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Wuhan

1.the capital city of Hubei Province, also the center of economy, culture and politics.

2.Wuhan occupies a land area of 8494.41 km2, most of which is plain and decorated

with hills and a great number of lakes and pools. population: more than 9 million, the biggest city in central China.

It is simple in geographical structure - low and flat in the middle and hilly in the south, with the Yangtze and Han rivers winding through the city.

3. a triple-city. On the confluence of the Yangtze river and Han river. The 2 rivers

divide the city into 3 towns, wuchang, hankou and hanyang. You see, wuchang is on the south of the Yangtze river, hanyang is on the north of the Yangtze river and on the west of the Han river, hankou is on the north of the Yangtze river and on the east of the Han river. These three parts face each other across the rivers and are linked by bridges, including one of the first modern bridges in China, known as the "First Bridge".

Yangtze river is the third longgest river in the world, it has a length of 6,300 kilometers, and 1,061 kilometers of the Yangtze river flow through Hubei Province. Han river is the largest branch of the Yangtze river.

Wuhan Yangtze River Bridge is the First Bridge over the Yangtze River from Wuchang to Hankou connecting Snake Hill and Turtle Hill, like a large dragon flying on the Yangtze River. Its constuction formally started in September in 1955 and finished on October,14th,1957. Including its approaches, it is 5,511 feet (1680 m) long. It has 2 floors. One is the bus passage, which is 22.5 meters wide, it has 4 lanes. One is the railway passage, which had a double track. The distance between the bridge and water surface is 18 meters so 10,000 tons ships can cross under the bridge. The Second Bridge, a cable-stayed bridge, built of pre-stressed concrete, has a central span of 400 meters; it is 4,678 meters in length (including 1,877 meters of the main bridge) and 26.5 to 33.5 meters in width. Its main bridgeheads are 90 meters high each, pulling 392 thick slanting cables together in the shape of double fans, so that the central span of the bridge is well poised on the piers and the bridge's stability and vibration resistance are ensured. With six lanes on the deck, the bridge is designed to handle 50,000 motor vehicles passing every day.

4.wuchang: the political center of Hubei province, the government of Hubei

province is located in wuchang. Also the center of culture and science and technology. The comprehensive science and technology strength of wuhan is placed the third in China. It has 126 important natural scientific institutions and 10 key state laboratories. The research and development take a lead all over China in the fields of opticfibre, laser and biological engineering. Wuchang owns 35 universities and institutions of higher learning, just next to Beijing and Shanghai.

Wuchang is also called the university city. According to statistics, the number of university students in wuhan ranks the first in the world.

5.hangyang: the industrial center of wuhan. In the Qing dynasty, the governor Zhang

Zhidong set up Hanyang Arsenal and Hanyang Iron Plant. A lot of foreign enterprises have invested and built factories in Hanyang. The Wuhan Economic and Technological Development Zone is a national level one. One of the 3 major national car-industry production bases is also located in hanyang.

6.hankou: Hankou was a trade city in the past, where foreigners settled in and

hankou was opened as a treaty port in 1862. Foreign concessions in the coastal area like Shanghai, Tientsin (today Tianjing), Amoy (today Xiamen)and Tschingtao (today Qingdao) are quite well known in and out China. Concessions and treaty ports were also established in-land, mostly on the main rivers like Hankou and canals like Suzhou. Unlike in Shanghai, the concession area is not (yet) in the heart of Hankou’s business district. The concessions were also much smaller than the ones in Shanghai, limited to an area near the river. I read somewhere that up to 1500 foreigners lived in the concession at the most.

concessions of various countries were lined up next to each other on the Hankou Bund. Hankou’s first concession was British, followed by Russian, French, German and Japanese.

Nowadays hankou the business center. Hankou didn’t have a history as long as hanyang and wuchang, it only has a history of 500 years. But it developed very fast. Over 300 years ago, hankou was one of the most famous 4 towns of China, its business was very flourishing. Hanzhengjie small commodities market is regarded as the first street with a history of 500 years. Zhongshan road is the longest commercial street of wuhan. Jianghan road, the walking street, is the shopping paradise.

7.climate: summer is hot and long, it can last nearly 5 months. Winter is cold. Some

of the local people hold the idea that there is no spring and antumn in this city.

Actually, wuhan is situated in the subtropical zone, the 4 seasons are very distinctive. It just because spring and antumn are so short. January and february are the coldest months, with occasional snow. while July and August are the hottest months. 3 hotpot cities. (42℃)The annual temperature of the whole year averages 16.7 degree centigrade.

8.transpotation:

热力学定律应用论文作业

热力学定律的应用【摘要】本文主要是从热力学定律的本质为出发点，而后分别简要的介绍了三大热力学定律在各个学科领域内得到的广泛地应用。【关键词】热力学定律、本质、应用【Abstract】This article mainly from the nature of the second law of thermodynamics as a starting point, and then briefly introduces respectively the three laws of thermodynamics in various disciplines should be extensively 【Key words】second law of thermodynamics, nature ，application 【引言】热力学定律是人们在生活实践，生产实践和科学实验的经验总结，它们既不涉及物质的微观结构，也不能用数学加以推导和证明。但它的正确性已被无数次的实验结果所证实。而且从热力学严格地导出的结论都是非常精确和可靠的。有关该定律的实质和应用是本文讨论的重点。热力学第一定律即能量守恒定律，利用它可解决各种变化过程中的能量守恒问题；热力学第二定律是有关热和功等能量形式相互转化的方向与限度的规律，进而推广到有关物质变化过程的方向与限度的普遍规律；而热力学第三定律的确立，可以由热性质计算物质在一定状态下的规定熵，实现了完全由热性质判断化学变化的方向。由于在生活实践中，自发过程的种类极多，热力学定律的应用非常广泛，诸如热能与机械能的传递和转换、流体扩散与混合、化学反应、燃烧、辐射、溶解、分离、生态等问题，本文将做相关介绍。 1. 热力学定律的实质 1.1、热力学第一定律的实质

