摩擦材料中热传导模型的建立及分析

通过建立摩擦材料的传热学模型，研究摩擦材料在使用时的温度分布，克服了摩擦材料实际使用时温度分布难以实测的矛盾，并用该传热学模型分析了所研制的摩擦材料实例。     

湿式离合器接合过程中的热弹性稳定性

针对湿式离合器接合过程中的局部高温区及影响因素,利用热弹性不稳定性理论(TEI)进行了理论建模与分析。模型中考虑了材料表面粗糙度和混合润滑对摩擦副温度和压力的影响,分析了混合润滑状态下润滑区域与接触区域的比例以及油膜剪切热量与摩擦热量的比例。为了准确测量材料表面粗糙度,设计台架试验,利用表面形貌仪测试了对偶片表面形貌,分析了粗糙度在离合器不同使用阶段的变化规律。结果表明,当离合器接合转速超过临界值时,温度场分布出现明显的波动,高、低温区间隔分布。同时,指出了离合器摩擦材料参数(导热性、弹性)与结构参数(对偶片厚度)对稳定性的影响。     

切屑自然卷曲机理的探索

通过建立切削过程的传热学模型，推导出切屑内部的温度分布，指出切屑内的温度场是一非均匀场，该温度场对切削自然自然卷曲机理有重要影响。     

往复振动碳化硅工件/铸铁抛光盘接触温度仿真

水平往复振动辅助抛光可提高材料去除效率。为了揭示振动辅助抛光对研抛效率的摩擦温度效应,依据传热学的相关理论,采用Comsol软件对往复振动条件下的碳化硅工件与铸铁抛光盘摩擦副的界面温度分布进行瞬态仿真分析。结合参数化扫描的方法,研究了不同工况条件,如水平振动频率、振幅、正压力等因素,对试件表面参考点和参考线温度的影响规律,以期获得最佳的振动辅助研抛工况条件。仿真分析结果表明:在水平往复振动抛光过程中,碳化硅工件的最高温度随着振动频率的增加呈现先升高再降低、而后继续升高的趋势;工件的最高温度随着振幅和载荷的增加呈现线性升高的趋势。     

多因素耦合对空间轴承热学特性的影响

针对航天机构工作环境的特殊性,构建空间环境下的轴承热传递网络模型,研究多因素耦合作用下空间轴承的稳态温度场.以滚动轴承的拟静力学、传热学及摩擦生热分析为基础,分析固体自润滑空间轴承的摩擦力矩和摩擦热,建立轴承组件关键位置的温度节点和热传递方程组.通过理论分析、仿真和实验研究,分别研究单一因素和多因素耦合对空间轴承温度场的影响.研究结果表明:理论计算与仿真结果和实验结果基本是吻合的,验证了简化热传递网络模型的正确性;交变温度对空间轴承热学特性影响最显著,转速和载荷对空间轴承热学特性影响较弱;低速、轻载时,轴承温度主要取决于交变温度,转速和载荷的影响基本可以忽略;当多因素共同影响时,交变温度与轴向载荷耦合影响轴承热学特性,交变温度与转速联合影响轴承热学特性.     

刀具-岩石摩擦过程中的闪温分析

摩擦表面闪温对刀具材料性能产生着重要影响。针对刀具摩擦表面的微凸体建立了导热微分方程,系统分析了影响微凸体温度的影响因素。在提出摩擦表面接触系数的概念的基础上推导出了干摩擦条件下刀具闪温的解析计算模型并分析了水射流条件对闪温计算的影响。给出了基于均匀分布模型和概率分布模型的摩擦表面接触系数和水射流参与下满足动力润滑条件的摩擦系数等计算参数的确定方法。计算分析与红外测温实验的结果表明：刀具与岩石的摩擦闪温严重依赖两摩擦面的接触系数和各自表面微凸体分布情况;给出的摩擦面闪温计算模型比传统计算方法更接近实验测量值,更适用与工程中对材料安全性要求较高的场合应用。     

摩擦电选中摩擦器内颗粒的碰撞特性

为了解摩擦电选过程中摩擦器内颗粒的碰撞特性,采用标准k-ε湍流模型及颗粒轨道模型,以10和74μm球形颗粒为研究对象,对两种不同结构摩擦器内的颗粒运动速度和轨迹进行数值模拟.运用红外热像技术对摩擦器可视化模型的温度场分布进行了实验研究,结果表明,摩擦器内温度呈对称分布特征,颗粒高效碰撞区位于温度较高的摩擦棒间隙内;粒径和摩擦棒分布对颗粒碰撞的影响很大,相同粒径的颗粒在正三角分布摩擦器内碰撞效果优于正方形分布,相同结构的摩擦器内大颗粒的碰撞效果优于小颗粒.     

