太阳能热泵系统数值模拟

太阳能热泵系统模型主要包括太阳能集热系统模型和热泵机组模型,通过蒸发器建立耦合关系.本文建立了太阳能集热系统和水-水热泵系统组成的太阳能热泵数学模型,利用集中参数法进行稳态模型的求解.为了验证模型,将计算数据和实验数据进行了对比,分析了模拟计算结果与实验结果的差别及误差存在的原因.     

太阳能热泵机组内蒸发器的模型与仿真研究

对太阳能热泵机组内蒸发器稳态分布参数模型进行仿真算法设计,以压缩机进、出口压力值、蒸发器冷冻水的入口温度、蒸发温度、蒸发器内水流量以及蒸发器简化模型计算出的蒸发器吸热量计算值作为输入参数,建立了基于神经网络的蒸发器优化模型.通过太阳能热泵系统实测数据学习而形成的蒸发器优化模型明显提高了仿真的速度及精度,运用该模型能够降低太阳能热泵系统的研究成本和缩短其设计周期.     

肋片管式换热器表面结霜问题的研究

针对平肋肋片管式换热器的结霜过程，建立了数学模型，考虑了霜层密度变化和霜层阻力引起空气流量减小等因素。对结霜量随时间的变化和霜层密度的变化进行了数值分析和实验研究，模型计算结果和实验结果吻合得较好。     

太阳能—燃气热泵系统供热水模拟研究

本文建立了太阳能—燃气热泵系统供热模型,对系统内压缩机、蒸发器、冷凝器进行耦合。利用数值模拟的方法对太阳能-热泵系统的两种供热运行模式:单一太阳能模式,太阳能-热泵联用模式进行了研究。通过模拟得到系统在不同工作条件下的系统特性,从而得出了系统在不同工况下的最佳运行模式。     

空气源热泵蒸发器结霜过程仿真研究

提出了一个空气源热泵蒸发器结霜过程的动态分布参数模型，该模型把霜层的生长过程看成是一种具有移动边界的多孔介质的动态相变传热传质过程。研究结果表明这一模型适合于空气源热泵蒸发器结霜过程的动态研究。     

太阳能热泵多功能复合机实验系统建模与仿真分析

本文简要介绍了太阳能热泵多功能复合机(SAHPM)制热系统的工作原理,建立了系统各主要部件的数学模型。考虑到仿真计算的实用性和稳定性,对冷凝器和蒸发器采用分区集总参数法建模,对压缩机和毛细管建立了稳态集中参数模型,给出了太阳能集热器能量平衡方程,通过对仿真结果和实验测试结果的对比分析,验证了模型的正确性。     

太阳能热泵多功能复合机实验系统建模与仿真分析

本文简要介绍了太阳能热泵多功能复合机(SAHPM)制热系统的工作原理,建立了系统各主要部件的数学模型。考虑到仿真计算的实用性和稳定性,对冷凝器和蒸发器采用分区集总参数法建模,对压缩机和毛细管建立了稳态集中参数模型,给出了太阳能集热器能量平衡方程,通过对仿真结果和实验测试结果的对比分析,验证了模型的正确性。     

基于微细通道集热/蒸发器的太阳能热泵热水系统性能模拟与实验研究

提出了一种自主设计的微细通道集热/蒸发器,采用树形分支模型,由2块铝板冷轧吹胀而成,减小了接触热阻,提高了集热器的换热系数。将集热/蒸发器应用到太阳能热泵热水系统中,介绍了集热/蒸发器的数学模型。通过模拟和实验研究,分析了不同工况条件下系统性能系数COP、集热器集热效率、加热时间及各运行参数的变化特性。结果显示:将150L水从15℃加热到50℃时,系统全年平均COP为4.8,平均集热效率为1.3,平均加热时间为314min;环境温度的升高和太阳辐照度的降低会使集热效率显著增大;热泵系统性能的模拟结果与实验结果变化趋势一致,证明了数学模型和计算方法的可行性。     