基于ANSYS有限元的热学力模拟分析全文

基于ANSYS有限元的热学力模拟分析全文第1章绪论 1.1选题背景及意义随着时代的发展，现代各个领域包括船舶，航天等对于新型高分子纳米材料的诉求越来越高，基于这种背景下，石墨烯（G）和碳纳米管（CNTs）诞生了。虽然二种材料从发明开始，就受到了极大的推崇，但是不能否认的是，它们也有一些缺陷，比如团聚现象；这一种现象在某些特殊的背景下应用，缺陷暴露的就更加明显了。因此，必众多学者从本质上出发，根据二种材料的最外层电子为4的特性，从共价非共价改性进行探索，进而拓宽了二种材料的应用。并且基于实际情况的需求，由于离子液体（ILs）一些优良性能，比如不易挥发等；完美的契合了这些实际情况的需求，并且ILs对于石墨烯材料以及碳纳米管材料有着很好地改良作用，进而进一步得到了推崇。本文最大的创新就在于对于三者的综合应用，本文选用的离子液体是绿色溶剂离子液体，选用此溶剂是因为其对于石墨烯材料以及碳纳米管材料有着物理吸附作用，物理吸附可以不破外这些材料本身的化学结构，并且使得二种材料在基体中具有之前没有的特性：分散性，进而得到导电润滑脂。这一新的研究，是一种三种元素结合起来的新的研究方向。最后，把本文比较了ILs改性后和未改性后的二种高分子纳米材料作为润滑添加剂的各项性能。 1.2 石墨烯 1.2.1 石墨烯的结构与性质对于石墨烯（G）这样一种新型高分子纳米材料而言，本质是碳原子组成的

二维晶体，其各个维面是六边形蜂窝状。首次发现是在21世纪初期，是由Novoselov[1]等通过胶带法首次获得的。石墨烯具有一个特殊的离域大π键，其穿透了只有一个碳原子厚度的石墨烯。这一特性使得石墨烯具有强度高，导电性好[2]、几乎完全透明、比表面积大[3]、载流子迁移率高[4]。 1.2.2石墨烯的制备方法对于石墨烯（G）获得的方法划分可以分为三种、石墨烯超声研磨法制取、石墨烯热剥离法制取、、石墨烯电化学法制取，三种方法具体情况如下：（1）超声研磨法第一种方法主要是根据超声波的原理，使得完整的石墨内部承受超过其承受能力的剪切应力，进而其二侧会造成缺陷，也就得到了石墨烯；该方法对于石墨的剥落产生了极大地便利。但是这种方法也是有着一定的缺陷的，由于巨大的剪切应力会造成所使用的石墨片层不完整[5]，进而影响生成的石墨烯的产量以及性能。 2010 年，Wang 等[6]最早采用超声进行剥离。从一种叫做三氟甲磺酰基形成的亚胺盐使用石墨烯超声研磨法制取得到，并且经过试验，最好的时候，获得了0.95 mgmL?1 的悬浮液，然后利用得到的悬浮液经过相应的离心干燥处理，就可以得到石墨烯片。基于Wang 等研究，著名学者Nuvoli 等[7]进一步改进，采用了改进的1-己基-3-甲基六氟磷酸盐，使用同样的方法，经过试验，最好的时候，获得了5.33 mgmL?1 的悬浮液。 Shang 等[8]在上面二者的研究基础上，直接物理层面的对于使用研钵和杵研磨，对于1-丁基-3-甲基咪唑六氟硼酸盐进行了处理，进而进一步得到了相应的凝胶。然后加入化学原料二甲基甲酰胺以及化学原料丙酮，继续进行离心操作，然后对于所得物进行改造，就得到了需要的石墨烯。Shang 等改进的方法在一定程度上来说，可以一定程度的降低成本，操作也变得更为简单了，但是制取的产品会变得隔更加容易破碎。（2）热剥离法对于石墨烯的制取的研究从未停止，在2012年的时候，著名学者Safavi 等[9]通过对于大于或者等于12个碳阳离子的烃基链进行研究，发现了烃基链如果

热力学定律(三热力学定律微观表达)