高温井井筒温度分布计算方法

井筒温度分布计算对于测试工艺设计、测试工作制度优化和动态分析都有着重要的意义,通过对井筒温度分布的计算,可以提高井筒压力计算的精度。以传热学原理为基础,依据能量守恒方程建立了井筒温度模型,通过将井筒分段,采用迭代方法求解,得到了单相液流、单相气流以及气液两相流时的温度分布计算方法。     

盘式制动器摩擦片的温度场研究

从制动过程的能量转换及摩擦生热机理出发,建立了制动器的热流密度分配模型,并结合有限元法对盘式制动器摩擦片的温度场进行分析,揭示出摩擦制动时摩擦片内温度分布规律,从而为摩擦制动器的设计提供了可靠的依据。     

井下循环温度模型及其敏感性分析

准确的井下循环温度对钻井与完井工程十分重要。在前人的基础上，根据热力学第一定律及传热学基本原理，建立了井内液体与井筒之间热交换的二维瞬态循环温度的数学模型，用无条件稳定的全隐式有限差分法数值求解数学模型，将所建立模型的预测结果与有关模型进行比较，并对影响井下循环温度的参数进行敏感性分析。该模型可用于计算实际循环条件下和管内液体、管壁、环空液体与地层的温度分布。     

某空间站的集成全局热数学模型

为评估某空间站对接飞船后的整体热性能，建立一个集成全局热数学模型。用NEVADA软件建立了空间站在轨运行状态的辐射模型，获得了空间站的外热流及内部辐射交换系数；用FLUENT软件模拟密封舱内部的空气流动情况，获得了舱内空气的速度分布情况及空气与壁面的换热系数；最后用SINDA／FLUINT建立了该空间站的集成全局热数学模型。集成全局热数学模型综合反映了空间站在轨运行时的整体热行为，可以用来评估空间站不同组成部分及不同热控措施对系统整体热性能的影响，也可以用于分析热控系统的地面试验验证方法及系统的故障模式等。     

城市户外环境热舒适度评价模型

随着城市大规模发展,人们生活水平不断提高,在人口稠密的城市户外休闲环境中,热舒适性显得越来越重要。本文根据室内热舒适指标PMV,建立了评价户外热舒适的数学模型;该模型在室内能与PMV很好的吻合;与湿黑球温度WBGT热应力指标相比,更能反映人体热感觉,它是户外热环境的规划与设计的有用工具。     

蜡沉积物有效导热系数对管道传热特性的影响

蜡沉积物有效导热系数的确定是蜡沉积传热计算中的重要内容。在分析非均质二元混合物有效导热系数计算方法的基础上,确定了适合计算蜡沉积物有效导热系数的模型,对比分析了不同蜡沉积物有效导热系数计算方法对管道传热特性的影响。结果表明,蜡沉积物有效导热系数随着沉积物中蜡质量分数的增加而变大;同一蜡质量分数下,并联模型计算的有效导热系数值最大,其次分别为ME2模型、EMT模型以及串联模型,ME2模型和EMT模型的计算结果较为接近;EMT模型的假设条件与实际蜡沉积物的结构分布相似,因此推荐使用EMT模型计算蜡沉积物有效导热系数;EMT模型和M关联式计算所得的管段沿线温度非常接近,EMT模型所得的管道径向温度梯度高于M关联式的计算结果;总体来看,EMT模型和M关联式所得的管道传热计算结果差异较小,但M关联式应用较为方便,具有一定的优势。     

多脉冲激光辐照增透膜产生热应力的数值模拟

研究并建立了多脉冲激光辐照Al2O3增透薄膜及K9玻璃基底的物理模型,采用有限元算法求解相应的热传导方程和热应力方程,得到了材料内部热应力场分布。数值模拟结果表明,材料内部环向力起主导作用,且温度冷却时,残余环向热应力沿径向移动,在低频情况下,先发生热应力损伤的是基底,后发生热应力损伤的是薄膜。研究成果可为激光与薄膜相互作用机理以及薄膜的抗激光损伤提供一定的理论依据和指导。     

Simple method of calculating the transient thermal performance of composite material and its applicable condition

Degree of mixing of composite material is defined and the condition of using the effective thermal diffusivity for calculating the transient thermal performance of composite material is studied. The analytical result shows that for a prescribed precision of temperature, there is a condition under which the transient temperature distribution in composite material can be calculated by using the effective thermal diffusivity. As illustration, for the composite material whose temperatures of both ends are constant, the condition is presented and the factors affecting the relative error of calculated temperature of composite materials by using effective thermal diffusivity are discussed.     

