C/C复合材料飞机刹车盘的三维温度场

针对C/C复合材料飞机(B757)刹车盘制动过程中温度测量过程复杂和温度场难于表征的问题,采用有限元方法结合惯性台实验对其温度场进行了分析研究。根据刹车盘制动原理和传热原理,确定了温度场有限元分析中的载荷、边界条件和加载过程。通过仿真后处理形象地描述了制动过程中刹车盘温度场的变化,直观地表现了温度场分布状态。结果表明;在正常着陆的能量条件下中间静盘处测温点在46s时达到最高温度659℃;承压盘和压紧盘的测温点则在48.5s时达到最高温度,整个过程各点温度先升高后降低,中间静盘的热负荷最大,温升最快,承压盘次之,压紧盘最小。对比实验测量与仿真结果,两者吻合较好,证实温度场的有效性。     

风冷无油涡旋空气压缩机换热计算研究

为了对风冷无油涡旋空气压缩机换热过程进行研究,首先测量了静盘换热区域多个位置的温度,温度沿展角和高度方向总体上呈线性变化,受冷却风的影响,线性分布有所波动,分别用全部温度数据线性拟合和用过内端温度点的线性拟合两种方式进行处理,计算结果表明,后者的排气温度计算值及变化趋势与测量结果更加吻合。把应用范围更广、精度更高的Gnielinski公式用于空气压缩过程换热计算,其中特征长度为涡旋齿内壁长度,计算结果与以往研究中常用的Dittus-Boelter公式基本完全一致,仅换热系数变化过程略有不同,对压缩过程气体温度和压力的变化过程进行了分析。     

变螺距螺杆真空泵转子温度场和热变形的有限元分析

以变螺距螺杆真空泵转子为研究对象,建立主动转子的三维有限元分析模型,对转子在热载荷作用下的温度场和热变形进行有限元分析。计算得到每一级的当量温度和对流换热系数,确定变螺距转子热边界条件,对螺杆转子的温度场分布进行模拟分析,得出转子的温度分布规律,并进一步对转子的热变形进行研究。研究结果表明:变螺距转子温度场和热变形分布均匀,最高温度为146.97℃,最低温度为68.30℃,轴向形变量最大值为0.41168 mm,径向形变量最大值为0.17245mm,为变螺距螺杆真空泵的设计提供了理论依据。     

内燃机气缸盖瞬态温度场数值模拟

分析了内燃机不稳工况的热负荷及测点在起动、突然加载工况的温度变化规律,进而得出边界条件的变化规律,由此用有限元法对缸盖温度场进行数值模拟,模拟结果与实测基本吻合．该分析方法具有通用性,温度场结果可为计算热负荷提供依据．     

Facebook数据中心热环境仿真及室内空气品质分析

Facebook在美国俄勒冈州的数据中心采用的是空气侧全新风自然冷却方案。本文针对其建筑结构与冷却方案结合且无管道的特点,采用计算流体力学仿真手段进行物理建模和热环境模拟。结果表明,当室外新风进风温度为10℃时,可以实现全新风自然冷却。机房3 kW机柜区域垂直温度场分布均匀性很好,21 kW三联柜区域垂直温度场分布较为均匀,机柜冷却指数RCI_(HI)和RCI_(LO)分别为99.76%和100%。并指出,新风自然冷却还要考虑空气品质的要求,固体颗粒物的洁净度等级须达到ISO中8.5级,有害气体对铜或银2种金属的腐蚀程度须达到G1级别,新风自然冷却方案的实施要做好方案经济性和运维管理。     

雾化气体淬火过程耦合流场数值模拟及实验研究

运用计算流体动力学(CFD)的方法在FLUENT平台上建立雾化气体淬火的三维非稳态模型,对介质不同速度工况下淬火过程中试件温度场、流体速度场、流体温度场和流体压力场进行了流固热耦合数值模拟,并将模拟结果与边界条件实验结果进行了对比分析。结果表明,同等工况下,介质进口速度越大,流体的速度也越大;同截面上200m/s速度工况下试件上下表面两区域的压力差值比100m/s速度工况下大;试件放在淬火区淬火80s后,200m/s速度工况下试件的最高温度为299.5℃,100m/s速度工况下试件的最高温度为336℃,由此得出淬火介质进口速度越大,淬火试件的温度下降越快,试件冷却速度越快,冷却效果越好。     