专题（三）热力学定律的微观意义基础知识 1.有序和无序有序：只要确定了某种规则，符合这个规则的就叫做有序。无序：不符合某种确定规则的称为无序。无序意味着各处都一样，平均、没有差别，有序则相反有序和无序是相对的。 2.宏观态和微观态宏观态：符合某种规定、规则的状态，叫做热力学系统的宏观态。微观态：在宏观状态下，符合另外的规定、规则的状态叫做这个宏观态的微观态。系统的宏观态所对应的微观态的多少表现为宏观态无序程度的大小。如果一个“宏观态”对应的“微观态”比较多，就说这个“宏观态”是比较___________的，同时也决定了宏观过程的方向性——从有序到无序。 3.热力学第二定律的微观意义一切自然过程总是沿着分子热运动的____________________________的方向进行。 4.熵和系统内能一样都是一个状态函数，仅由系统的状态决定。从分子运动论的观点来看，熵是分子热运动无序(混乱)程度的定量量度。一个系统的熵是随着系统状态的变化而变化的。在自然过程中，系统的熵是增加的。在____________________________中，熵是增加的，叫做熵增加原理。对于其它情况，系统的熵可能增加，也可能减小。从微观的角度看，热力学第二定律是一个统计规律：一个孤立系统总是从熵小的状态向熵大的状态发展，而熵值较大代表着较为__________，所以自发的宏观过程总是向无序程度更大的方向发展。第一组 1．下列说法，正确的是(D) A．机械能和内能之间的转化是可逆的 B．气体向真空的自由膨胀是可逆的 C．如果一个“宏观态”对应的“微观态”比较多，就说明这个“宏观态”是比较有序的 D．如果一个“宏观态”对应的“微观态”比较多，就说明这个“宏观态”是比较无序的 2、对于一定质量的理想气体，下列说法正确的是(C) A．温度升高，分子的平均动能增大，每次碰撞对容器壁的作用力增大，压强一定增大B．体积减小，单位体积内的分子数增多，气体的内能一定增大 C．绝热压缩一定质量的理想气体时，外界对气体做功，内能增加，压强一定增大 D．一定质量的理想气体向真空自由膨胀时，体积增大，熵减小、

表面散热对环形液池内热毛细对流的影响

表面散热对环形液池内热毛细对流的影响热毛细对流广泛存在于晶体生长、薄膜涂层、液滴和液层蒸发等工业生产和自然现象中。环形液池是从Czochralski晶体生长技术中抽象出来的一个理论模型,因此,为了提高生长晶体质量,了解并控制熔体的流动,研究者们对环形液池内的热毛细对流进行了大量的研究,并取得了丰硕的成果。然而,在已有的研究中,总是假定自由表面是绝热的。事实上,由于表面上的非平衡热力学效应,液层自由表面散热是不可避免的,即表面散热效应与热毛细对流往往耦合在一起,相互影响,从而使得具有表面散热的环形液池内的热毛细对流变得更为复杂。本文采用数值模拟方法研究具有表面散热的环形液池内热毛细对流流动结构及其稳定性,分析工质Prandtl(Pr)数、液池深宽比?、表面散热Biot(Bi)数等对热毛细对流稳定性的影响,确定环形液池内不同Prandtl数流体流动失稳的临界条件及其随表面散热Biot数的变化规律,探讨不同条件下流动失稳后的流型随Marangoni数的演变过程,获取各种条件下振荡流动波数、振幅和频率等的变化规律,进一步揭示表面散热与热毛细对流的耦合机制。主要研究内容及获得的研究结果如下:首先,建立了考虑表面散热的环形液池内热毛细对流的理论模型,并对环形液池内Pr=0.011的硅熔体热毛细对流进行了系统的数值模拟,确定了不同散热Biot数下流动失稳临界条件及其流型演变过程。结果表明,(1)随着散热Biot数的增加,热毛细对流流胞逐渐向外壁移动,自由表面上内壁附近径向温度梯度减小,外壁附近增大,流动强度先增大、后略有减小。(2)在环形浅液池内,在不同的液池深宽比和表面散热Biot数条件下,随着Marangoni数的增大,轴对称稳定流动可能直接转化为三维非稳态流动,也可能

热力学定律(教案)

热力学定律【知识点一】热力学第一定律及其应用 1．公式：ΔU＝Q＋W. 2．注意各物理量符号和理想气体的特点 (1)各物理量符合的意义 ①只有绝热过程Q＝0，ΔU＝W，用做功可判断内能的变化． ②只有在气体体积不变时，W＝0，ΔU＝Q，用吸热、放热情况可判断内能的变化． ③若物体内能不变，即ΔU＝0，W和Q不一定等于零，而是W＋Q＝0，功和热量符号相反．大小相等，因此判断内能变化问题一定要全面考虑． ④对于气体，做功W的正负一般要看气体体积变化，气体体积缩小，W>0；气体体积增大，W<0. 【知识点二】热力学第二定律及其应用 1．热力学第二定律的几种表现形式 (1)热传递具有方向性两个温度不同的物体进行接触时，热量会自发地从高温物体传给低温物体，而低温物体不可能自发地将热量传给高温物体．要实现低温物体向高温物体传递热量，必须借助外界的帮助，来产生其他影响或引起其他变化． (2)气体的扩散现象具有方向性两种不同的气体可以自发地进入对方，最后成为均匀的混合气体，但这种均匀的混合气体，绝不会自发地分开，成为两种不同的气体． (3)机械能和内能的转化过程具有方向性物体在水平面上运动，因摩擦而逐渐停下来，但绝不可能出现物体吸收原来传递出去的热量后，在地面上重新运动起来．

(4)气体向真空膨胀具有方向性气体可自发地向真空容器膨胀，但绝不可能出现气体自发地再从容器中流回，使容器变为真空． 2．深刻理解热力学第二定律的内涵掌握热力学第二定律时，要注意理解其本质，即热力学第二定律是对宏观自然过程进行方向的说明．凡是对这种宏观自然过程进行方向的说明，都可以作为热力学第二定律的表述．本章对热力学第二定律的表述很多，这些不同形式的表述都是等价的．【知识点三】能源与可持续发展 (1)能量耗散：一切能量最终要转化成不可回收的能量． (2)环境污染：温室效应，酸雨，光化学烟雾． (3)开发新能源：太阳能，生物质能，风能，水能等．【例1】(多选)对于一定质量的理想气体，下列说法正确的是( ) A．若气体的压强和体积都不变，其内能也一定不变 B．若气体的温度不断升高，其压强也一定不断增大 C．若气体温度升高 1 K，其等容过程所吸收的热量一定小于等压过程所吸收的热量 D．在完全失重状态下，气体的压强为零 E．当气体温度升高时，气体的内能一定增大 ACE[一定质量的理想气体的内能与温度有关，若气体的压强和体积都不变，则温度不变，其内能也一定不变，A正确；由pV T ＝C知，气体的温度不断升高，压强不一定增大，B错误；根据热力学第一定律有ΔU＝Q＋W，气体温度升高1 K，ΔU相同，等容过程W＝0，等压过程，体积增大，则W<0，故等容过程所吸收的热量一定小于等压过程所吸收的热量，C正确；气体的压强是由于分子频繁撞击器壁而产生的，与是否失重无关，D错误；温度升高，理想气体的内能一定增大，E正确．]

