基于传热系数反求法的船用柴油机组合活塞热分析

建立了柴油机组合活塞的2D有限元模型,并利用传热系数反求法对该模型进行热分析。在仿真分析中,将活塞头部外表面传热系数定义为设计参数,实测温度与仿真温度的差值定义为目标函数。通过仿真计算得到了活塞头部外表面传热系数的分布,并利用反求法得到的传热系数对有限元模型进行热分析,仿真结果与实测温度吻合;传热系数反求法收敛迅速,可以有效用于活塞及其他内燃机零部件的温度分布和热负荷分析。     

铝液反射保温炉燃烧与流固耦合传热数值模拟

考虑了流场变化对换热的影响,使用流固耦合方法,对某厂铝液反射保温炉内预混燃烧过程的整个流场和温度场进行了完全数值模拟。该方法对流场和铝液内换热进行了耦合计算,得出了炉内燃气空间和铝液的温度分布。同时计算分析了炉内温度分布的两个影响因素:助燃空气温度和过剩空气系数。研究结果表明:标况下的计算结果与实验结果比较吻合;采用提高助燃空气温度和增加过剩空气系数的办法来提高铝液的平均温度是有效的:助燃空气温度每增加1℃,铝液平均温度增加0.3℃;最佳过剩空气系数约为1.25。采用高温助燃空气和较大的过剩空气系数是一种较好的燃烧方式。     

办公建筑蓄热和夜间通风的实验研究

以西安地区既有办公建筑为研究对象,主要研究蓄热和夜间通风对建筑室内热环境的影响。由7月22日至8月9日的实验结果可知,采用夜间通风措施与未采用通风措施房间的平均室内温度差值为1℃,最大差值超过2℃,采用蓄热措施后其室内温度可在此基础上进一步降低约3℃。通过分析室内温度变化频率可知,大部分时间实验房室内温度超过28℃;采用蓄热措施后,其中仅有21%的时间室内温度高于28℃;而采用蓄热体和夜间通风综合措施时,仅有4%的时间其室内温度超过28℃。因此,如果办公建筑室内热舒适上限温度为28℃,那么有96%的时间可以在不使用空调设备的情况下达到室内热舒适状态。     

基于Airpak的船舶空调舱室热环境数值模拟

选择某船舶夏季空调舱室为研究对象，为了探究舱室中的船员是否处于热舒适良好的环境中，运用Airpak软件对船舶空调舱室进行模拟，并对船舶空调舱室中X=3 m、Y=1.2 m两个截面进行重点研究，对其中影响两位船员热舒适度的因素如室内空气温度、压力、速度、PMV-PPD以及空气龄进行重点分析。研究表明，船员所处环境热舒适性良好，符合设计要求和规范，模拟结果能够为类似的船舶空调舱室设计和改良提供参考。     

喷油冷却活塞传热过程的流固耦合分析

应用ANSYS Fluent软件建立发动机活塞及其冷却结构三维瞬态流-固-热耦合模型,通过燃烧计算得到燃气平均温度与平均传热系数,作为燃烧室壁面热边界;活塞及其冷却结构采用流固耦合计算,使用两相流流体体积(VOF)模型与动网格模拟活塞喷油冷却过程;通过瞬态传热数值仿真,得到活塞振荡油腔流场云图、油气分布云图、冷却油腔传热系数及活塞温度分布,与标定工况下活塞温度测试数据对比分析,研究结果表明:仿真结果与测试数据误差在5%以内,由此说明应用活塞流-固-热耦合仿真方法可以较好模拟柴油机活塞及其冷却结构瞬态传热。     

发动机试验间通风效果三维数值模拟

借助CFD技术,对两种典型的基于暖通设计手册及经验设计的发动机试验间通风方案进行数值模拟,得到了发动机试验间内温度分布情况、气流组织形式和空气流速。通过对比两种典型通风方案的三维仿真结果,确定了通风方案二的通风效果更好。     

集电环笛型通风冷却结构的温度分析及优化

汽轮发电机滑环与碳刷之间的摩擦造成滑环表面温度升高。采用流热耦合模型计算滑环表面的温度分布,通过分析滑环外侧气流分布与滑环温度分布的对应关系,提出在无碳刷区域滑环上方布置多排孔笛型管,强化滑环表面对流换热。计算结果表明：笛型通道沿滑环重新分配风机流量,并在笛型管孔口下方形成射流,直接冲击滑环表面,发挥强化换热作用;通风结构优化后,滑环碳刷的接触点最高温度降低了28.3%,平均温度降低了29%。     

