冲击加热半无限物体瞬态温度场理论分析

考虑热量传播速度这一个因素,利用拉普拉斯变换对冲击加热半无限物体的瞬态导热方程进行了理论求解,并以V_2A18%C_r.8%Ni材料为例做了具体计算;针对热量传播速度对温度的影响做了物理方面的分析和讨论.结果表明在某些场合,考虑热量传播速度这一因素是非常必要的.     

粮堆热学特性的数值模拟

利用FD-TC-B型导热系数测试仪对小麦品种进行直接测试,获得小麦品种的导热系数.在圆柱坐标下,选取适当的边界条件,利用MATLAB求解粮堆的热传导方程;将小麦的导热系数代入热传导方程,得出粮堆温度场随时间变化的分布情况.利用计算机模拟筒仓粮堆温度场的变化,结果表明,对于圆筒粮仓,外界的热量主要通过粮堆顶部传入粮堆,然后以一定的梯度向底部传递,数值计算与粮库实测结果一致.     

集热蓄热墙式被动构件向房间传热量的简化计算方法

基于热平衡法分析了集热蓄热墙的结构参数对其对流、导热传热量的影响,发现不同结构参数的集热蓄热墙的逐时传热量与其极大值的比值为高度重合的一簇曲线,进而提出对流、导热传热因子表征该簇曲线.在得到不同地区的对流、导热传热因子后,只要得到该地区结构参数与对流、导热传热量极大值的关系进而就可以得到逐时对流、导热传热量.因此,通过回归分析得到集热蓄热墙4个关键结构参数与对流、导热传热量极大值之间的多元非线性回归模型.最后对比分析了回归模型与理论计算的传热量.结果表明,各典型地区对流、导热传热量回归模型的R~2分别在0.96～0.97、0.94～0.95之间,rRSME分别在0.10～0.14、0.24～0.28之间.表明回归模型能较为准确预测集热蓄热墙逐时传热量,满足工程计算精度要求,可为被动房设计提供一定指导.     

微钢管轴向导热对对流换热的影响

以氮气为工质,流过内径为168μm、外径406μm微钢管,采用直接通电法进行加热,并使用红外成像仪加红外专用放大镜头测量了在恒定的流量下、不同加热功率以及相同加热功率、不同流量下的微钢管壁面的温度场,获得精确的微管外壁温度分布,同时测量了氮气的进出口温度和流量.根据实验结果分析了微管轴向导热对管内部对流换热的影响.研究表明,在氮气为工质下,微钢管轴向导热导致内部换热的减弱,减少量超过总对流换热量的2%.     

钢筋混凝土板温度场的非线性有限元分析

为能够有效地确定钢筋混凝土板的温度场,基于经典温度场理论,提出水分修正系数以考虑其湿阻作用,编制了混凝土板温度场的非线性有限元程序;利用程序分析水分修正系数对板温度场的影响,对比表明水分修正系数取值2.0时,计算结果与试验结果吻合良好.在工程常用范围内,分析了导热系数、蒸发温度值、混凝土初始密度、对流系数和辐射系数等参数对板温度场的影响规律.结果表明:导热系数是影响板截面温度分布的主要因素,受火面辐射系数和背火面对流系数是次要因素;蒸发温度值对板背火面附近温度平台有重要影响;混凝土初始密度、受火面对流系数和背火面辐射系数对截面温度场的影响较小.     

