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学者姓名：夏国栋
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摘要 ：
The dramatic development in electronics results in an increasing cooling challenge. Nucleate pool boiling, as an efficient phase-change heat transfer technology without external energy consumption, is highly promising for sustainable high-heat-flux dissipation. To facilitate the design of boiling surfaces, an explicit understanding of effects of further reinforcements in the solid-liquid interaction on nucleate boiling over superhydrophilic surfaces is urgently desired. Whereas, it is considerably difficult to implement the relevant study and elucidate the underlying mechanism by current experimental approaches. Here, utilizing molecular dynamics simulations, effects of solid-liquid interactions on nucleate boiling over superhydrophilic surfaces are quantitatively illustrated. Our results manifest that, even for superhydrophilic surfaces, the bubble nucleation, growth and critical-heat-flux in nanoscale sense can be still strikingly enhanced with the improvement of solid-liquid interaction. Attractively, an optimal interaction energy coefficient (alpha = 1.5) for achieving maximal boiling enhancement is obtained in this study. The enhanced mechanism is elaborated by the heat transfer efficiency at the solid-liquid interface and energy barrier for phase-change. Additionally, it is found that conducting separate energy analyses for different liquid layers near the substrate is vital to reveal microscopic mechanisms thoroughly. This study provides significant guidance towards surface design in state-of-the-art thermal management systems.
关键词 ：
Boiling enhancement Boiling enhancement Potential energy barrier Potential energy barrier Molecular dynamics Molecular dynamics Heat transfer efficiency Heat transfer efficiency Superhydrophilic Superhydrophilic Solid-liquid interactions Solid-liquid interactions
引用：
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| GB/T 7714 | Zhou, Wenbin , Han, Dongmei , Xia, Guodong . Maximal enhancement of nanoscale boiling heat transfer on superhydrophilic surfaces by improving solid-liquid interactions: Insights from molecular dynamics [J]. | APPLIED SURFACE SCIENCE , 2022 , 591 . |
| MLA | Zhou, Wenbin 等. "Maximal enhancement of nanoscale boiling heat transfer on superhydrophilic surfaces by improving solid-liquid interactions: Insights from molecular dynamics" . | APPLIED SURFACE SCIENCE 591 (2022) . |
| APA | Zhou, Wenbin , Han, Dongmei , Xia, Guodong . Maximal enhancement of nanoscale boiling heat transfer on superhydrophilic surfaces by improving solid-liquid interactions: Insights from molecular dynamics . | APPLIED SURFACE SCIENCE , 2022 , 591 . |
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摘要 ：
Nanostructured surfaces have been proved to bring remarkable enhancements in nucleate boiling heat transfer, which are particularly attractive in thermal energy fields. To fully understand the effects of nano cavities on nucleate boiling and elucidate the underlying enhanced mechanisms, a comparative molecular dynamics study on nucleate pool boiling heat transfer of liquid argon over the plain copper substrate and nanostructured substrates with different rectangular cavities is performed. The nano-cavities have the same depth of 5 nm and different widths of 3 nm, 5 nm and 8 nm. The bubble dynamics behavior on various surfaces is observed based on simulation snapshots. The results manifest that the rectangular nano-cavity can significantly reduce time and wall superheat required for the onset of nucleate boiling, as well as delay the transition from nucleation boiling regime to film boiling regime. The incipient nucleation time tin can be reduced to 990 ps from 5600 ps. Additionally, compared with the plain substrate, the rectangular nano-cavity can result in a striking decrease in boiling initiation temperature, which is up to 59 K. The underlying enhanced mechanisms are well elucidated based on the structural feature of the rectangular nano-cavity and simulation results. The liquid inside the rectangular cavity can obtain additional thermal energy from sidewalls, leading to a significant local heat accumulation effect and the heat transfer efficiency reinforcement. It is found there is a coupling enhancement effect of heat accumulation when the width of rectangular cavity is smaller. Consequently, the 3 nm wide nano-cavity can achieve maximum enhancement. These findings provide crucial evidence at the nanoscale to verify that nano-cavity can significantly enhance nucleate boiling not only by reducing nucleation time but also by decreasing the boiling initiation temperature. This study is of importance to promote further insights into the enhanced mechanism of nucleate boiling at the nanoscale and provide guidance for the performance improvement in boiling surfaces for advanced thermal energy systems. (c) 2022 Elsevier Ltd. All rights reserved.