进气温度对柴油-天然气双燃料发动机活塞温度及热变形的影响

基于ANSYS以WD615高压共轨柴油机为原型机建立了柴油-天然气双燃料发动机活塞温度场及热机耦合下变形场的分析模型。对不同进气温度下活塞温度场、变形场进行了研究,以改善活塞的热负荷及热机耦合下活塞的变形情况。试验结果表明:在标定工况下,进气温度为375K时,活塞第一环槽的平均温度超过230℃,活塞裙部的变形量超过活塞裙部与缸套间的正常间隙;同时缸内最大压力升高率增加,缸内爆震趋势增大。随着进气温度降低,活塞表面温度、活塞第一环槽的平均温度下降,活塞头部、裙部的变形量减少,活塞的温度及变形量都在合理的范围内,缸内爆震趋势减小。     

新风—集中式排热系统对通讯基站内温度场影响分析

以广州市某通讯基站为研究对象,基站内引入新风-集中式排热系统。采用数值模拟方法分析不同通风模式对基站内空气流动速度场及温度场的影响。实验结果表明:基站内引入新风集中式排热系统可有效缓解室内局部区域温度偏高问题。当基站内温度超过26℃,室外环境温度10℃≤T≤8℃时,通过从外界引入新风的方式降温,效果最佳,此时机柜表面的平均温度可以降低17.81℃,温降比可以达到49.31%。其次,在相同的环境条件下,开启集热罩时,通讯机柜表面的平均温度可以降低3℃,温降比可以达到11.33%。     

光伏双层窗的综合性能研究

在香港地区建立了光伏窗综合性能实验台,对单层光伏窗、双层光伏窗、通风双层光伏窗等3种结构的光伏窗性能进行对比实验,研究了3种光伏窗结构对建筑得热、建筑采光和光电转换的不同影响.结果显示,在亚热带气候地区的夏季,通风双层光伏窗可以明显减少建筑得热,降低空调负荷,同时还降低了光伏电池温度,有利于光伏玻璃的稳定运行和效率提高.     

水煤浆气化喷嘴温度场和热应力分布的数值模拟及分析

采用数值模拟的方法,对水煤浆气化炉内热态温度场及喷嘴头部温度分布进行了分析,结果表明:增加冷却水流量和加大冷却水旋流强度可以有效降低喷嘴头部温度.同时,利用有限元分析法对喷嘴头部进行了热应力耦合计算,分析了其热应力变化特性,结果表明:喷嘴圆角处热应力比较集中,采用冷却水旋流流动后,该处温度降低,热应力集中的现象得到缓解,可提高喷嘴的使用寿命.     

动力汽车用锂电池热管理系统仿真分析

为了研究动力汽车用锂电池温度场分布,建立了单体电池及电池组仿真模型,通过实验与FLUENT软件模拟验证的方式分析单体电池温度场。通过仿真分析讨论电池组温度场,采用三种不同的进出风方式进行空气强制冷却电池组,分析了进出风口有倾角与无倾角的不同温度控制效果,结果表明带有倾角的进出风方式有利于降低电池组最高温度。采用电池组壳体侧面开孔方式进行电池组热管理,可有效改善电池组放电过程的温度分布均匀性。     

基于热管阵列锂电池组喷雾冷却实验研究

为了解决传统空气冷却系统散热效率不足的问题，通过实验方法将喷雾蒸发过程与强制空气冷却相结合，强化电池热管理系统的散热效率。建立了基于热管阵列/喷雾冷却复合结构的电池组散热系统，对比了不同冷却措施的散热性能，研究了入口风速、喷雾频率及喷雾占空比对系统散热性能的影响规律。结果表明：复合温控结构在1 C倍率下可完全抑制电池组升温，在3 C倍率下可将电池组平均温度维持在41℃左右；采用10 s喷雾周期进行冷却可将电池组平均温度降低2℃,喷雾频率的增加可显著降低电池温度波动。     

太阳能直供毛细管末端辐射供暖系统的实验研究

描述太阳能直供毛细管末端辐射供暖系统,并通过实验对室内热环境进行分析,结果表明晴天工况时,毛细管壁面温度响应较快,全天实验房间平均温度比非采暖房间平均温度高4.5℃左右,关闭太阳能集热循环泵3h后,单位面积毛细管供热功率仍能基本满足实验房间的平均采暖热负荷.全天室内热舒适性较好,温度基本达到设计计算要求.实验结果为天津地区低能耗建筑应用此套系统的可行性提供了参考.     