滚动轮胎稳态温度场的研究

运用有限元分析方法,建立热学分析模型,对滚动轮胎稳态温度场进行研究。通过模拟给出了温度场分布云图,并分析了对流换热系数和导热系数对温度场的影响。     

制冷工况下PHC能源桩的换热性能分析

为研究不同因素对预制高强混凝土(precast high-strength concrete,PHC)能源桩换热性能的影响,建立PHC能源桩三维数值仿真分析模型,分析不同注浆回填材料导热系数、热交换管入口温度、桩体导热系数和PHC桩回填直径对PHC能源桩换热性能的影响.结果表明,PHC能源桩的换热量随注浆回填材料导热系数的增加而增大;制冷工况下,提高热交换管的入口温度有利于提升PHC能源桩的换热量;桩体导热系数的增加会提高PHC能源桩的换热性能;PHC能源桩的换热量随着PHC桩回填直径的增加而逐渐提高.通过田口法分析了不同因素对PHC能源桩换热性能的影响,热交换管入口温度的影响最大,其次是注浆回填材料导热系数和PHC桩回填直径,桩体导热系数的影响最小.研究结果可为PHC能源桩的工程设计和应用提供技术支撑和指导.     

火灾下碳纤维加固混凝土梁温度场分析

基于有限单元法和有限差分法的混合解法,编制了带防火保护的碳纤维加固梁火灾下温度场分析程序,基于程序分析了防火保护方法、保护形式和防火材料厚度、导热系数、比热及容重对加固梁截面温度分布的影响.结果表明:三面U型防火保护是一种非常有效的防火保护形式,防火材料厚度和导热系数是影响加固梁截面温度场的重要因素.     

粮堆内发热局部温度场变化数学模型研究

在分析粮堆内发热类型基础上,给出一维具有内热源非稳态导热情况等的假设条件以及思路.利用热力学定律、能量平衡理论等,以及借鉴其他领域比较成熟的方法,得出粮堆局部导热微分方程,建立了温度场变化数学模型,对粮堆内温度变化进行分析.以此有助于提高我国安全绿色储粮和质量监控技术.     

求解激光加热温度场的新方法

本文研究了大功率激光束加热金属的特点和硬化规律,发现输入金属的光能的传播速度,在一定条件下可近似表达为材料相对热导率“K_r”与一个具有速度量纲的常教“V_r”乘积的形式。用电子一声子导热的微观物理模型对“V_r”的意义予以解释,并定义为“温度场表观场速”给出其经验值约为9m/s。以“K_r·V_r”为限制条件,对输入能量分布函数线性化并计算,提出了新的求解激光加热温度场的近似公式。用该公式计算钢、铸铁试样在强激光作用下表面附近温度场,计算值与实验曲线大致吻合。     

有渗流时埋管换热器传热模型

为研究地下水渗流对埋管换热器传热的影响,以移动热源的格林函数为基础,通过引入虚拟热汇,由叠加原理建立热渗耦合作用下的有限长线热源模型.将此模型与有渗流无限长线热源模型和无渗流有限长线热源模型作了对比,比较结果表明该模型计算有渗流时埋管换热器的传热更加合理.针对地下水渗流流速和土壤热物性等对传热影响的分析,表明地下水渗流导致土壤温度场发生变形,渗流速度越大,钻孔壁中点温度越快达到稳态,且稳态过余温度越低;土壤密度和比热越大,土壤导热系数越小,则土壤温度场变形越大.     

T型接头激光焊接的温度场和应力场的数值模拟

基于SYSWELD的焊接分析功能,采用有限元方法研究激光动态焊接过程中温度场、应力场、应变场的变化情况,应用SYSWELD软件的校正工具对三维高斯热源进行校核.考虑各相的热物理性能参数与温度的非线性关系,建立焊接过程的数学模型和物理模型,以不锈钢X5CrNi1810为例,对T型接头进行三维动态模拟.结果表明:随焊接速度的减小,热循环在高温时刻停留时间增加,冷却速度减慢;随着远离起始端距离的增加拉应力值逐渐减小转变为压应力,最后趋向零.     