基于比等效热阻法的片状填料填充聚合物复合材料的导热性的预测

基于比等效热阻法建立了简化了的片状填料填充聚合物基复合材料的导热模型并推导出了相应的等效导热系数公式。以云母片填充聚乳酸为例,应用有限元软件ANSYS建立了云母体积分数在11％下的聚乳酸/云母复合材料的三维稳态热传导单元模型,并模拟了热流沿云母片厚度方向和径向传递的过程。结果表明,当热流沿云母片轴向方向上流动时,经ANSYS模拟求得的复合材料的等效导热系数和文中推导的公式的所给出的预测值更为接近;当热流沿云母片的径向流动时,随着云母体积分数的增加,复合材料的等效导热系数的预测值呈指数性增长,并且高于ANSYS的计算结果。有限元结果和本文的公式均表明,片状填料填充聚合物复合材料的等效导热系数可分解为是沿热流不同正方向上的贡献,更长的等效导热路径使片状颗粒在填充聚合物后能提供更为出色的导热性能。     

考虑机械损失时发动机功率效率特性

发动机实际工作过程中存在各种机械损失,在考虑了发动机实际工作过程中的各种机械损失后,建立了热机热力循环有限时间热力学模型,讨论了发动机机械损失功率与发动机循环参数之间的变化规律.导出了考虑各种机械损失后,发动机输出功率、热效率特性与循环参数之间的解析关系式,从理论上阐述了它们之间的影响规律.最后以发动机实际工作过程为例计算了考虑机械损失功率后,发动机循环参数对发动机热效率、输出功率的影响规律.所得结论与发动机实际工作过程相吻合,对发动机设计有一定的参考价值.     

激光晶体侧面接触热导对波前畸变的影响

对于采用圆棒状工作物质的二极管端面抽运固体激光器,其晶体棒由两块金属热沉夹持散热,晶体棒侧面受到非轴对称的装配压力使得晶体棒与热沉间接触热导呈非轴对称分布,进而影响晶体棒温度及出射光波前的空间分布．在已有的截断高斯模型和塑性形变模型基础之上,建立了晶体棒与热沉间接触热导模型．对高斯型热耗分布,采用有限元法得到了无热界面物质时,不同装配压力下晶体棒端面温度和波前畸变随半径和方向角的变化,并与采用铟箔作为热界面物质时的结果进行了比较．模拟结果表明: 无热界面物质时,在同一半径上,晶体棒端面温度、波前畸变在晶体棒侧面与热沉凹槽底部接触方向最小,在两块热沉接触面方向最大;增大装配压力,晶体棒端面温度整体降低,波前畸变在圆周方向趋于均匀．使用铟箔作为热界面物质时,晶体棒端面温度及波前畸变一致减小,且呈轴对称分布．     

裂解碳五中环戊二烯热二聚动力学研究

采用不锈钢高压釜对裂解碳五环戊二烯热二聚的工艺条件进行了详细的研究,考察了搅拌速度、聚合温度和聚合时间双环戊二烯收率、异戊二烯损失率的影响.结果表明,当聚合温度大于100℃时,虽然DCPD收率较高,但IP的损失率在13%以上,在综合考虑双环戊二烯收率和异戊二烯损失率情况下,聚合温度应控制在100℃以内,聚合时间控制在10 h以内.建立了裂解碳五中环戊二烯热二聚动力学模型,并结合试验数据,对动力学模型进行了参数估值.经模型检验,所建立的动力学模型是适当的.     

膨胀珍珠岩/有机羧酸复合相变储能材料试验研究

用膨胀珍珠岩多孔基体与有机羧酸进行物理复合,制备建筑储能材料,通过SEM分析了复合储能材料的微观结构,通过DSC测试其相变温度、相变焓.结果表明:辛酸、月桂酸和豆蔻酸与膨胀珍珠岩的最佳吸附量约为55%、45%、40%,膨胀珍珠岩/辛酸复合相变储能材料有合适的相变温度,膨胀珍珠岩/豆蔻酸复合储能材料有较高的相变焓.