A型地铁空调系统及客室内流场数值分析

为给目前国内A型地铁车辆的舒适度设计提供理论参考,针对地铁车辆静压风道结构特点,基于k-ε两方程湍流模型和SIMPLE算法,建立包含空调送风风道和客室的三维计算模型.对计算模型的空气流动和传热状况进行CFD数值计算.计算过程综合考虑车体壁面传热和人体散热等多种传热.分析计算结果得到客室内温度场和速度场的分布规律,并对空调通风设计方案进行量化评估.计算结果表明:客室内人体头部区域温度场分布均匀,平均温度为26.6℃,最大温差为6℃;车厢内有较理想的气流组织形式,速度分布范围为0.50~0.79 m/s,而且客室端部和中部区域人体头部周围速度较大.将计算结果与欧洲EN 14750-1标准进行对比分析,认为乘客的舒适性较好.     

基于一致性算法的多模式搅拌器微波加热系统温度均匀性优化

微波加热的内部传热方式及热点的随机分布特性导致采用常规测量方法难以获得温度的准确信息,在改进机械设计的研究中,螺旋辐射单模式搅拌器微波加热系统能够改善温度分布的均匀性.在单模式搅拌器的基础上,进一步探索具有多个模式搅拌器的微波加热系统的温度均匀性及其计算问题;同时,由于微波加热过程中多物理场的深度耦合及边界条件的时变特性,如何协同模式搅拌器的状态特征与有效计算温度场,开展温度均匀性的优化处理成为关注的重点.为此,应用一致性算法表达模式搅拌器的状态信息,对温度场分布的均匀性进行优化计算.一方面通过一致性算法将加热空间电磁场边界条件的时变性用编队队形表征,组合模式搅拌器的位置状态信息表达编队队形的变换;另一方面由整型变量与连续型变量混合的优化问题构建温度有限元模型,并对温度场的均匀分布优化解开展有效计算.数值计算结果验证了所提出一致性算法及其计算方法对微波加热温度均匀性的优化是可行和高效的.     

地热电采暖房间升温过程有限元仿真

研究优化控制地热采暖系统问题,为科学有效地确定地热电采暖系统中的电缆芯线参数和铺设路径,应用有限元仿真中的流固耦合仿真方法对室内地而及空气的温升过程进行了仿真计算,得到了加热后不同时间的室内温度场、压力场云图以及空气流动矢量图.从仿真结果分析得知,在不同的时间,温度场的总体分布一直呈现底部中间最高,沿纵向和横向逐渐降低的趋势.室内空气的流动在初始阶段内中心部分的上升速度较大,而到后期,四周空气的流动速度逐渐升高.随着加热时间的延长,房间内的温度渐趋于均匀,空气流动速度下降.仿真结果数据对地热电采暖系统的设计和施工具有重要的参考价值.     

面向节能优化的加热钢坯特征参数模型研

本文基于钢坯加热的热流密度的慨率密度分布关联加热能耗的原理,提出一种建立加热钢坯表面的热流密度的概率密度分布曲面模型的方法,以期将来能通过调节表征加热能耗的热流密度概率密度分布曲面形状特点,使钢坯加热工艺过程能耗调节具有较好的操控性,达到钢坯加热节能控制之目的.     

HsCAE冷却模拟技术在注塑产品设计中的应用

HsCAE冷却模拟模块采用交互设计的方式,可以预测制品与模具上的温度场、热流密度场、温差分布和冷却时间,优化冷却结构与工艺设计,达到均匀冷却效果。     

基于BP神经网络锅炉炉膛火焰可视化监测方法研究

为了可视化监测炉膛火焰燃烧状况,提出一种基于级联前向BP神经网络模型的锅炉炉膛火焰可视化监测方法。通过比较选取级联前向BP神经网络作为炉膛温度预测模型,利用图像处理技术得到炉膛火焰辐射能图像对应二维温度场,并采用正则化方法重建炉膛火焰三维温度场。仿真结果表明,根据二维温度场可得火焰等温线走向和分布,根据三维温度场易得火焰中心分布及全炉最高温度点信息,实现锅炉运行控制和异常温度报警,满足燃烧诊断要求并实现炉膛火焰可视化监测。     

