表面氣液兩相流動(dòng)分布規(guī)律及其熱質(zhì)耦合傳遞過(guò)程的作用機(jī)制；在此基礎(chǔ)上，本課題基于逆向思維進(jìn)一步研究反向模擬塔吸熱過(guò)程多場(chǎng)耦合原理，探索減少反向模擬過(guò)程所需計(jì)算時(shí)間的方法，建立反向模擬計(jì)算穩(wěn)定性準(zhǔn)則，尋找反向模擬結(jié)果的準(zhǔn)確辨識(shí)方法，并采用雙盲法對(duì)反向模擬進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。研究成果將為空調(diào)用開(kāi)式冷卻塔逆用穩(wěn)定、高效吸熱提供理論基礎(chǔ)和依據(jù)，具有重要的學(xué)術(shù)研究?jī)r(jià)值和應(yīng)用前景。

高混凝土壩等水工混凝土結(jié)構(gòu)在澆筑成形過(guò)程中普遍存在的微細(xì)裂紋和缺陷?？梢鹦铝鸭y甚至宏觀裂縫。針對(duì)高混凝土壩的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，利用地下水溫度環(huán)境耦合模擬試驗(yàn)系統(tǒng)建立滲流-應(yīng)力-溫度等多場(chǎng)耦合的試驗(yàn)?zāi)Ｐ?，進(jìn)行多場(chǎng)耦合條件下水工混凝土結(jié)構(gòu)裂縫萌生、發(fā)展的室內(nèi)模擬試驗(yàn)，研究并揭示水力劈裂的機(jī)理。結(jié)合斷裂力學(xué)、損傷力學(xué)理論和雙K斷裂模型，采用無(wú)單元法與有限元法耦合分析技術(shù)，分析研究水工混凝土結(jié)構(gòu)在滲流和溫度作用下裂縫從萌生、發(fā)展到失穩(wěn)的過(guò)程，揭示裂縫擴(kuò)展的變化規(guī)律以及水力劈裂的形成和擴(kuò)展機(jī)理，建立溫度-滲流-應(yīng)力耦合條件下水工混凝土結(jié)構(gòu)水力劈裂的數(shù)值分析模型，以預(yù)測(cè)裂紋的萌生位置和擴(kuò)展長(zhǎng)度，實(shí)現(xiàn)水工混凝土結(jié)構(gòu)水力劈裂全過(guò)程的仿真模擬。高混凝土壩易出現(xiàn)裂縫并進(jìn)一步擴(kuò)展危及結(jié)構(gòu)安全，尤其是壩踵等部位，故該成果可廣泛應(yīng)用于水工混凝土結(jié)構(gòu)的計(jì)算分析和安全評(píng)價(jià)，不僅具有理論意義，而且具有重要的應(yīng)用價(jià)值。

土石壩與堰塞壩潰決機(jī)理與潰壩過(guò)程模擬是一門(mén)涉及巖土力學(xué)、水力學(xué)與泥沙運(yùn)動(dòng)理論的新興學(xué)科，近年來(lái)日益頻繁發(fā)生的極端氣候現(xiàn)象和地震，促進(jìn)了該學(xué)科的快速發(fā)展。陳生水編著的《土石壩潰決機(jī)理與潰壩過(guò)程模擬》首先根據(jù)國(guó)內(nèi)外典型潰壩案例調(diào)查資料，總結(jié)分析了土石壩的潰決原因及潰壩特征；重點(diǎn)介紹了國(guó)內(nèi)外在土石壩與堰塞壩形成和潰決機(jī)理及潰壩過(guò)程模擬領(lǐng)域的研究進(jìn)展，特別是作者在土石壩三種主要壩型和堰塞壩潰壩離心模型試驗(yàn)和漫頂與滲透破壞潰壩過(guò)程數(shù)值模擬方面的最新研究成果；最后介紹了國(guó)內(nèi)外潰壩洪水演進(jìn)數(shù)值模擬方法及常用計(jì)算機(jī)軟件，給出了研究成果在水庫(kù)大壩潰壩洪水風(fēng)險(xiǎn)圖編制中的應(yīng)用實(shí)例。

《土石壩潰決機(jī)理與潰壩過(guò)程模擬》可供從事土石壩工程安全專(zhuān)業(yè)的研究和管理人員參考，也可作為水利工程等相關(guān)專(zhuān)業(yè)本科生、研究生的教材或參考書(shū)。