几种热力学模拟软件比较

Thermo-Calc 概述：（原产地:瑞典）热力学计算软件的开拓者，软件开发历史比较悠久，因此软件功能比较完善和强大，所涉及的领域比较广泛，包括冶金、金属合金、陶瓷、熔岩、硬质合金、粉末冶金、无几物等等，产品主要包括TCC、TCW、DICTRA、二次开发工具和数据库。软件功能：1、热力学——相图、热力学性能、凝固模拟、液相面、热液作用、变质、岩石形成、沉淀、风化过程的演变、腐蚀、循环、重熔、烧结、煅烧、燃烧中的物质形成、CVD 图、薄膜的形成、CVM 计算，化学有序- 无序等等。2、动力学（DICTRA）——扩散模拟，如合金均匀化、渗碳、脱碳、渗氮、奥氏体/铁素体相变、珠光体长大、微观偏析、硬质合金的烧结等等。数据库：TC的数据库比较多，甚至可以说杂来形容，呵呵，TC自己做的最好的数据库应该是Fe，当然现在也有像Ni等等的自己开发的数据库，但是大部分数据库都是利用第三方的，如有色金属（Al、Mg、Ti等）是英国ThermoTech的。当然TC的同盟战线非常广，所以相应可用的数据库也就非常多，包括众多无几物数据库、陶瓷数据库、硬质合金数据库、核材料数据库等等。优势：软件功能强大、用户群较大方便交流、软件扩展性能好、灵活性强、适用范围广。缺点：操作界面不是很友好，很难上手，动力学（扩散）数据目前不是很全，计算引擎技术滞后（主要表现在初始值方面）。适用范围：适合于科学研究，尤其是理论研究，从行上来讲非常适合黑色金属行业，当然陶瓷、化工等行业也是首选（因为其他没有软件有这方面的数据库和功能）。 Pandat 概述：（原产地:美国，全是中国人开发，呵呵）热力学计算软件的后起者，或者说新秀吧，呵呵！主要是抓住竞争对手界面不友好和需要计算初值的弱点发展起来的，目前主要是在金属材料也就是合金行业中发展，产品包括Pandat、PanEngine和数据库。软件功能：相图计算、热力学性能、凝固模拟、液相投影面、相图优化以及动力学二次开发（注意二次开发要在C++环境中进行）等。数据库：Pandat的数据库主要的优势还在于有色金属方面，尤其是Mg和Al的数据应该是全球最优秀的，除此之外还有自己开发的Ti、Fe、Ni、Zr等，以及日本的Cu和Solder数据库。优势：界面非常友好，容易上手不要很多的计算机知识，计算引擎先进（其实就是算法比较好），可二次开发。缺点：功能不是很完善，适用面比较窄（暂时只能用于金属行业）适用范围：适合于科学研究，工程应用，但目前只推荐用于金属行业。

环形液池内溶质毛细对流及其与热毛细对流的耦合效应

环形液池内溶质毛细对流及其与热毛细对流的耦合效应溶质毛细效应是合金浇铸凝固、半导体晶体生长、焊接及混合工质相变传热等工业过程中不可忽略的重要因素,其与热毛细效应耦合的应用领域也十分广阔。为了获得高质量的二元晶体和合金,非常有必要深入研究坩埚内溶质毛细力、热毛细力和浮力等驱动力的耦合效应,分析流动的基本特性,了解流动稳定性和失稳机理,探讨流动过程的调控技术。目前,对溶质毛细效应及其与热毛细效应耦合的研究较少,且缺乏对上述两种毛细效应以及浮力效应耦合的定量分析。本文一方面采用数值模拟和实验相结合的方法,研究环形液池内纯溶质毛细对流的基本特性,另一方面,探讨溶质毛细力、热毛细力及浮力等作用力相互耦合时流动的基本特征,揭示流动失稳的临界条件、流型转变规律及流动失稳的机理。主要研究内容及结果如下:(1)采用数值模拟研究了仅存在径向溶质浓度梯度作用时环形液池内的纯溶质毛细对流,结果发现,当溶质毛细雷诺数较小时,纯溶质毛细流动为轴对称稳态流动,液层内部出现嵌在基础流胞中的小流胞,随着溶质毛细雷诺数增加,小流胞数量增多,液层内流动增强。当溶质毛细雷诺数超过临界值后,轴对称稳态流动依次转变为二维周期振荡流动、驻波及溶质流体波(HSW)型式的振荡流动。改变径向浓度梯度方向后,流动稳定性增强,流型演变序列相同。重力条件下浮力使流动增强,当溶质毛细雷诺数超过临界值较多时,自由表面上浓度波动也表现为HSW型式。 (2)对径向温度和溶质浓度梯度共同作用下环形液池内耦合热-溶质毛细对流进行了数值模拟,结果表明,当热毛细雷诺数较小时,随着毛细力比和热毛细雷