微型燃气轮机涡轮背盘冲击冷却特性研究

受可靠性和成本制约,微型燃气轮机冷却技术的发展和应用一直较为缓慢,已成为其进一步提升热效率的主要瓶颈。针对此问题,提出了一种简单可靠的径流涡轮新型冷却技术-背盘冲击冷却,使用气热耦合的方法对该冷却技术的冷却特性进行了仿真研究。结果表明:背盘冲击冷却可以大幅降低径流涡轮背盘的温度。当冷却气体流量为主流的2%时,冷却流体温度从473.0降到323.0 K,背盘平均温度降低了143.0～202.0 K;当冷却温度为323.0 K时,冷却气体消耗量从主流质量流量的1%增加到4%时,背盘平均温度降低150.0～252.0 K。冷却流体流入主流后会对其产生一定的影响,每增加1%的冷却流量,涡轮机效率下降约1%。     

温度取值对混凝土坝实测应力的影响研究

在实测混凝土总应变中消除自由温度应变时,温度取值对最终应力计算成果影响很大。分别采用应变计温度、无应力计温度、应变计组平均温度计算实测应力,结合中误差和极限误差理论,推导了三种温度取值方法的计算精度。研究结果表明,温度误差使应力应变计算精度至少降低了一倍;考虑温度误差影响下,采用应变计温度和应变计组平均温度计算精度相当,采用无应力计温度计算精度最低。结合某混凝土拱坝实测应力计算实例,得出了应变计组和无应力计所处位置混凝土温度差异是造成实测应力精度降低的重要原因,并建议根据温度测值实际情况,使用应变计自身温度或应变计组平均温度计算实测应力。     

浅层地热能联合太阳能集热墙系统夏季降温试验研究

针对目前被动式太阳房普遍存在的夏季室内过热现象,提出一种浅层地热能联合太阳能集热墙系统。并在石河子地区对采用该系统的被动式太阳房进行试验测试,对比分析3种通风模式和3种通风时间的降温效果。试验结果表明:采用浅层地热能联合太阳能集热墙系统的通风模式C3的室内平均温湿度明显优于其他模式,平均温度降低了2.64℃;通风时间为12 h的C5模式,其被动降温效果优于其他两种模式,且随着通风时间的延长,被动降温效果出现下降的趋势。     

太阳能—低温热管地板辐射供热系统实验研究

为将低品位太阳能直接应用于建筑供暖,对一种太阳能-低温热管地板辐射供暖系统进行了实验研究.在天津地区冬季条件下、供水温度为35～45℃时,针对非节能建筑的房间负荷(30～60 W/m2)进行了该系统各部件和系统整体性能的实验.实验结果表明:供水温度35～45℃即可满足采暖要求;太阳能保证率受供水温度影响显著,供水温度升高10℃,太阳能瞬时保证率减小5%;晴朗白天,室外平均温度-0.72℃,平均太阳辐照度425.1 W/m2,太阳能瞬时保证率近似为1;阴天室外平均温度-1.55℃,平均太阳辐照度220.5 W/m2,太阳能瞬时保证率随供水温度和负荷的变化而变化,范围是0.52～0.96.实验证实:该系统能提高太阳能热利用的经济性,热管地板传热性能优于塑料埋管地板,供水温度可以比常规塑料埋管地板的要求降低约5℃.     

太阳能辅热相变蓄能火炕供暖系统实验研究

将相变蓄能和毛细管网型太阳能采暖两种技术同时运用于火炕供暖上,通过实验研究相变蓄能材料和太阳能毛细管网低温热水联合辅助供暖时对室内温度和舒适性的影响,得出普通房间炕头、炕中、炕尾的平均温度分别为65.70、43.28、39.82℃,温差大于20℃,而采用该系统的房间炕头、炕中、炕尾的平均温度分别为40.96、39.06、37.52℃,温差最大仅为3℃;夜间炕面温度下降阶段,铺有相变材料的炕面温度下降缓慢,在00:00~07:00之间均高于普通火炕炕面温度,优势明显。新模式下的房间白天室内平均温度比普通房间高14.31℃,夜间比普通房间高7.21℃,可改善农居室内及炕面的热舒适性。     

太阳能热气流发电系统仿真与实验研究

太阳能热气流发电系统是一种新型的可再生能源发电系统。文章利用COMSOL Multiphysics软件构建了该系统的CFD模型,并对该系统中集热棚和烟囱内的温度和压强,以及烟囱内浮升气流的风速变化情况进行了模拟研究。同时,利用搭建的太阳能热气流实验装置测量了集热棚内气流温度和烟囱内风速,并将实验结果与仿真结果进行对比分析。分析结果表明,集热棚内气流温度和烟囱内风速实测值的变化趋势与仿真结果基本一致,集热棚内气流温度实测值的平均值与仿真值平均值之间的相对偏差为2.9%,烟囱内风速仿真值与实测值之间绝对偏差的平均值以及标准差分别为1.21 m/s,0.4。