多孔介质中的流动、传热与化学反应

矿业工程中的许多生产实际问题都可以归结为多孔介质中的传递问题。多孔介质分布广泛,研究其中的流动、传热与化学反应问题具有重要的实际应用和科研价值。评述了多孔介质中流动、传热与化学反应的研究现状,分析了3个过程之间的相互关系。指出流动作为一种输运方式,携带物质和热量沿流动方向进行迁移,引起物质浓度和温度分布的改变,对传热和化学反应过程产生影响;传热通过改变温度分布,引起流体物理性质和化学性质的改变,进而影响流动和化学反应;化学反应通过消耗反应物和生成产物,改变多孔介质的孔隙结构,改变孔隙流体的物理化学性质,改变固体和流体的传热性质,进而影响流动和传热。分析表明,化学反应作为发生在微观尺度上的过程,对宏观的流动和传热过程具有明显的影响,要对这种影响进行定量描述必须发展新的跨尺度的分析、测试和计算方法。     

换热管外流动传热的数值模拟研究

针对光滑圆管、横纹管进行了管外壳侧“流动—传热”的数值模拟，进一步证明了数值模拟方法的可靠性。同时，对速度场、温度场等对换热管管外流动进行了微观分析，通过光滑圆管与横纹管的比较，发现横纹管的管外壳侧传热性能较光滑圆管有一定提高。     

取热区蜂窝陶瓷几何特性对换热器取热率的影响

在实验验证数学模型有效性的基础上，数值研究了立式蜂窝陶瓷填充床内取热区蜂窝陶瓷几何特性对填充床内置换热器取热率的影响。热风从取热区下侧的蜂窝陶瓷流出后进入的取热区阻力不匹配，热风会重新分配，一部分进入换热器内置空间，与换热管外壁进行直接的对流换热，另一部分进入取热区蜂窝陶瓷将其加热后与换热管外壁进行辐射换热，取热区蜂窝陶瓷的几何结构影响取热区热风阻力不匹配程度与热风分配，最终影响到换热器取热率。计算结果表明：沿热风流动方向上取热区蜂窝陶瓷几何特性尺寸增大时，换热器取热率减小；垂直热风流动方向上取热区蜂窝陶瓷的两个几何特性尺寸增大时，内置换热器取热率呈现先增大后减小趋势。     

基于Pro/Mechanica的蜂窝纸板模具有限元分析及优化设计

研究了Pro/Mechanica环境下蜂窝纸板模具零件的灵敏度分析与结构优化设计。建立了蜂窝纸板模具的三维模型,对其冲头结构进行了静态分析,通过灵敏度分析确定冲头结构的重要设计参数。以应力、应变和变形最小为目标函数,完成了冲头结构的优化设计。该方法可以有效地解决蜂窝纸板模具的疲劳失效问题,提高了可靠性。     

牵引电动机冷却水套CFD仿真分析

针对采用水冷定子结构的车辆牵引电动机,利用计算流体力学(CFD)仿真软件Fluent对牵引电动机冷却水套的流动和传热特性进行仿真分析,评价了不同水套结构对电动机冷却系统的影响,为冷却水套结构的优化设计提供参考。     

中浅层同轴套管式换热器的传热能力分析

随着我国“双碳”战略目标的实施,地热能作为可持续开发利用的清洁能源也备受推崇。目前关于地热能开发利用的研究主要以浅层和中深层地热能为主,对于中浅层地热能（200～500 m）研究较少,而利用中浅层地热能进行供暖与制冷也缺乏相关的工程案例和理论研究支持。本文基于在河北省邯郸市某建筑物空调冷热源项目中施工的300 m地热井,开展了中浅层同轴套管式换热器的传热实验与理论分析研究。首先,对换热器的结构形式、施工工艺、换热特性等进行研究,根据建立的换热器开展了5种不同工况的现场传热测试,获取了相关的热物性参数;其次通过分析中浅层地热能的特点,研究换热器换热内外不同的传热规律和循环方向,基于已有的浅层地埋管和中深层同轴管传热模型,创新性建立了针对中浅层套管式换热器冬夏两季的传热模型,通过相应的控制方程对传热模型进行模拟分析,并将模拟数据与实验数据进行了对比,校核了传热模型的准确性;最后根据建立的传热模型对换热器进行了全年的模拟计算,获取了冬夏两季不同流量的进出口温差及换热量,岩土体温度横、纵向的变化等参数,为进一步改进中浅层同轴套管式换热器结构以及室外埋管系统的设计与优化提供理论依据和技术指导。     

回转窑内流动传热和燃烧过程数学模型的研究现状及其发展趋势

对国内外有关回转窑内流动传热过程数学模型进行了全面系统地综述,分别探讨了料床传热模型、自由空间气体传热模型、窑壁传热模型以及全炉整体模型。其中根据需要提到了料床运动状态的研究,料床混合状况的影响,以及料床运动模型的建立等。此外,对相关文献中提及到的动态模型、燃烧模型以及煅烧化学反应模型等也进行了系统综述,在此基础上对回转窑内流动传热和燃烧过程数学模型的发展趋势进行了展望。     

避难硐室围岩与空气耦合传热机理研究

将避难硐室内围岩结构与空气的耦合传热过程划分为升温期和恒温期两个阶段,结合半无限大物体传热理论推导出恒温阶段内围岩与空气的耦合传热计算公式。借助Fluent计算流体软件,模拟分析了避难硐室内围岩与空气传热规律及硐室内空气温度场的变化分布。     

海上注热污水开采井传热量研究

流体在井筒中流动时，由于注入流体与地层存在温差，就有热量的传递。井筒传热量的定量计算显得特别重要，根据传热学和两相流原理，分析了环空注热污水加热降粘射流泵举升过程中注入水与产液沿井筒径向传热过程，采用传热学原理，对各部分传热系数的计算进行了推导。     

管带机噪声影响下的蜂窝复合结构设计

为了降低管带机运行过程中的噪声，提出了一种针对管带机噪声的蜂窝复合结构隔声屏。首先，基于有限元-边界元混合声场仿真方法，分析了在管带机噪声影响下现场隔声屏的隔声效果；然后，结合有限元-离散元耦合模型，分析了蜂窝复合结构的隔声性能，发现蜂窝复合结构的隔声量较现场隔声屏高了15.79 dB；接着，通过对蜂窝复合结构隔声屏的形状进行优化设计，得知增设斜板角度为60°、长度为700 mm的隔声屏隔声效果最佳；最后，根据现场测量结果验证了仿真方法的可靠性，并通过蜂窝复合结构隔声性能试验，验证了该结构对管带机噪声有良好的抑制作用。