单层与多层蜂窝芯玻璃钢蜂窝板的热性能模拟

基于ANSYS有限元软件,模拟研究了玻璃钢蜂窝板的稳态、瞬态传热。在与实际试验保持一致的情况下,建立了玻璃钢蜂窝板流体与固体耦合传热平面模型,研究了蜂窝芯为不同工况时,玻璃钢蜂窝板稳态与瞬态热性能、热量传递机制,稳态的热性能的当量热导率的模拟结果与Swann and Pittman经验公式计算的结果十分吻合,并且瞬态表面热响应的模拟结果与试验结果也较吻合,说明ANSYS有限元方法能够准确模拟玻璃钢蜂窝板传热。此外,蜂窝芯腔表面间的辐射换热是玻璃钢蜂窝板的一个重要的热量传递机制,在高温情况下应考虑辐射换热。随着蜂窝芯高度的增加,玻璃钢蜂窝板的导热系数逐渐增大。玻璃钢蜂窝板的总高度固定时,随着蜂窝芯层数的增加,玻璃钢蜂窝板的导热系数逐渐降低,温度逐渐降低并趋于稳定值。     

真空热处理炉瞬态传热过程的数值模拟

建立了一个三维真空热处理炉的非线性有限元模型,该模型的热源是电流通过加热体产生的焦耳热,传热途径主要考虑了加热体与内屏蔽层间、各屏蔽层之间的非线性辐射传热.利用有限元软件ANSYS对真空热处理炉加热过程中的瞬态温度场进行了模拟计算,得到了热电偶温度随时间的变化曲线,并与实验结果进行了比较,讨论了进一步提高计算准确性的途径.     

金属蜂窝板参数对其传热性能的影响

采用ANSYS有限元方法模拟金属蜂窝板的传热性能,并采用控制变量法和极差分析法研究了金属蜂窝板参数对其传热性能的影响。利用Swann&Pittman经验公式对蜂窝板传热模型进行验证,并深入研究蜂窝板参数对其传热性能的影响。结果表明:公式计算结果和模拟结果十分吻合,本实验建立的模型是合理的;增加蜂窝芯边长和蜂窝芯高度会降低当量热导率,而蜂窝芯厚度、上下蒙皮厚度及内表面发射率的增加会加大当量热导率;随着施加热流密度的增加,蜂窝芯厚度和下蒙皮厚度对当量热导率的影响几乎不变,而蜂窝芯高度、蜂窝单元边长、内表面发射率及上蒙皮厚度会加大对当量热导率的影响,而且各参数对当量热导率影响大小的排序会随着施加热流密度的改变而变化。     

高温绝热毡有效热导率的理论分析与实验研究

建立了高温绝热毡有效热导率的数值计算模型，分析了温度和压力对传热机制的影响．用高真空平板型石墨加热炉测量了纤维绝热毡平均温度高达860℃时的有效热导率，实验结果与理论计算吻合得很好．结果表明，当温度较低（〈400℃）时，高温隔热毡的固体传导在总体传热中占主导地位；当温度较高时（〉700℃），无论环境压力高低，辐射都成为材料内部主导的传热方式；当环境压力小于200Pa时，可忽略气体传导的影响．     

地板辐射采暖地表温度分布特性的模拟研究

建立了地板辐射采暖的数学模型,并在此基础上,利用SIMPLER计算程序对其进行了数值模拟,得出了地板辐射加热面不同位置处地板表面的温度分布规律,预测了地板辐射采暖系统供回水温差对地板表面温度大小和温度分布均匀性的影响.研究结果对地板辐射采暖系统的推广应用具有一定的理论指导意义.     

背景影响下涡轮叶片温度测量及修正技术研究

在采用辐射温度计测量航空发动机涡轮叶片温度时,为了减小背景辐射对测温结果造成的影响,基于Planck定律建立包含背景辐射影响的测温方程,借助有效发射率计算得到被测目标的真实温度.通过设计背景辐射影响模拟试验,利用两个高温辐射源分别加热选定样品和模拟高温背景,采用扫描式涡轮叶片温度场测量装置对选定样品进行温度测量.结果发现,当目标设定为800℃、背景设定为1000℃时,目标在背景影响修正前后的最大温差为27.2℃,温差相对修正前温度的比例最大为3.82%,而修正后的目标温度明显更加接近无背景影响温度,从而验证了该修正计算方法的可行性和可靠性,对发动机研制过程中的温度监测工作具有重要应用价值.     