诺数的变化,液层中出现三种类型的二维稳态流动,分别是沿逆时针方向旋转的单胞流、沿顺时针方向旋转的单胞流、以及两个旋转方向相反的流胞共存的流型。随着热毛细雷诺数增加,二维稳态流动依次转变为三维稳态流动、二维或三维周期性振荡流动。当毛细力比从0变化至-1时,两种流型转变的临界毛细雷诺数均先减小、后增加,而流动转变的临界频率和临界波数也与毛细力比密切相关。在计算的毛细力比范围内,共发现了两种三维周期性振荡流动,分别为振荡直条辐型式和行波型式,液层自由表面出现了呈热流体波(HTW)和溶质流体波的温度和溶质浓度波动型式。 (3)对于毛细力比为-1的特殊工况,当热毛细雷诺数超过某一临界值后,静止无流动状态的液层内依次出现行波(TW)、径向行波与静止波共存(CTSW)、以及振荡直条辐(VSP)等流型。流动为TW时,热毛细效应与溶质效应大小相近;随着热毛细雷诺数增加,热毛细效应对流动的影响逐渐占据主导地位。流动为CTSW流型时,液层中同时存在稳态流动区域与周期振荡流动区域,流场随时间的变化和在空间上的分布都是有序的,而对VSP流型而言,自由表面流型为有序的“花瓣”状图型,在空间分布上有序,但流动随时间的变化是混乱的。 (4)对重力条件下的耦合热-溶质毛细-浮力对流进行了数值模拟,结果表明,当热毛细雷诺数较小时,共存在四种二维稳态流动结构,即沿逆时针方向旋转的单流胞结构、两个涡胞左右分布和上下分布的结构、以及沿顺时针方向旋转的单流胞结构。随着热毛细雷诺数增加,二维稳态流动将依次转变为三维稳态流动、二维或三维周期性振荡流动。当毛细力比从0变化至-0.8时,二维稳态流动转变为三维

哈工大-传热学虚拟仿真实验报告

Harbin Institute of Technology 传热学虚拟仿真实验报告院系：能源科学与工程学院班级：设计者：学号：指导教师：董士奎设计时间：2016.11.7

传热学虚拟仿真实验报告 1 应用背景数值热分析在核工业、铁道、石油化工、航空航天、机械制造、能源、汽车交通、国防军工、电子、土木工程、造船、生物医学、轻工、地矿、水利、以及日用家电等各个领域都有广泛的应用。 2 二维导热温度场的数值模拟 2.1 二维稳态导热实例假设一用砖砌成的长方形截面的冷空气通道，其截面如图2.1所示，假设在垂直于纸面方向上冷空气及砖墙的温度变化很小，可以近似地予以忽略。图2.1一用砖砌成的长方形截面的冷空气通道截面 2.2二维数值模拟基于模型的对称性，简化为如图所示的四分之一模

型。图2.2 二维数值模拟 2.3 建立离散方程此时对于内部节点，如图2.3： ,1,,1,,,1,,1=? ? - +??-+??-+??--++-x y t t x y t t y x t t y x t t j t j i j t j i j t j i j t j i λ λ λ λ 对于平直边界上的节点，如图2.4： 2 22,,1,,1,,,1=?+Φ??+??-+??-+??-? -+-w j i j t j i j t j i j t j i yq y x x y t t x y t t y x t t λλλ 对于外部和内部角点，如图2.5： 2 43220 2422,,,1,1,,1,,,1,,1,,,1=?+?+Φ??+??-+??-+??-+??-=?+?+Φ??+??-+??-?+-+-?--w n m n m n m n m n m n m n m n m n m w n m n m n m n m n m q y x y x y x t t x y t t x y t t y x t t q y x y x x y t t y x t t λλλλλλ

使用Solidworks进行热设计仿真

使用Solidworks进行热设计仿真 1 引言通常对电子设备进行热分析主要有4个步骤：建模、确定边界条件、网格划分及计算、后处理。其中建模的工作量最大，要进行准确的热分析，必须建立一个良好的热分析模型，但在实际工程中模型往往非常复杂，很难精确建模。一般建模的流程是先由结构设计工程师建立设备的计算机辅助设计(CAD)模型，然后由热设计工程师在该CAD模型上进行适合热仿真软件的二次建模。二次建模的方法可以是由热仿真软件自带的转换程序进行CAD 模型导入，也可以在热仿真软件中手动重新建模。当模型热设计优化完成后还需要反馈CAD 模型修正信息给结构设计工程师，由结构设计工程师对CAD模型进行更改，完成整个设计闭环。在这个过程中，存在CAD模型的转换，不能完全重新利用，CAD模型需要修改乃至重新建模，这些都会占用设计人员相当多的时间和精力，且限制于热仿真软件的建模能力，某些CAD模型需要简化或变通才能使用，而这些改变往往会影响仿真精度。SolidWorks三维设计软件具有结构建模和热仿真分析同时进行的能力和优点，能够克服上述缺陷，简化设计过程。 2 FlOEFD流体分析工具 Solidworks软件是结构设计工程师们广泛使用的三维设计软件，其具有良好的人机操作界面，强大的在线帮助系统，同时还有数量众多的设计插件，利用其中的FlOEFD流体分析工具能够很方便地进行热分析和仿真。 FlOEFD流体分析工具是Flomerics公司的产品，是可以无缝集成于主流CAD 软件中的通用计算流体动力学分析软件，是针对工程师开发，因此工程师只需要很少的流体动力学以及热传导知识，无需更多理解数值分析方法，即可在熟悉的CAD 软件界面中完成热仿真分析。FlOEFD 流体分析工具在Solidworks软件中的嵌入式版本为流体仿真(FlowSimulation)，是Solidworks软件中的一款插件。FlOEFD流体分析工具的分析步骤包括CAD模型建立、自动网格划分、边界施加、求解和后处理等，这些都完全可以在CAD软件界面下完成，整个过程快速高效。FlOEFD流体分析工具直接应用CAD 实体模型，自动判定流体区域，自动进行网格划分，无需对流体区域再建模。在做CAD 结构优化分析时，对一个CAD 模型进行一次分析定义，同类结构的CAD 模型只需应用FlOEFD流体分析工具独有的项目克隆Project Clone)技术，即可马上进行不同配置下的计算。 3 应用实例