关键词 ：
Molecular dynamics Molecular dynamics Boiling initiation temperature Boiling initiation temperature Nucleate boiling Nucleate boiling Heat accumulation effect Heat accumulation effect Nano-cavity Nano-cavity
引用：
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| GB/T 7714 | Zhou, Wenbin , Han, Dongmei , Ma, Hualin et al. Molecular dynamics study on enhanced nucleate boiling heat transfer on nanostructured surfaces with rectangular cavities [J]. | INTERNATIONAL JOURNAL OF HEAT AND MASS TRANSFER , 2022 , 191 . |
| MLA | Zhou, Wenbin et al. "Molecular dynamics study on enhanced nucleate boiling heat transfer on nanostructured surfaces with rectangular cavities" . | INTERNATIONAL JOURNAL OF HEAT AND MASS TRANSFER 191 (2022) . |
| APA | Zhou, Wenbin , Han, Dongmei , Ma, Hualin , Hu, Yanke , Xia, Guodong . Molecular dynamics study on enhanced nucleate boiling heat transfer on nanostructured surfaces with rectangular cavities . | INTERNATIONAL JOURNAL OF HEAT AND MASS TRANSFER , 2022 , 191 . |
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摘要 ：
In this study, by using the nonequilibrium molecular dynamics and the kinetic theory, we examine the tailored nanoscale thermal transport via a gas-filled nanogap structure with mechanically-controllable nanopillars in one surface only, i.e., changing nanopillar height. It is found that both the thermal rectification and negative differential thermal resistance (NDTR) effects can be substantially enhanced by controlling the nanopillar height. The maximum thermal rectification ratio can reach 340% and the increment T range with NDTR can be significantly enlarged, which can be attributed to the tailored asymmetric thermal resistance via controlled adsorption in height-changing nanopillars, especially at a large temperature difference. These tunable thermal rectification and NDTR mechanisms provide insights for the design of thermal management systems.
关键词 ：
thermal rectification thermal rectification negative differential thermal resistance negative differential thermal resistance kinetic theory kinetic theory nanopillars nanopillars
引用：
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| GB/T 7714 | Li Fan , Li Haiyang , Wang Jun et al. Tunable Thermal Rectification and Negative Differential Thermal Resistance in Gas-Filled Nanostructure with Mechanically-Controllable Nanopillars [J]. | JOURNAL OF THERMAL SCIENCE , 2022 , 31 (4) : 1084-1093 . |
| MLA | Li Fan et al. "Tunable Thermal Rectification and Negative Differential Thermal Resistance in Gas-Filled Nanostructure with Mechanically-Controllable Nanopillars" . | JOURNAL OF THERMAL SCIENCE 31 . 4 (2022) : 1084-1093 . |