直膨式太阳能热泵系统供暖研究进展

介绍直膨式太阳能热泵系统的特点、组成、工作原理,分析该系统与常规热泵系统的差异,阐述直膨式太阳能热泵供暖的常用系统形式。结合国内外研究实例,分析不同形式的直膨式太阳能热泵供暖系统在不同区域的热性能和优势。指出直膨式太阳能热泵供暖技术和经济性有待进一步解决的问题,提出了加强太阳能集热-蒸发器研究、耦合蓄热技术、充分利用太阳能等研究方向。     

考虑浆–岩耦合效应的微裂隙注浆扩散机制分析

通过分数布朗函数建立了节理面几何模型,基于N-S方程对裂隙注浆扩散开展有限元分析。考察节理面粗糙度、连通性对浆液扩散的影响,并对修正立方定律的合理性进行分析。当界面层位势较低时,由修正立方定律得到的计算结果偏低,反之计算结果偏高。当界面层接触区域分布较为平均时,其各向异性程度较低,所引起的计算偏差较小,反之计算偏差较大。基于修正的立方定律、界面层本构方程以及浆液流动方程,建立了考虑浆岩耦合效应的注浆扩散公式。考虑浆岩耦合效应后,计算所得到的浆液扩散距离明显提高。并且随着浆液黏度的增加,由浆岩耦合效应所引起的相对计算误差也不断增大。     

北方独立民居太阳能-空气源热泵耦合供热系统瞬态模拟与优化研究

北方地区独立民居目前以燃烧散煤或薪柴为主的供暖方式是造成雾霾的重要原因.提出太阳能与空气源热泵耦合供热系统,并建立了耦合供热系统的瞬态计算模型,在瞬态模拟的基础上,结合经济性分析提出了以费用年金为目标函数的优化方法.经优化计算可知,太阳能与空气源热泵耦合供热系统比燃气锅炉供热节省38.1%的费用年金,且比电锅炉供热节省12.6%的费用年金.为北方农村地区清洁能源供热提供可行的解决方案和理论支持.     

水土耦合SPH数值模型的正则化修正及其应用

传统光滑粒子流体动力学(smoothed particle hydrodynamics,简称SPH)方法的光滑粒子近似在粒子数量不足的区域可能导致场函数及其梯度的不合理评价,从而引起物理量的非正常波动,即张力不稳定问题(tensile instability)。针对当前研究较少关注岩土工程SPH方法精度问题的现状,提出了一种基于正则化修正的水土耦合SPH数值模型,较好地避免了张力不稳定问题。在提出的模型中,根据Biot固结原理将固相(土骨架)和液相(孔隙水)分配到不同的计算层,同时通过状态方程计算液相的压力变化,采用弹性模型描述土骨架的应力–应变关系。在三维水体溃坝模型的模拟、无地下水和有地下水的堤防自重应力分析中应用了提出的SPH模型,并对比分析了有限元、未修正SPH和修正SPH计算结果,表明基于正则化修正的SPH模型较未修正模型具有更好的精度,为SPH方法在岩土体渐进式破坏问题上的应用提供了重要的参考意义。     

两种新型太阳能吸收式制冷循环系统

介绍了太阳能制冷的实现途径和太阳能吸收式制冷系统的研究现状,分析了传统型太阳能吸收式制冷系统的缺点与存在的问题,提出了两种新型太阳能吸收式制冷系统:即在传统的系统基础上增加了压缩式热泵系统(新型A);在太阳能集热器中加入相变蓄能材料,且将热泵系统的蒸发器与太阳能集热器合为一体(新型B)。详细介绍了两种新型系统的工作原理,分析了的系统优缺点。新型系统可以较好利用太阳能实现制冷,能解决传统型系统存在的弊端,为太阳能空调系统的优化提供了新的研究方向。     

动态结霜过程霜层参数测试技术研究与应用进展

本文对国内外现有结、除霜实验台、实验系统进行了较为全面的调研,对霜层参数测试技术,如霜层表面温度、厚度、密度、导热系数及微观形貌等,从技术原理、应用现状以及适用条件等方面进行了总结与分析。指出霜层厚度与霜层表面温度是霜层参数中的关键因素。现有霜层厚度测试技术与实际脱节,导致实际运行中的设备普遍存在"误除霜"事故,因此作者提出发展新型霜层参数监测技术,如光电耦合技术,来解决霜层参数在线监测问题,并加强现有结霜实验系统的控制水平,以求进一步完善结霜机理研究。     