基于树脂流动的变截面复合材料结构固化过程热-流-固多场强耦合数值仿真

在考虑树脂流动对固化温度场影响的基础上,将树脂流动引入经典热-化学模型,并在考虑了固化过程材料性能时变特性条件下,建立了复合材料热-流-固多场强耦合有限元模型。通过对比文献中未考虑树脂流动对温度场的影响,本文所建模型温度场较实际结果的最大温差更低,厚度密实精度更高,模型可靠性更好。基于所建热-流-固强耦合有限元模型,对变截面复合材料结构固化过程进行数值仿真。研究发现,变截面复合材料结构较厚区域存在明显温度场、固化度场及树脂流场分布梯度,纤维体积分数分布不均性较大,这与结构不同区域的厚度、固化过程温度传递滞后及局部树脂流动受固化效应不同步产生的影响有关。变截面复合材料结构厚度由3.52 mm增加至42.24 mm,截面最大温差由0.3℃增加到34.3℃,纤维体积分数分布不均匀性由0.1%增加到1.3%。     

基于表面测温的关节轴承外圈加工热变形预测

针对关节轴承外圈加工热变形误差,本文基于多元线性回归原理建立了一套热变形误差预测模型。首先利用有限元仿真获得工件加工表面热变形与温度场数据,然后在此基础上利用多元线性回归方法建立工件表面加工节点热变形与选取的表面测温点之间的数学关系。此模型可有效消除加工过程中切削参数调整与边界条件不准确对热变形计算结果的影响。     

含硫油品储罐自燃灾源温度场的数值模拟

目前在役储罐的温度场难以准确的描述,对安全作业造成隐患。基于国内外储罐自燃机理研究,建立了含自燃灾源的储罐物理模型和数学模型,利用ANSYS有限元平台分析了自燃灾源、保温层厚度、环境温度及空气对流系数对含硫油品储罐温度场的影响.数值模拟结果表明,随着自燃灾源的持续氧化,外壁温度场异常区域逐渐明显;增加保温层厚度,外壁异常区域温差减小的趋势由大变小,当厚度达到30mm时,最大温差降至0.4℃;升高环境温度,外壁异常区域温差均匀降低,当环境温度达到35℃时,外壁温度基本趋于环境温度;增加空气对流系数,外壁异常区域温差快速减小,当空气对流系数达到100W/(m·℃)时,外壁温度接近环境温度,且外壁温差基本趋于一致.     

一种可适用于瞬态辐射换热问题的蜂窝夹芯壳体有限单元

提出一种三层32 结点温度壳单元, 对蜂窝夹芯复合材料壳体的瞬态温度场进行了有限元分析。分别假定上下面板与芯层沿厚度方向的温度分布规律, 事先近似满足上下表面的热边界条件及层间的温度连续条件, 以消减总的自由度数。壳体内外表面可以同时考虑热流、对流及辐射换热边界条件, 并通过温度的后处理使芯层温度场也满足层间的热流连续条件, 从而进一步提高温度场计算的准确性。两个实例分析验证了所提出单元的可靠性与有效性。     

复合材料固化工艺的直热模具温度场均匀性分析

针对复合材料固化成型工艺的直热模具温度场均匀性进行了研究。建立模具温度场和复合材料固化反应温度场的耦合传热学模型,并对该模型进行有限元建模仿真分析。针对影响模具表面温度均匀性的主要因素,即电加热管的间距和功率,设计正交试验优化,优化后模具表面最大温差为3.5℃,达到行业标准。此外,对影响温度场均匀性的其他因素,即加热管与模具的接触热阻、复合材料层合板厚度进行了探讨,接触热阻的存在使得模具表面最大温差达到7.24℃,模具加热到指定温度多用时800 s,降低了效率。研究层合板对模具温度均匀性的影响时发现未加入复合材料时模具表面最大温差为4.44℃,加入层合板耦合后最大温差为3.5℃;厚度为毫米级时,层合板对直热模具表面温度均匀性影响不大。      

无油涡旋真空泵温度场、应力场和热变形的ANSYS模拟

本文运用有限元分析软件ANSYS对涡旋真空泵动、定涡旋盘的温度场及其产生的热变形、应力场进行了模拟和研究.模拟结果与实测数据进行了对比.首先对无油涡旋真空泵动、定涡旋盘体使用UG软件三维实体建模,再对三维实体模型进行转化处理,开启ANSYS系统将UG中建好的模型导入,输入所需参数以及相应热载荷进行运算,最终得出无油涡旋真空泵动、定涡旋盘盘体的温度场、应力场和热变形云图与数值信息并找到变化规律.其结果验证了涡旋真空泵动、定涡旋盘设计的合理性,对涡旋真空泵的设计有所帮助.     

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.     