复合材料点阵夹芯结构的耦合换热及热应力分析

采用数值模拟对复合材料点阵夹芯结构的传导辐射耦合换热及其产生的热应力问题进行了研究。通过孔洞辐射的计算方式,分析了结构内部辐射对于传热机制的影响,并探讨了纤维柱及材料发射率等因素对辐射换热强弱的影响;最后,分析了结构在耦合换热作用下所产生的热变形和热应力。数值结果表明,当温度在350℃左右时,碳纤维点阵夹芯结构的辐射换热效果明显,且温度越高其差值越大;纤维柱对辐射换热的贡献不大;材料的表面发射率越大,夹芯结构的辐射换热能力越强。在上下面板固支情况下,热应力场主要分布于上面板及纤维柱与上面板相接触的根部,增强辐射换热,可减小根部的最大热应力。     

饱水文物一次干燥过程的数值模拟

冷冻干燥是一种很好的保存出土的饱水文物的方法,因为它能有效防止收缩、开裂、断裂等现象的发生。本文建立了采用辐射加热方式的文物一次干燥过程的物理模型,并用有限元计算软件进行了数值模拟,探讨了文物的形状、尺寸、辐射板温度等因素对干燥时间的影响。利用一定条件下的计算结果,对在一次干燥期间可能出现的最高温度与加热温度、干燥箱内壁温度的关系进行了回归。     

泄放阀着火时LNG储罐外容器热-结构耦合分析

针对LNG储罐在泄放阀着火的工况,对受到外界高温火焰辐射的LNG外容器的传热和结构进行了耦合分析研究.建立了16万方LNG大型储罐的实体有限元模型,根据规范和相关文献中的推荐方法,获得了泄放阀火焰高温辐射时罐顶外表面的等效辐射温度,根据正常工作时的稳态传热工况进行储罐外容器内表面等效对流传热系数的计算,得到了正常工作时...     

基于FEM/BEM法的模拟舱室结构声辐射仿真与试验

针对机舱结构辐射噪声问题,基于有限元/边界元法,对模拟舱室结构进行辐射声场仿真与试验。首先建立模拟舱室结构的有限元模型,对模拟舱室结构进行模态试验,将仿真计算与模态试验进行对比,验证了有限元模型的正确性。然后进行模拟舱室结构的声辐射试验,得到模拟舱室结构内部的声压频响特性。最后在ANSYS中对模拟舱室结构进行瞬态响应计算,将结构受节点力激励的响应导入Virtual Lab中,采用间接边界元法计算空腔结构内部的辐射声场。仿真与试验有较好的一致性,表明该方法是正确、可行的。     

食品真空冷冻干燥设备的结构与传热研究

针对目前食品真空冷冻干燥设备的设计、制造技术与结构问题，结合真空冷冻干燥食品的加工生产实际对冷阱与干燥炉配合、加热棚板的传热方式、加热系统设计等进行了研究分析。在此基础上，对于接触导热和辐射传热进行对比实验。研究结果表明，对于加热棚板与铝托盘的传热，辐射传热优于接触导热。     

开孔金属泡沫的传热分析

主要从开孔金属泡沫微观组织的基本结构出发对开孔金属泡沫内的固体热传导、气体热传导和热辐射进行了分析,根据以上的分析利用能量方程和两热流法建立了开孔金属泡沫的传热模型,并利用试验对泡沫镍的有效导热系数进行了测量,泡沫镍的有效导热系数实验值验证了开孔金属泡沫传热模型的正确性.     

Temperature Stresses and Displacements in a Multilayer Plate with Nonlinear Conditions of Heat Exchange

We propose a method for the determination of the stress-strain state formed in a multilayer plate under the conditions of radiation and convection heating with regard for the temperature and time dependences of the coefficients of heat exchange. The problem of heat conduction is reduced to the solution of a system of Volterra-type nonlinear integral equations of the second kind for the values of temperature on the outer surfaces of the plate. The integral equations are deduced with the help of the Green function of the nonstationary problem of heat conduction for the multilayer plate with constant coefficients of heat exchange and solved by using linear splines. The problem of thermoelasticity is solved in stresses. The boundary conditions on the cylindrical surface are satisfied in the integral form. The results of the corresponding numerical calculations are presented.     