基于一致性理论的多源微波加热温度均匀性优化

在使用多微波源阵列进行空间功率合成的微波应用装置时,如何协同多微波源馈入功率的状态信息以利用温度分布的自组织特性优化温度均匀性是研究的重点.为此,一方面,提出微波源构成智能体的必要要素,并构建技术方案.在此基础上,引入基于代数图论的二阶非全连接通信拓扑一致性算法协同多微波源的功率馈入状态信息,保证在利用自组织特性优化温度分布的过程中不会有新的热点产生;另一方面,使用有限元方法,构建解决整型变量和连续型变量混合优化的数值计算模型,开展优化温度场分布均匀性的有效计算.最后通过仿真实验验证微波源智能体化方案的有效性,数值计算结果表明:所提模型较通用加热模型在各水平和铅垂截面能够分别提升24.3%～55.5%和20.4%～82.9%的均匀性;同时能提升10.0%～43.7%的热能转化效率.以上结果验证了所提基于一致性理论的多源微波加热温度均匀性优化方法是可行且高效的.     

电火花加工过程的温度场仿真与研究

研究电火花单脉冲放电加工过程中的电蚀坑的温度场建模,主流的高斯热流密度分布模型只适用于较小电流参数范围内的温度场仿真,对于在大电流参数条件下,它无法准确预测电蚀坑的形貌、直径和深度。并且模型大多是采用传统的球缺计算公式去计算电蚀坑的材料去除量,与实际电火花加工过程中的材料去除情况不相符。为解决上述问题,建立了基于均匀热流分布模型的有限元模型,并运用ANSYS软件仿真电火花加工过程的温度场分布,并对传统的球缺计算公式进行了修正。同时,进行了电火花单脉冲实验,并对比分析了仿真结果与实验结果。结果表明,所建立的模型能准确地预测电蚀坑的形貌、直径和深度,采用修正后的球缺计算公式计算电蚀坑的材料去除量与实验值是吻合的,为研究电火花加工过程中电蚀坑的扩展规律提供了可靠的理论依据。     

气化炉与辐射废锅接口托架传热的数值分析

以通用的三维导热模型为基础,应用有限元法,计算了不同结构参数和操作条件下气化炉与辐射废锅接口内金属托架的传热特性.结果表明,托架长度、耐火纤维厚度、炉内温度是影响托架温度和热流密度分布的主要因素.托架最高温度和最大热流密度随着托架长度的增加而增大,随着炉内温度的提高而增大.托架外围包裹20 mm厚的耐火纤维,能有效降低托 .架的最高温度和最大热流密度.对于稳态操作的气化炉,其炉内温度变化范围约1 200℃～1 400℃,相应的金属托架最高温度变化范围约为420℃～480℃,最大热流密度约为(42.8～50.0)kW·m-2.     

微结构气体传感器的加热器设计与模拟

利用有限元分析工具ANSYS,对所设计的硅基微结构气体传感器的温度场进行了模拟.运用实体建模的方法建立了传感器衬底的多层结构模型,采用8节点等参数热单元solid70进行了分析.根据器件工作时需要的加热功率,设计了这种硅基气体传感器衬底微加热器的尺寸,确立了对流和环境温度等边界条件,从而达到气体传感器衬底的温度场分布均匀的要求.     

基于有限元的衰荡光腔内温度分布仿真

衰荡光腔受温度影响长度变化使腔内光斑模式改变,影响测量精度,为达到衰荡光腔内温度均匀分布,利用仿真平台,对控温箱体内加热片发热功率进行仿真计算。首先设计控温箱体几何模型,确定热传导模型和边界条件,通过有限元分析初步确定控温箱体内温度分布;然后通过参数化扫描和迭代运算,优化控温箱体温度场分布,得到均匀化温度分布所需的各加热片最佳工作功率。通过测试,控温箱体内最大温差小于0.06℃,沿衰荡光腔方向,温差小于0.002℃,达到±0.0005℃的控温精度,满足衰荡光腔内温度变化小于±0.003℃的精度要求。     

挤出过程温度场的CAE研究

针对温度变化对挤出制品的质量影响很大的问题,结合实际生产状况,建立挤出流道的3维有限元分析模型,提出系列点加热源理论,并利用MSC Nastran对塑料挤出流道的温度场进行3维模拟与分析,得到挤出流道温度场的温度分布图、温度梯度图、热流向图等图表和数据,为塑料挤出机的进一步改进和相关配套设备的设计提供指导.     

