关键词： 砂姜黑土   覆盖作物   生物孔隙   土柱   团聚体   X射线CT扫描  

摘要： 为全面揭示土壤生物孔隙分布特征，本研究采用高分辨率X射线CT技术，从三个尺度（（直径10cm、高20 cm的大土柱，直径5 cm、高5 cm的小土柱，以及3～5 mm的团聚体）探究不同轮作模式对砂姜黑土0～20 cm土层生物孔隙结构特征的影响，并对比分析不同尺度下生物孔隙结构特征差异。结果表明：与小麦-玉米轮作相比，小麦-羊角豆轮作显著提高了三个尺度下的生物孔隙度，增幅分别为237%、243%和119%(P<0.05)；小麦-决明子轮作分别提升了111%、217%和114%(P<0.05)。大土柱尺度下生物孔隙平均直径（1444～3374μm）和最大直径（4792～8854μm）均显著高于其他尺度，能够完整捕获粗大生物孔隙并揭示其垂直分布特征，但无法有效识别细生物孔隙（（<60μm）；小土柱尺度适用于中细生物孔隙（（>30μm）识别，常用于评估土壤的水气传输特性；团聚体尺度则能检测极细生物孔隙（>6μm），且其生物孔隙比例较高（（21.6%～34.4%）。综上，覆盖作物轮作在三个尺度下均能够有效改善砂姜黑土生物孔隙结构，建议未来研究中联用多尺度CT观测手段，以更全面揭示生物孔隙的空间分布与演变规律。

关键词： 辐射制冷   孔隙率   多孔结构   太阳反射率   红外发射率  

摘要： 随着可再生能源技术的迅猛发展，辐射制冷技术凭借其低能耗优势，在工业冷却与建筑节能领域备受瞩目。在辐射制冷材料的制备中，特定处理方式不仅可提升材料的物理化学性质，也能引入多孔结构，从而增强其光学特性，如反射率与发射率，这对辐射冷却效果意义重大。本文将深入探讨材料选择与设计、制备工艺、后处理手段以及添加填料等多种途径对辐射制冷材料孔隙结构的精准调控及其对辐射冷却性能的影响。通过分析不同方法对孔结构的针对性调控，总结各方法的优劣之处及未来发展趋向，并对多尺度孔隙结构在辐射制冷领域的未来研究方向予以展望，以推动辐射制冷材料的广泛应用和技术提升。

关键词： 回路热管   蒸发器   蒸发相变   液膜蒸发   毛细芯  

摘要： 毛细芯是回路热管的动力部件,而毛细芯的孔隙尺度又决定了毛细芯可提供的蒸发传热量以及毛细力等,因此为了分析毛细芯孔隙尺度对空间用回路热管的影响,利用广义Young-Laplace公式和能量守恒等理论建立了圆柱形微通道薄膜蒸发模型,并将该理论应用于回路热管蒸发器的性能分析。同时为了得到毛细芯孔隙尺度对回路热管性能影响的实验数据,制备了两个仅毛细芯孔隙尺度不同的铜-丙烯回路热管,并在真空环境下测试了其在热负荷10～30W之间的传热性能。结合实验数据并利用上述模型对回路热管进行了分析。结果表明蒸发器传热性能受到毛细芯蒸发传热量以及传热系数的影响,随着热负荷的增加,蒸发传热系数增速放缓,热负荷超过临界热流密度后蒸发器传热性能恶化。