有限元热分析中空气夹层传热处理方法及其验证

以传热学理论为基础,考虑夹层空气的热传导、对流和辐射,确定夹层空气传热的处理原则。对于较薄空气夹层,在考虑导热和辐射传热的基础上,作等效导热处理;对于较厚和厚空气夹层,则在考虑边界对流、辐射传热的基础上,引入中间节点,处理夹层空气与两壁间的传热。在结构有限元热分析中,用此方法处理空气夹层,温度值计算分析结果与实验实测温度值比较,相符较好。     

薄板在周期热流作用下的热响应(Ⅰ):温度响应

基于具有热流延迟相的双曲型热传导方程,研究了薄板在周期热流作用下的温度响应。首先采用分离变量法,求解了以热流矢量为基本未知量的热传导方程,得到了板内热流场分布,然后再利用能量守恒方程,获得了板内温度响应的解析表达式。通过计算,分析了板内温度响应随不同热流矢量延迟相以及边界热流频率的变化趋势,并与经典的Fourier热传导方程所得到的结果进行了比较。结果表明,在高频热流加热下,双曲型热传导模型所给出的温度响应与经典的Fourier热传导模型具有显著的差别。     

蜂窝板换热器内部流动传热特性研究

建立了蜂窝板换热器湍流流动的物理数学模型,并应用数值分析方法模拟了蜂窝板换热器的三维流动传热过程;分析了不同雷诺数下通道内流动阻力和换热性能及其随雷诺数的变化规律,并与相同当量直径的平行平板通道的流动换热性能进行了对比。结果表明,蜂窝板换热器在换热系数提高的同时流动阻力也增大了,在雷诺数Re=3000~15000的范围内,其传热努塞尔数比平行平板增大了0.93~2.12倍,阻力系数增大了2.24~2.35倍。最后从场协同理论的角度分析了蜂窝板强化传热的机理。     

导热相复合陶瓷微波烧结传热模式数值分析

根据微波加热的特点,采用二维稳态导热数值分析法,建立了导热相复合陶瓷微波烧结的传热模式. 研究了导热相的浓度、导热相弥散分布状况、基质类型以及保温方式对复合陶瓷内部二维稳态温度场分布的影响,并设计了导热相SiC晶须复合TZP陶瓷的微波烧结致密化实验,对建立的复合陶瓷的微波烧结传热模式进行了验证. 结果表明：导热相复合陶瓷设计时宜选取具有高导热系数的基体,保持导热相有较高的浓度,使导热相均匀分布于基体中,且微波烧结传热宜采用合适的保温设施.     

电磁成形定向凝固三维非线性温度场数学模型

从基本物理模型出发,导出了电磁成形定向凝固稳态连铸过程中相变潜热在导热方程中的内热源处理形式,使之可以避免近似处理,而直接应用于数值模拟的推导过程.在此基础上,同时考虑涡电流加热、强制冷却、热辐射和热质运动等因素,建立了关于电磁成形定向凝固问题三维非线性温度场的完整导热微分方程.编程计算并与实验结果对比表明,模型正确有效.     

An inverse heat conduction problem of estimating the multiple heat sources for mould heating system of the injection machine

Presented in this article is a research on the estimation of multiple heat sources for the mould heating system of the injection machine. Firstly, we studied the heat transfer mechanism and established a coupling mathematical model of the internal temperature fields of BMC curing reaction, and controllable external temperature fields for the mould heating system are established. Then, we derived an optimisation algorithm of multisource inverse heat conduction, employing the linear heat conduction superposition principle along with the square norm. An experiment was designed to measure the temperature field of the mould, which served as the input data of the inversion algorithm. However, there were two problems with the measured temperature field: low heating efficiency and uneven temperature distributions. Realising that, the heating process was improved; and based on that, the heat source strength function of the mould heating system was inversed. We further carried out a numerical simulation to verify the estimation results, which showed that both the heating efficiency and the temperature distributions of the mould temperature filed were significantly improved and they had met the industry requirements. Finally, we performed a separate experiment to measure the mould temperature field. Our experimental data agree well with the simulation, indicating the proposed inversion method was reliable and stable.     

Conjucate heat transfer and thermostressed state of a plate with radiation and conduction heating

The problem of combined analysis of the parameters of conjugate heat transfer and thermostressed state of a plate with its radiation and conduction heating in an absorbing-medium layer is considered. The effect of the optical characteristics of the medium on the parameters of conjugate heat transfer and the distribution of thermal stresses in a plate is studied. Dnepropetrovsk State University, Dnepropetrovsk, Ukraine. Translated from Inzhenerno-Fizicheskii Zhurnal, Vol. 69, No. 1, pp. 79–84, January–February, 1996.