基于温差效应的液位测量方式的可行性分析

目前工业生产领域中常用的液位检测方法主要有两种,一种是接触式,另一种是非接触式.考虑到目前工业生产领域中贮液设备液位测量的现状,本文提出了一种基于温差效应来测量液位的新思路.全文纵观全局,基于传热学基本原理,通过合理简化假设,建立了贮液容器壁稳态温度场的数学模型,同时利用有限元分析软件ANSYS,根据贮液容器实际情况,简化建模边界条件,计算模拟了容器壁表面的温度场分布情况,并定性地分析了对于不同的设备材质、结构,该方法的适用范围以及其能否有效工作的温差极限和在不同温差范围内该方法允许达到的测量精度.通过分析可知,本文提出的基于温差效应进行液位测量的新方式在一定范围内是可行的.     

干式螺杆真空泵转子温度场的有限元分析

利用有限元建立了计算干式螺杆真空泵转子温度场的数值方法，考虑了热传导及转子表面与工作介质的对流换热因素对温度场的影响，采用相似准则方程一迪特斯一玻尔特（Dittus-Boelter）公式计算了对流换热系数。计算结果表明：转子温度场由进气端至排气端近似为线性增长，排气端温度约为120℃。随着转子转速降低，排气端温度迅速降低，当转速在2000r／min以下时，转子由进气端至排气端的温度变化在30℃以下。实验结果验证了上述结论，误差在15％以内。本文的研究工作不仅提供了干式螺杆真空泵转子的温度分布，也为进一步研究转子的热变形，合理确定泵腔内各密封间隙提供了理论与实验依据。     

制袋机热封装置温度场模拟与优化设计

目的解决制袋机热封装置中烫刀热封表面温度差偏大的问题。方法用Solid Works软件对制袋机热封装置进行参数化建模,再调用Ansys Workbench插件进行稳态温度模拟仿真,分析其温度场的分布情况。然后通过增加电热管的数量来设计电热板的内部结构,对改进的模型进行有限元分析,并对电热板内电热管安装孔的长度进行优化设计。最后进行试验验证。结果将软件模拟结果与实测数据进行比较分析,两者基本吻合。基于有限元分析模拟的温度场的优化改进设计,可使热封装置的热封面温度差由原来的4.4℃降低至2.9℃。结论基于温度场模拟的电热板内部结构的改进设计可取得令人满意的热封面温差效果。     

ANSYS有限元法在测长绝热真空腔二维热分析中的应用

针对测长绝热真空腔内温度场测量困难的特点,提出应用ANSYS有限元仿真与实验研究相结合的方法进行二维热分析。详细介绍了真空腔的ANSYS有限元建模、参数确定、网格划分、施加载荷和求解过程。仿真结果表明外界环境温度变化1℃,绝热真空腔内温度将变化0.085℃。对仿真结果进行了实验验证,实验结果证明利用该仿真技术可准确、可靠地分析绝热真空腔内的温度场,并且提高实验效率的同时降低了实验成本。     

基于并层单元的大体积混凝土水管冷却温度场热-流耦合精细计算

热-流耦合精细算法能准确反映冷却水管附近温度梯度,从而精确计算大体积混凝土水管冷却温度场,然而该方法在有限元计算中存在前处理规模大、计算效率低的缺点;依据混凝土的热力学参数随龄期变化特性和混凝土水管冷却温度场分布规律,开发了一整套热-流耦合精细计算的前、后处理程序,在计算过程中依据龄期特性对混凝土单元不断进行并层处理,从而实现了大体积混凝土水管冷却温度场整体-局部一致模型的快速建立和高效精确数值模拟。数值计算算例表明该方法能在保证计算精度的同时,极大地降低有限元计算过程中的单元规模,有效地节约了计算时间,提高了计算效率,使得大体积混凝土温度场全过程精细数值仿真得以实现。     

陶瓷坯体烧成过程中温度场的三维有限元分析

应用三维高斯数值积分理论，研制了连续升温温度场的三维有限元计算程度和单元自动划分程度。根据面砖坯体和电瓷坯体的厚度特性，采用第一类边界条件，考虑到生坯升温过程中的反应热效庆，计算了不同条件下坯内温度场随表面温度的变化情况，并以坯体内外最大温差为标识，整理了计算的温度场。证明所设计的程序的正确性。其结果为热应力场的计算提供了可靠的数据。     

内燃机气缸盖瞬态温度场数值模拟

分析了内燃机不稳工况的热负荷及测点在起动,突然加载工况的温度变化规律,进而得出边界条件的变化规律,由此用有限元法对缸盖温度场进行数值模拟,模拟结果与实测基本吻合,该分析方法具有通用性。温度场结果中为计算热负荷提供依据。