An optimal solution for magnetohydrodynamic nanofluid flow over a stretching surface with constant heat flux and zero nanoparticles flux

This article examines the hydromagnetic three-dimensional flow of viscous nanoliquid. A bidirectional linear stretching surface has been used to create the flow. Novel features regarding Brownian motion and thermophoresis have been studied by employing Buongiorno model to examine the slip velocity of nanoparticle. Viscous liquid is electrically conducting subject to uniform applied magnetic field. Problem formulation in boundary-layer region is performed for low magnetic Reynolds number. Simultaneous effects of constant heat flux and zero nanoparticles flux conditions are utilized at boundary. Appropriate transformations correspond to the strongly nonlinear ordinary differential expressions. The resulting nonlinear systems have been solved through the optimal homotopy analysis method. Graphs have been sketched in order to analyze that how the temperature and concentration profiles are affected by various physical parameters. Further the coefficients of skin-friction and heat transfer rate have been numerically computed and discussed. Our findings show that the temperature distribution has a direct relationship with the magnetic parameter. Moreover, the temperature distribution and thermal boundary-layer thickness are higher for hydromagnetic flow in comparison with the hydrodynamic flow.

     

Fluid flow and heat transfer in the evaporating thin film region

The evaporating thin film region is an extended meniscus beyond the apparent contact line at a liquid/solid interface. Thin film evaporation plays a key role in a highly efficient heat pipe. A detailed mathematical model predicting fluid flow and heat transfer through the thin film region is developed. The model considers the effects of inertial force, disjoining pressure, surface tension, and curvature. Utilizing the order analysis, the model is simplified and can be numerically solved for the thin film profile, interfacial temperature, meniscus radius, heat flux distribution, velocity distribution, and mass flow rate in the evaporating thin film region. The prediction shows that while the inertial force can affect the thin film profile, interfacial temperature, meniscus radius, heat flux distribution, velocity distribution, and mass flow rate, in particular, near the non-evaporating region, the effect can be neglected. It is found that a maximum velocity, a maximum heat flux, and a maximum curvature exist for a given superheat, but the locations for these maximum values are different.     

Effects of slip on sheet-driven flow and heat transfer of a non-Newtonian fluid past a stretching sheet

The flow and heat transfer of an electrically conducting non-Newtonian fluid due to a stretching surface subject to partial slip is considered. The constitutive equation of the non-Newtonian fluid is modeled by that for a third grade fluid. The heat transfer analysis has been carried out for two heating processes, namely, (i) with prescribed surface temperature (PST-case) and (ii) prescribed surface heat flux (PHFcase) in presence of a uniform heat source or sink. Suitable similarity transformations are used to reduce the resulting highly nonlinear partial differential equations into ordinary differential equations. The issue of paucity of boundary conditions is addressed and an effective second order numerical scheme has been adopted to solve the obtained differential equations. The important finding in this communication is the combined effects of the partial slip, magnetic field, heat source (sink) parameter and the third grade fluid parameters on the velocity, skin friction coefficient and the temperature field. It is interesting to find that slip decreases the momentum boundary layer thickness and increases the thermal boundary layer thickness, whereas the third grade fluid parameter has an opposite effect on the thermal and velocity boundary layers.     

基于有限元模拟的薄膜热流计结构设计及优化

精确的热流测量对航空航天领域发动机设计及使用过程至关重要.薄膜热流计以其体积小、热容量小、干扰小、不破坏部件表面气流等显著优势,成为发动机热端部件表面热流测量的新方法.针对传统工程经验设计薄膜热流计精确度不高且迭代耗时长的缺点,基于有限元仿真模拟方法,建立了一种薄膜热流计有限元分析模型,综合分析了热流密度、热阻层厚度、热电堆厚度等因素对热流计冷热结点温度梯度的影响,提出薄膜热流计优化思路.分析结果表明,优化后的薄膜热流计具有更出色的热学性能与电学性能.     

快速调节加热炉燃气量的控制系统

加热流体温度关系到加热炉的生产安全和能量的合理利用．采用出口温度控制加热炉燃气量,导致自动控制系统存在滞后性,造成出口温度大幅度变化．甚至加热管烧焦现象。提出利用加热介质入口参数辅助加热管出口温度控制加热炉燃气量．通过预估控制法计算燃气量,采用模糊控制技术评价出口温度,设计了一种新的快速调节加热炉燃气量的控制系统．进行了现场应用。结果表明,改造后加热炉的控制系统性能得到较好的改善．出口温度最大偏差减小4．28％,稳定时间提高12h．效率提高5．5％。