从四大定律角度对热力学学习的认识

从四大定律角度对热力学学习的认识 2013级物理萃英班洪熹宇摘要：热力学是一门研究热运动的宏观理论，它与统计物理学的研究目的，都在于研究运动的规律，同时研究与热运动有关的物性，以及宏观物质系统的演化过程。但是它与统计物理学的研究方法上有着很大的不同，统计物理学侧重于从微观角度分析和解决问题，而热学的基础则是建立在宏观的基础上。它是一种唯象的宏观理论，具有较高的普适性和一般性。本文由学生在热力学学习过程中，将自己的体会与知识相结合，从四大定律着手给出学生对于热力学研究意义的思考和认识。关键词：热力学三大定律，热平衡定律，能量守恒，自由能，熵，绝对零度正文：一、热力学四大定律的发现与形式宏观角度看待问题的是经典的，因此热力学总是能给出一个条件给定系统的最终平衡状态的各个参数。人们在对热力学研究的基础上，总结出了热力学的三大定律，加上热平衡定律，便构成了热力学最主要的四个结论。首先，能量守恒与转换定律是自然界最普遍、最基本的规律之一。它指出，自然界中的一切物质都具有能量，能量有各种不同的形式，这种不同形式的能量都可以转移（从一个物体传递到另一个物体），也可以相互转换(从一种能量形式转变为另一种能量形式)，但在转移和转换过程中，它们的总量保持不变。这一规律成为能量守恒与转换定律。能量守恒与转换定律应用在热力学中，或者说应用在伴有热效应的各种过程中，便是热力学第一定律。历史上，焦耳在绝热过程中所做的两个实验，首先认识到外界对于系统所做的功，仅仅与系统的初态和末态是相关联的。在此人们定义了一个内能的概念，它的意义是，系统在末态和初态的内能之差，等于在过程中外界对系统所做的功与系统从外界吸收的热量之和，这便是热力学第一定律的数学表达形式。此外，在工程热力学上，热力学第一定律也可表述成“热是能的一种，机械能变热能或热能变机械能时，它们之间的比值是一定的”，或者“热可以变功，功可以变热。一定量的热消失时必定产生相应量的功；消耗一定量的功时必定出现与之相应量的热”。其次，人们在各类实验基础上又发现了热力学第二定律。卡诺在研究中发现，各种热机运动最终都服从于卡诺关于可逆热机的两个定理。然而卡诺在热机工作过程的认知上并不正确，由此克劳修斯和开尔文分别提出了热力学第二定律的两种表述：开尔文提出了“利用无生命物质的作用，把物质任何部分冷到比它周围最冷的客体以下，以产生机械效应，这是不可能的”。现在表述为“不可能从单一热源吸取热量，使之完全变为有用的功，而不产生其它影响”，克劳修斯提出了“不可能把热量，从低温物体传到高温物体，而不引起其他变化。”，二者分别从不同角度说明了热力学第二定律的实质，即任何与热现象有关的实际过程都有着其自发进行的方向，是不可逆的。这两种表述也可以相互进行逻辑上的论证，由此也发现了不同种类的不可逆过程本质上其实是可以互相进行推断的。特别的，在孤立系统下，由热力学第二定律可以推出重要的熵增加原理，为今后判断孤立系统的稳定平衡条件提供了依据。随着科学研究的深入和对于低温条件获取的需要，人们在思考，究竟可不可以通过有限的过程实现绝对零度？20世纪初,人们通过对低温下热力学现象的研究,确定了物质熵值的零点,逐步建立起了热力学第三定律,进而提出了规定熵的概念,为解决一系列的热力学问题提供了极大的方便。热力学第三定律可以准确、简洁的表述为:0K时,任何完美晶体的熵值为0。也可以表达为，绝对零度不能达到。