关键词： 毛细压力   相平衡模型   传质限制   孔隙尺度   甲烷水合物分解  

摘要： 甲烷水合物是由甲烷分子和水分子组成的清洁能源,维持水合物稳定存在的温度、压力条件称为水合物的相平衡。毛细压力影响着水合物的相平衡条件,尤其是相平衡压力。本文对已有的相平衡压力模型进行改进,并结合已有的水合物分解模型,提出了新的水合物分解模型。应用提出的模型对实验研究进行了数值模拟,数值模拟和实验研究结果的一致性较好,证明了所提模型的可靠性。明确了探究微孔隙内甲烷水合物分解时考虑水合物和水之间毛细压力的必要性。利用提出的模型进一步明确了甲烷生成速率、各相分布、温度分布、相平衡压力分布等的演变。研究结果表明,水合物的分解模型中应该考虑水合物和水之间的毛细压力,因为它严重影响着水合物分解模型的准确性。特别地,当忽略水合物和水之间的毛细压力时得到的累计产气量、甲烷生成速率值偏小。毛细压力、水合物的分解吸热和相间传热的耦合作用影响着相平衡压力的分布、甲烷生成速率的大小、各相的分布、温度的分布乃至相平衡压力的分布。毛细压力促使水合物的相平衡压力升高、水合物分解驱动力增大、促进了水合物的分解。所提出模型可为完善水合物分解模型提供理论基础。

关键词： 孔隙尺度   复合相变材料   蓄热性能   Kelvin骨架   数值模拟  

摘要： 为了提高相变材料（PCM）的蓄热性能，以满足大功率电子设备的高效散热，本文以Kelvin胞状结构作为骨架，在边长为40 mm方腔内对孔隙率为0.97的金属泡沫复合相变材料（MFCPCM）进行了孔隙尺度的融化模拟。从融化速率、自然对流形式、温度均匀性以及蓄热性能等方面探究了单位长度胞体数（CPL）对MFCPCM融化过程的影响。结果表明，Kelvin结构可以显著增强PCM的热性能，与纯石蜡相比，CPL=4的完全融化时间可缩短31.7%，最大温差降低了64%，蓄热效率是纯石蜡的1.09倍。但随着CPL增加，Kelvin结构对MFCPCM热性能的强化效果不断衰减。此外，不同CPL下PCM内部融化导致的自然对流和传热机制存在明显区别。随着CPL增大，PCM内部循环回路逐渐由三角形往梯形转变，温度均匀性得到明显改善，内部传热速率不断提高。因此合理设计具有不同CPL的MFCPCM有望实现均匀高效的融化蓄热过程。

关键词： 多孔介质   分层结构   格子Boltzmann方法   孔隙尺度   传热  

摘要： 以发汗冷却技术为应用背景，基于D3Q19格子Boltzmann方法（LBM）研究了分层结构多孔介质的孔隙构成和热物性参数对温度场的影响。采用球形颗粒堆积和随机生成方法对分层孔隙结构进行了重构，并计算分析了孔隙率、固体热导率、分层厚度占比和分层层数影响下的温度分布和传热特性。结果表明，沿流动方向的孔隙率越大，多孔介质固体的温升变化率越快；上疏下密结构孔隙内的固体温度比上密下疏结构低，而双层间的固体导热系数差越大，孔隙内的固体温度和变化率越低；相比于上密部分厚度占比越大的孔隙结构，上疏部分占比越小的孔隙内温度更低；分层结构不超过五层时，增加层数能降低换热介质温度，但层数大于五层时，孔隙介质的内部固体温度反而升高。

关键词： 多孔介质   孔隙尺度模拟   对流   传热   关联式  

摘要： 为提高人工设计开孔泡沫的对流传热性能，提出了一种新型泡沫多孔模型Laguerre Voronoi (LV)模型，该模型能够有效还原实际泡沫的周期性和随机性，避免了流动贯穿，同时还可对孔隙堵塞问题进行定量调控，具有良好的对流传热性能。基于参数式一体化建模方法，重建了一系列具有不同几何参数的LV泡沫，通过孔隙尺度数值模拟分析了入口流速、表观及孔隙结构参数（孔隙率、水力直径、元胞直径、相对肋筋直径）对LV泡沫对流传热性能的影响，结合实验测量验证数值结果可靠性，并与现有研究中提出的L-K (Lord-Kelvin)模型、传统工艺模型及X-CT (X-ray Computed Tomography)扫描模型进行对比。在此基础上，基于孔隙参数及表观参数分别拟合了两类对流传热关联式，对关联式的适用性、预测精度及误差分布特性进行了详细分析。结果表明，相比L-K模型，LV泡沫具有更为真实的孔隙结构，对流传热性能更高；容积传热系数随入口流速增大而单调增大，随相对肋筋直径增大（或孔隙率减小）成抛物型分布，其对称轴与雷诺数相关；本文提出的两类对流换热关联式适用于广泛的几何参数和雷诺数范围，最大相对误差均小于20%，具有良好的预测精度，可用于高效预测开孔泡沫的对流传热性能。