| APA | Li Fan , Li Haiyang , Wang Jun , Xia Guodong , Hwang, Gisuk . Tunable Thermal Rectification and Negative Differential Thermal Resistance in Gas-Filled Nanostructure with Mechanically-Controllable Nanopillars . | JOURNAL OF THERMAL SCIENCE , 2022 , 31 (4) , 1084-1093 . |
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摘要 ：
一种低热阻低泵功的阵列热源的微通道散热集成系统，属于强化换热领域。包括三层结构，依次为顶板、分流板、底板。分流板背面加工流体进口、进液分流槽道、注液孔、一级H型分流槽道分支、二级H型分流槽道分支、末端槽道；正面加工流体出口、出液合流槽道、微通道和蓄液区槽道、合流槽道分支、一级H型分流槽道分支、二级H型分流槽道分支、汇液槽道。多个热源阵列布置于顶板上，分流板焊于顶板与底板之间，形成完整的系统。本发明针对每个热源，采用“两进三出”的结构，缩短了流体在微通道中的流动长度，抑制热量在流道末端的积聚，提高热源表面的温度均匀性。系统内各槽道采用对称原则，保证系统内流体分配均匀性，有利于同时对多热源散热。
引用：
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| GB/T 7714 | 夏国栋 , 张柱 , 马丹丹 . 一种低热阻低泵功的阵列热源的微通道散热集成系统 : CN202222249395.1[P]. | 2022-08-23 . |
| MLA | 夏国栋 et al. "一种低热阻低泵功的阵列热源的微通道散热集成系统" : CN202222249395.1. | 2022-08-23 . |
| APA | 夏国栋 , 张柱 , 马丹丹 . 一种低热阻低泵功的阵列热源的微通道散热集成系统 : CN202222249395.1. | 2022-08-23 . |
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摘要 ：
一种低热阻低泵功稳定性好的歧管微通道散热器，属于强化换热领域。自上而下包含盖板(1)、歧管分流板(2)和微通道基板(4)；盖板(1)上加工有与外部管道连接的通孔，分别是流体入口(10)和流体出口(11)；歧管分流板(2)上加工有入口储液池(7)、入口歧管通道(8)、出口歧管通道(3)以及出口储液池(9)；微通道基板包含由微通道(5)和限流通道(6)构成的一系微通道散热单元。在歧管通道下方布置限流通道。通过在歧管通道下方布置限流通道，大幅度改善了垂直于微通道方向的壁面温度分布；本申请涉及的歧管微通道能有效降低壁面最大温度，改善壁面温度分布，以满足高功率器件的散热需求。
引用：
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| GB/T 7714 | 夏国栋 , 王申申 , 马丹丹 . 一种低热阻低泵功稳定性好的歧管微通道散热器 : CN202222324005.2[P]. | 2022-09-01 . |
| MLA | 夏国栋 et al. "一种低热阻低泵功稳定性好的歧管微通道散热器" : CN202222324005.2. | 2022-09-01 . |
| APA | 夏国栋 , 王申申 , 马丹丹 . 一种低热阻低泵功稳定性好的歧管微通道散热器 : CN202222324005.2. | 2022-09-01 . |
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摘要 ：
一种低热阻低泵功的阵列热源的微通道散热集成系统，属于强化换热领域。包括三层结构，依次为顶板(1)、分流板(2)、底板(3)。分流板背面加工流体进口(4)、进液分流槽道(6)、注液孔(8)、一级H型分流槽道分支(13)、二级H型分流槽道分支(14)、末端槽道(15)；正面加工流体出口(5)、出液合流槽道(7)、微通道(9)和蓄液区槽道(10)、合流槽道分支(12)、一级H型分流槽道分支(13)、二级H型分流槽道分支(14)、汇液槽道(16)。多个热源(11)阵列布置于顶板(1)上，分流板(2)焊于顶板(1)与底板(3)之间，形成完整的系统。本发明针对每个热源，采用“两进三出”的结构，缩短了流体在微通道中的流动长度，抑制热量在流道末端的积聚，提高热源表面的温度均匀性。系统内各槽道采用对称原则，保证系统内流体分配均匀性，有利于同时对多热源散热。
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| GB/T 7714 | 夏国栋 , 张柱 , 马丹丹 . 一种低热阻低泵功的阵列热源的微通道散热集成系统 : CN202211015823.2[P]. | 2022-08-23 . |
| MLA | 夏国栋 et al. "一种低热阻低泵功的阵列热源的微通道散热集成系统" : CN202211015823.2. | 2022-08-23 . |
| APA | 夏国栋 , 张柱 , 马丹丹 . 一种低热阻低泵功的阵列热源的微通道散热集成系统 : CN202211015823.2. | 2022-08-23 . |
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摘要 ：
一种快速制取蓄冷用二氧化碳水合物浆的方法，属于蓄冷液的制备领域。利用二氧化碳、氮气和水来快速、连续、经济的制取二氧化碳水合物浆。一种快速制取蓄冷用二氧化碳水合物浆的方法是将氮气驱动干冰生成液态二氧化碳输送到高压反应釜的多嘴旋转喷嘴，通过调节高压反应釜内温度压力、多嘴旋转喷嘴的转速和液态二氧化碳入口流量，在高压反应釜的机械搅拌器作用下，从而快速连续生成二氧化碳水合物浆。快速制取二氧化碳水合物浆的装置包括恒温储水槽、扩容器、入口阀、出口阀、储气罐、高压反应釜，其中高压反应釜设备包括多嘴旋转喷嘴、机械搅拌器、冷却套管、可视镜。本发明具有结构简单、操作方便、合成时间短、反应连续减少人工干预等优点。