单、双级压缩空气源热泵的热力学仿真与研究对比分析

单、双级压缩空气源热泵的热力学仿真与研究对比分析空气源热泵以其使用方便、能源利用率高、不产生环境污染等特点在我国广大地区得到了广泛的应用。而由于我国地域辽阔,东西和南北跨度较大,又受到海洋气流和西伯利亚寒流的交替影响,气候复杂多样。面对复杂多样的气候,空气源热泵在冬季应用的过程中出现了一些问题。首先,在长江中下游等夏热冬冷地区,由于冬季环境湿度较高,室外蒸发器结霜较为严重,导致蒸发器的换热效果严重降低,进而导致空气源热泵的整体的热效率下降和供热能力衰减;其次,在我国北方寒冷地区,冬季室外环境温度很低,室外蒸发器的蒸发温度和蒸发压力也会变得很低,导致空气源热泵的压缩机的排气温度上升,使系统热效率下降和系统运行的不稳定性增加。本文针对现在最为常用的单级压缩空气源热泵系统在寒冷地区供暖的应用中所出现的问题,研究了一种带有中间冷却器的双级压缩空气源热泵系统。基于传热学和热力学第二定律,建立单、双级压缩空气源热泵系统的热力学仿真模型,对比了双级压缩空气源热泵优于单级压缩空气源热泵的特点。本次研究对于空气源热泵的更新换代和在寒冷地区的推广应用具有重要的意义。本此研究主要集中在以下几个方面:选取一种带有中间冷却器的双级压缩空气源热泵系统和普通的单级压缩空气源热泵为研究对象,分别建立他们的热力学仿真模型。该仿真模型综合了空气的性能参数、制冷剂工质的热力学参数、部件的型号类别等方面,能够较为真实地反映出空气源热泵的工作原理和实际运行状况。在模型建立的方法上,采用动态分布参数法,使模型的计算精度更高。同时引入PID控制算法,建立一种基于PID控制算法的全过程循环分布参数

模型,使模型的计算速度和精度大幅度提高。在制冷剂工质的状态参数和空气的状态参数的选取上,一方面在前人研究的基础上,采用经验公式,并对比已有的实验数据进行验证;另一方面利用已有的实验数据,通过matlab工具进行拟合出较为准确的计算模型。以建立的单、双级压缩空气源热泵的热力学仿真模型为研究基础,分别改变模型运行的环境温度和蒸发温度等参数,使模型运行出计算的结果。通过对比单、双级压缩空气源热泵的COP、压缩机的排气温度、冷凝器的换热量、空气的出风温度等性能参数,进而对比得出单、双级压缩空气源热泵的性能。通过调节双级压缩空气源热泵的中间压力、蒸发器的换热管的长度、中间换热器换热管的长度等参数,再次运行双级压缩空气源热泵的模型,分别得出双级压缩空气源热泵的运行结果参数,得出使双级压缩空气源热泵的运行在最佳状态的中间压力、蒸发器换热管的长度、中间换热器换热管的长度等参数。提出一种新型的空气源热泵系统,该系统能够根据不同的环境温度,调节空气源热泵的运行方式。当夏季、过渡季运行和冬季室外环境温度较高的情况运行时,系统调整为单级压缩模式运行;当冬季室外环境温度变得很低时,系统调整为双级压缩模式运行。此运行模式能够很好地解决空气源热泵对环境的适应性较低的问题。本次研究针对空气源热泵在冬季低温环境运行时出现的问题,建立了一种较为可靠的热力学仿真模型,提出了一种方便可靠的运行方法,对于解决空气源热泵的适应性差的问题会有很大的帮助。本次研究对空气源热泵的更新换代具有重要的指导意义,对空气源热的继续推广应用也会产生积极的影响。

高压高温下Re 2 N的弹性和热力学性能

Trans. Nonferrous Met. Soc. China 23(2013) 3714?3721 Elastic and thermodynamic properties of Re2N at high pressure and high temperature Mei-guang ZHANG1, Hai-yan YAN2, Qun WEI3, Duo-hui HUANG4 1. Department of Physics and information Technology, Baoji University of Arts and Sciences, Baoji 721016, China; 2. College of Chemistry and Chemical Engineering, Baoji University of Arts and Sciences, Baoji 721013, China; 3. School of Physics and Optoelectronic Engineering, Xidian University, Xi’an 710071, China; 4. Computational Physics Key Laboratory of Sichuan Province, Yibin University, Yibin 644007, China Received 24 September 2012; accepted 14 April 2013 Abstract: First principles calculations are preformed to systematically investigate the elastic and thermodynamic properties of Re2N at high pressure and high temperature. The Re2N exhibits a clear elastic anisotropy and the elastic constants C11 and C33vary rapidly in comparison with the variations in C12, C13 and C44 at high pressure. In addition, bulk modulus B, elastic modulus E, and shear modulus G as a function of crystal orientations for Re2N are also investigated for the first time. The tensile directional dependences of the elastic modulus obey the following trend: [0001][1211][1010][1011] E E E E >>>. The shear moduli of Re2N within the (0001) basal plane are the smallest and greatly reduce the resistance of against large shear deformations. Based on the quasi-harmonic Debye model, the dependences of Debye temperature, Grüneisen parameter, heat capacity and thermal expansion coefficient on the temperature and pressure are explored in the whole pressure range from 0 to 50 GPa and temperature range from 0 to 1600 K. Key words: Re2N; transition metal nitrides; elastic properties; thermodynamic properties 1 Introduction Transition metal nitrides are of great interest in both fundamental science and technological applications because of their unusual physical and chemical properties [1?3]. Traditional applications have taken advantage of the hard and refractory nature of many early transition metal nitrides, such as TiN, CrN and HfN. In contrast, not too much success has been achieved in exploring the late transition metal nitrides, especially for platinum group and noble metals nitrides. Until recently, a significant progress in synthesis of the dinitrides of Pt, Ir, Os, and Pd has been made at extreme conditions (approximately 50 GPa and 2000 K) [4?7]. These nitrides have been shown to possess ultrahigh bulk moduli (428 GPa for IrN2) comparable with those of the traditional superhard materials, thus exhibiting interesting mechanical properties. Extensive studies [8?13] are therefore carried out in order to hunt for new potential superhard transition metal nitrides. More recently, FRIEDRICH et al [14] have succeeded in synthesizing two novel rhenium nitrides (Re2N and Re3N) and characterized them using white beam Laue microdiffraction. Both hexagonal phases have very high bulk moduli (> 400 GPa); close to that of c-BN and higher than that of ReB2. Between these two nitrides, the Re2N adopts hexagonal structures with a space group P63/mmc, and the atomic positions are Re (1/3, 2/3, 0.106) and N (1/3, 2/3, 3/4). Following this exciting work, FRIEDRICH et al [15] and DELIGOZ et al [16] investigated the vibrational properties of the hexagonal Re2N. ZHANG et al [17] later have studied the thermodynamic stability and mechanical properties as well as a bond deformation mechanism of Re2N. The structural, electronic, and elastic properties of Re2N have been also investigated at ambient conditions [18?21], and the Re2N was found to be an ultra-incompressible Foundation item: Project (11204007) supported by the National Natural Science Foundation of China; Project (2012JQ1005) supported by Natural Science Basic Research Plan of Shaanxi Province, China; Project (2013JK0638) supported by the Education Committee Natural Science Foundation of Shaanxi Province, China Corresponding author: Mei-guang ZHANG; Tel: +86-917-3364258; E-mail: zhmgbj@https://www.wendangku.net/doc/b011978858.html, DOI:10.1016/S1003-6326(13)62921-0