低温冷风机结霜特性理论和实验研究

以一实际冻结间的冷风机为研究对象,探讨了冻结间内空气的相对湿度、冷风机进口空气干球温度以及迎面风速等对霜层生长的影响,并以确定冻结间的冷风机为实验平台,对仿真结果进行验证:仿真结果与实验结果吻合较好,说明了所建立的蒸发器数学模型是合理可行的.     

摆式电涡流TMD-钢框架结构的耦合计算方法与减震分析

摆式电涡流TMD作为一种新型阻尼器,多用于人致振动和风振控制,较少应用抗震工程,也缺乏较好的计算方法。为研究摆式电涡流TMD的减震性能及合理的质量比μm,根据摆式电涡流TMD的力学特性,提出一种基于联合仿真的耦合计算方法,根据现行建筑抗震设计规范,分别建立了5、10、20层钢框架结构模型,设计了5组不同μm的摆式电涡流TMD,并采用提出的耦合计算方法,对摆式电涡流TMD钢框架结构模型进行了动力时程分析,得到了罕遇地震作用下结构的层位移、层间位移角、层剪力和层加速度与μm的关系曲线,并与无TMD结构的地震响应进行了对比。研究结果表明:提出的耦合计算方法可行且有效,摆式电涡流TMD可有效降低钢框架结构的地震响应,当μm为3%时较为合理。其中,20层钢框架结构的层位移、层间位移角、层剪力和层加速度分别减小26.5%、20.9%、4.3%、7.3%。     

太阳能-土壤源热泵系统仿真建模及运行研究

基于太阳能-土壤源热泵系统各部件之间的耦合关系,建立了太阳能-土壤源热泵系统中热泵机组、地下埋管换热器、太阳能集热器及蓄热水箱等各组成部分的仿真模型,对某一实际工程应用DeST软件计算建筑物负荷,并建立了太阳能-土壤源热泵系统的模型,分析研究了该系统在动态和静态两种运行模式下的性能特征,并得出两种运行状态下系统平均制热性能系数COPh值分别达到3.5和2.98.     

太阳能热泵多功能复合机系统分析

在制热工况下,对太阳能热泵多功能复合机(SAHPM)进行了系统火用分析。结合实例,计算了压缩机、冷凝器、毛细管、蒸发器的火用损失系数,压缩机、蒸发器的损失系数较大,是降低系统火用损失的关键。     

基于光伏/光热屋顶预制模块冷/热-电联供的研究

以太阳能的光伏、光热转化技术应用为背景,提出一种新型的冷/热-电联供热泵系统模式。该模式使用光伏光热模块作为热泵系统蒸发器,通过预制技术与建筑屋顶一体化。通过建立物理和数学模型,对模块的结构、热泵系统的设计参数对太阳能转化效率的影响进行了数值分析与计算。计算结果表明上海地区系统冬季日平均太阳能综合转换率达71.7%;蒸发温度增加,转换效率降低;冷凝温度增加,光伏转化效率降低,光热转化效率增加,综合效率保持不变,其中0~10℃的蒸发温度和50~70℃的冷凝温度是较理想的设计温度点;透明的硼硅酸材料能有效减少热损失,是表面覆盖材料理想的选择;单晶硅产电能力强,可迅速提高光伏转化效率。     

砂井地基沉降的二维有限元分析(二)--修正剑桥渗流耦合模型有限元及实例计算

详细介绍了将修正剑桥模型和Biot固结理论耦合形成的修正剑桥渗流耦合模型二维平面应变有限元方法，采用编制的该模型有限元程序，结合前文介绍的砂井地基三维问题等效成二维问题的方法，对某路堤工程砂井地基的沉降进行有限元计算，得到的计算结果与实测沉降结果比较相近。