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| GB/T 7714 | 李琦 , 杨春云 , 王少辉 et al. 一种快速制取蓄冷用二氧化碳水合物浆的方法 : CN202210336027.2[P]. | 2022-03-30 . |
| MLA | 李琦 et al. "一种快速制取蓄冷用二氧化碳水合物浆的方法" : CN202210336027.2. | 2022-03-30 . |
| APA | 李琦 , 杨春云 , 王少辉 , 李传 , 夏国栋 . 一种快速制取蓄冷用二氧化碳水合物浆的方法 : CN202210336027.2. | 2022-03-30 . |
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摘要 ：
一种低热阻低泵功稳定性好的歧管微通道散热器，属于强化换热领域。自上而下包含盖板(1)、歧管分流板(2)和微通道基板(4)；盖板(1)上加工有与外部管道连接的通孔，分别是流体入口(10)和流体出口(11)；歧管分流板(2)上加工有入口储液池(7)、入口歧管通道(8)、出口歧管通道(3)以及出口储液池(9)；微通道基板包含由微通道(5)和限流通道(6)构成的一系列微通道散热单元。在歧管通道下方布置限流通道。通过在歧管通道下方布置限流通道，大幅度改善了垂直于微通道方向的壁面温度分布；本申请涉及的歧管微通道能有效降低壁面最大温度，改善壁面温度分布，以满足高功率器件的散热需求。
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| GB/T 7714 | 夏国栋 , 王申申 , 马丹丹 . 一种低热阻低泵功稳定性好的歧管微通道散热器 : CN202211068124.4[P]. | 2022-09-01 . |
| MLA | 夏国栋 et al. "一种低热阻低泵功稳定性好的歧管微通道散热器" : CN202211068124.4. | 2022-09-01 . |
| APA | 夏国栋 , 王申申 , 马丹丹 . 一种低热阻低泵功稳定性好的歧管微通道散热器 : CN202211068124.4. | 2022-09-01 . |
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摘要 ：
基于非平衡态分子动力学模拟方法,研究了自由分子区内纳米颗粒的热泳特性.理论研究表明,纳米颗粒与周围气体分子之间的非刚体碰撞效应会明显地改变其热泳特性,经典的Waldmann热泳理论并不适用,但尚未有定量的直接验证.模拟计算结果表明:对于纳米颗粒而言,当气-固相互作用势能较弱或气体温度较高时,气体分子与纳米颗粒之间的非刚体碰撞效应可以忽略, Waldmann热泳理论与分子动力学模拟结果吻合较好;当气-固相互作用势能较强或气体温度较低时,非刚体碰撞效应较为明显, Waldmann热泳理论与模拟结果存在较大误差.基于分子动力学模拟结果,对纳米颗粒的等效粒径进行了修正,并考虑了气体分子与纳米颗粒之间的...
关键词 ：
自由分子区 自由分子区 分子动力学模拟 分子动力学模拟 纳米颗粒 纳米颗粒 热泳力 热泳力
引用：
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| GB/T 7714 | 崔杰 , 苏俊杰 , 王军 et al. 自由分子区内纳米颗粒的热泳力计算 [J]. | 物理学报 , 2021 , 70 (05) : 242-250 . |
| MLA | 崔杰 et al. "自由分子区内纳米颗粒的热泳力计算" . | 物理学报 70 . 05 (2021) : 242-250 . |
| APA | 崔杰 , 苏俊杰 , 王军 , 夏国栋 , 李志刚 . 自由分子区内纳米颗粒的热泳力计算 . | 物理学报 , 2021 , 70 (05) , 242-250 . |
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摘要 ：
文中提出了一种局部加密的新型正弦波纹微通道,采用数值模拟的方法研究局部加密位置(上游、中部、下游)对波纹微通道流动换热性能的影响.结果表明,较矩形直通道,波纹微通道的传热性能显著提高,底面最大温差大幅降低.这主要归结于波纹形状的弯曲壁面使流体产生扰动,促进了流体混合;波纹微通道增加了对流换热面积,增强了对流换热效果.局部加密波纹微通道结构可以进一步促进对流换热,同时也带来流动阻力的增大.在相同泵功下,局部加密型微通道的换热性能由差到好排序依次为上游加密型、中部加密型、下游加密型,较矩形微通道,下游加密的微通道结构的热阻降低了1.54倍～2.15倍.下游加密型微通道促进了流体混合使换热增强,有效改善了通道尾部由于热边界层变厚带来的换热恶化问题.
引用：
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| GB/T 7714 | 张晓蒙 , 马丹丹 , 夏国栋 . 局部加密的正弦波纹微通道强化传热的数值研究 [J]. | 东北电力大学学报 , 2021 , 41 (4) : 43-51 . |
| MLA | 张晓蒙 et al. "局部加密的正弦波纹微通道强化传热的数值研究" . | 东北电力大学学报 41 . 4 (2021) : 43-51 . |
| APA | 张晓蒙 , 马丹丹 , 夏国栋 . 局部加密的正弦波纹微通道强化传热的数值研究 . | 东北电力大学学报 , 2021 , 41 (4) , 43-51 . |
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