热力学一般关系

第二部分工质的热力性质六热力学函数的一般关系式由热力学基本定律引出的一些基本热力学状态函数（如内能U、熵S）及其为某一研究方便而设的组合函数（如焓H、自由能F、自由焓G等）许多都是不可测量，必须将它们与可测量（如压力p、体积V、温度T等）联系起来，否则我们将得不到实际的结果，解决不了诸如上一章讲的最大功计算等一些具体的问题。这就需要发展热力学的数学理论以将热力学基本定律应用到各种具体问题中去。热力学函数一般关系式全微分性质+基本热力学关系式状态函数的数学特性对于状态参数，当我们强调它们与独立变量的函数关系时，常称它们为状态函数。从数学上说，状态函数必定具有全微分性质。这一数学特性十分重要，利用它可导出一系列很有实用价值的热力学关系式。下面我们扼要介绍全微分的一些基本定理。

设函数),(y x f z =具有全微分性质 dy y z dx x z dz x y ???? ????+??? ????= （6-1）则必然有（1）互易关系令式（6-1）中 ),(y x M x z y =???? ????， ),(y x N y z x =???? ???? 则 y x x N y M ???? ????=? ??? ???? （6-2）互易关系与?=0dz 等价。它不仅是全微分的必要条件，而且是充分条件。因此，可反过来检验某一物理量是否具有全微分。（2）循环关系当保持z 不变，即0=dz 时，由式（6-1），得 0=???? ????+??? ????z x z y dy y z dx x z

则 x y z y z x z x y ???? ???????? ????- =???? ???? 故有 1-=???? ???????? ???????? ????y z x z x x y y z （6-3）此式的功能是：若能直接求得两个偏导数，便可确定第三个偏导数。结果也很容易记忆，只需将三个变量依上、下、外次序，即))()((xzy yxz zyx 循环就行了。（3）变换关系将式（6-1）用于某第四个变量ω不变的情况，可有 ωωωdy y z dx x z dz x y ? ??? ????+??? ????= 两边同除以ωdx ，得 ω ω??? ????? ??? ????+??? ????=??? ????x y y z x z x z x y （6-4）式中：y x z ??? ????是函数),(y x z 对x 的偏导数；ω??? ????x z 是以),(ωx 为独立变量时，函数),(ωx z 对x 的偏导数。上面的关系可用于它们之间的变换。这一关系式对于热力学公式的推导十分重要。

热力学与统计物理第二章知识归纳

§2.1内能、焓、自由能和吉布斯函数的全微分热力学函数中的物态方程、内能和熵是基本热力学函数，不仅因为它们对应热力学状态描述第零定律、第一定律和第二定律，而且其它热力学函数也可以由这三个基本热力学函数导出。焓：自由能：吉布斯函数：下面我们由热力学的基本方程(1) 即内能的全微分表达式推导焓、自由能和吉布斯函数的全微分 ?焓、自由能和吉布斯函数的全微分 o焓的全微分由焓的定义式，求微分，得，将（1）式代入上式得(2) o自由能的全微分由得 (3) o吉布斯函数的全微分

(4) 从方程（1）（2）（3）（4）我们容易写出内能、焓、自由能和吉布斯函数的全微分dU，dH，dF，和dG独立变量分别是S，V；S，P；T，V和T，P 所以函数U（S，V），H（S，P），F（T，V），G（T，P）就是我们在§2.5将要讲到的特性函数。下面从这几个函数和它们的全微分方程来推出麦氏关系。二、热力学（Maxwell）关系(麦克斯韦或麦氏) (1)U（S，V）利用全微分性质（5）用（1）式相比得（6）再利用求偏导数的次序可以交换的性质，即（6）式得（7）（2）H（S，P）

同（2）式相比有由得（8）（3）F（T，V）同（3）式相比（9）（4）G（T，P）同（4）式相比有（10）（7），（8），（9），（10）式给出了热力学量的偏导数之间的关系，称为麦克斯韦（J.C.Maxwell）关系，简称麦氏关系。它是热力学参量偏导数之间的关系，利用麦氏关系，可以从以知的热力学量推导出系统的全部热力学量，可以将不能直接测量的物理量表示出来。例如，只要知道物态方程，就可以利用（9），（10）式求出熵的变化，即可求出熵函数。