关键词： 选区激光熔化   AlSi10Mg合金   锁孔孔隙   数值模拟  

摘要： 基于离散元法和流体体积法建立了高保真选区激光熔化多物理场模型，考虑材料蒸发产生的反冲压力与马兰戈尼对流的影响，通过数值模拟与试验验证研究了AlSi10Mg合金SLM过程中锁孔形成机制，揭示了锁孔模式下气泡迁移以及凝固过程，探究扫描速度对锁孔孔隙形成的影响。结果表明，在高能量密度激光束作用下，熔池会形成较深的锁孔，且锁孔极易坍塌；由于锁孔坍塌形成的气泡将随着熔池中的复杂对流而迁移，最终凝固形成孔隙。随扫描速度减小，熔池变宽且流动减缓，抑制熔道中孔隙数量和尺寸。

关键词： 多尺度特征   有机质萃取   甲烷吸附   微孔填充   分子模拟  

摘要： 水力化技术作为煤层瓦斯治理的重要手段，常辅以有机化学抑制剂注入，通过抑制瓦斯的吸附行为来提升煤层瓦斯的抽采效率。为了探明有机试剂对煤体理化性质的改造作用及甲烷吸附动力学行为受到有机组分的影响机制，利用有机试剂二氯甲烷（DCM）、四氢呋喃（THF）、N，N-二甲基甲酰胺（DMF）和乙醇（EA）对试验煤样进行有机组分萃取和孔隙结构改造，综合采用FT-IR、SEM-EDS、Raman、XPS、13C NMR等化学表征手段和低压N2、低温CO2流体侵入法等孔隙分布测试手段对萃取改性前后的煤体物理及化学结构进行定性定量分析，探索基于微孔填充的积分优化模型的计算结果与萃取改造前后煤体对甲烷吸附的影响机制。结果表明：萃取改造作用导致高变质程度的无烟煤中有机组分发生不同程度变化，其中DMF的改造效果较强，其含氧官能团相对含量锐减，导致了煤的甲烷吸附能力降低(最大程度可从空白对照组的26.5364 cm3/g降至DMF处理后的10.9830 cm3/g)；同时萃取改造作用改变了煤的孔隙结构，即中、大孔相对增加，微孔相对降低。通过优化微孔填充理论，解释了化学结构改变导致甲烷吸附量衰减作用机制；同时，利用分子模拟手段，通过径向配位分布函数定量对比了萃取改造下煤体限域效应强弱，获得了微孔填充与有机组分改变的内在关系，从微观化学角度解释了甲烷在煤体内部的吸附倾向。

关键词： 中煤阶煤   孔隙结构   分形理论   高压压汞   氮气吸附   盘江矿区  

摘要： 为探究黔西南盘江矿区二叠系龙潭组中煤阶煤孔隙结构及孔径分形特征,通过高压压汞实验、低温氮气吸附实验对孔隙结构进行精细表征,基于分形理论对比分析中煤阶煤孔隙结构的多尺度特征。结果表明:研究区中煤阶煤微孔和小孔较为发育,孔隙开放程度与连通性较好,孔隙分形特征较为显著;中煤阶煤综合分形维数可较好地反映中煤阶煤的变质程度,并与兰氏体积和兰氏压力呈现一定的正相关性,在一定程度上反映了煤层气赋存情况与解吸难易程度,即中煤阶煤分形维数越大,越有利于煤层气的开发与利用。该研究结论可为研究区后续的勘探开发工作提供数据和理论支撑。