气体介质中电火花表面强化的应力场分析

采用ANSYS有限元分析软件,通过建立合适的有限元模型,在温度场分析的基础上,模拟出气体介质中电火花表面强化的应力场情况,并对应力场产生的原因及应力在工件内部的分布及其变化情况进行了分析。结果表明:在电火花表面强化过程中,电火花放电产生的非均匀瞬态温度场导致了热应力;强化区域的局部熔化及热膨胀受到周围较冷区域的束缚,在工件内部产生了压缩应力,冷却后,伴随着强化区域的收缩,原来的压应力逐渐转化为拉应力;热量在不同方向上的传播速度不同,这也导致了不同方向上的热应力不同。     

波纹翅片管换热器空气侧流动换热的三维数值模拟

基于有限容积法建立波纹翅片管换热器流体流动与传热的计算模型,在不同送风速度工况下,分别对6种不同波纹倾角结构换热器内流体的流动及传热进行了数值模拟,分析了流道内的温度场、压力场及速度场的变化规律,得到了换热量、压降以及出口温度随入口风速变化的规律。结果表明,换热量、压降以及出口温度均随波纹倾角的增加而增大;换热量随着送风速度的加快而增加,压降及出口温度随着送风速度的加快而降低;翅片板间流体的流动与传热存在比较明显的不均性,导致换热管背风侧存在明显的传热"死区"。     

双辊铸轧超高强铝合金有限元数值模拟

采用有限元法对双辊铸轧7075和7050铝合金的工艺过程进行了数值模拟,研究了合金成分和铸轧速度对铸轧熔池内温度场、流场和凝固场的影响规律。结果表明,在同一铸轧速度条件下,随着合金的等效比热增大,合金在铸轧熔池内的温度梯度随之减小,凝固速率减慢;对于同一种合金,随着铸轧速度增加,合金的速度梯度随之增大,熔池内所形成漩涡的位置下降。模拟结果为下一步的铸轧实验提供了理论依据     

混凝土水化热瞬态温度场数值计算过程中的水化放热规律及水化速率问题

在混凝土的施工中,为考虑水化热对施工和设计所造成的影响,根据有关规范、参考文献的实测数据及大体积混凝土空间有限元分析程序ＭＡＳＳＩＶＥ,研究了建筑工程中的混凝土水化热瞬态温度场计算过程中的水泥水化放热规律及水化速度,为数值计算分析提供了可靠的数学模型,可避免结构产生有害裂缝。     

大体积混凝土水化效应的有限元分析

根据实测的接驾咀特大桥系杆拱桥端横梁的水化热温度场,采用三维瞬态温度场理论,利用ANSYS有限元软件,对分二次浇筑与整体浇筑时端横梁水化热温度场和应力场的分布规律进行了分析。分析结果表明,整体浇筑时端横梁水化温升要较分层浇筑时快,采用分层浇筑方式可有效地降低大体积混凝土水化效应的温度场和温度应力。所建立的大体积混凝土水化效应的温度场和温度应力的有限元分析方法和分析结果可为施工方案的选择提供参考。     

激光辐照旋转飞行靶温度场数值模拟

以激光辐照旋转飞行靶为研究背景,考虑激光的大气传输,以及激光辐照面积和功率密度分布随靶目标旋转和飞行的变化,建立激光辐照热传导模型;利用有限容积法,得到靶目标三维温度场的数值解;分析目标旋转速率对温度场分布以及炸药热爆炸的影响。分析结果表明：靶目标旋转速率越大,靶表面最高温度值越小,热量越不容易集中,越不利于炸药的热起爆。     

端铣切削可转位铣刀片刃前区温度场分析

端铣切削难加工材料3Cr1Mo1/4V过程中产生切削高温,导致刀片破损速度加快,使用寿命降低.因此精确控制切削热和准确测量切削温度成为决定此类难加工材料切削性能的关键因素.通过可转位铣刀片断续车削模拟端铣切削的实验方案,利用红外辐射测温法分析切屑自由端表面的温度分布规律,并借助有限元软件的热传导单元获得刀-屑接触区及切屑内部的温度场分布.研究结果表明,断续切削实验方案及有限元模拟可有效用于铣刀片刃前区温度场分析,从切屑一侧研究切削热及切削温度,为优化设计铣刀片槽型,提高刀具寿命和加工效率等奠定基础.