Fe-0.2C-7Mn中锰钢的单道次热压缩变形行为及热加工图

采用Gleeble-3500型热模拟试验机对Fe-0.2C-7Mn中锰钢进行单道次等温压缩试验,研究了该钢在不同变形温度(950～1 150℃)和应变速率(0.001～1 s^-1)下的热变形行为,通过计算应变速率敏感指数、功率耗散效率以及失稳参数建立该钢的热加工图,并获得最佳的热加工工艺窗口。结果表明：随着应变速率的增加和变形温度的降低,该钢的流变应力增大;高变形温度和低应变速率有利于动态再结晶的发生,动态再结晶程度的差异会对应变速率敏感指数产生很大的影响;不同真应变下的失稳区均出现在高温高应变速率区域,并且基本与功率耗散图中的低功率耗散效率区域重合。试验钢的最佳热加工工艺窗口为变形温度975～1 100℃、应变速率0.006～1 s^-1。     

SA508GR.3钢热变形行为及加工图研究

采用Gleeble-1500D热/力模拟试验机研究SA508GR.3钢在应变速率为0.01~1 s~(-1)、变形温度为900~1 100℃条件下的热变形行为。讨论变形温度和应变速率对流变应力的影响规律,并获得SA508GR.3钢的热变形激活能和热变形本构方程。基于动态材料模型,建立起SA508GR.3钢的加工图,研究发现SA508GR.3钢的功率耗散效率η在0.1~0.5之间,当功率耗散效率η高于0.3时,在1 050~1 100℃的区间内,将发生动态再结晶。     

放射性同位素电池的热力学性能分析

建立了一种考虑外部有限速度传热的热离子电池模型,该系统以放射性同位素衰变热作为热源驱动装置的运行。基于系统的热量平衡和传热过程,导出了电池系统与外部热源之间传热服从辐射传热定律时输出功率和效率的一般表达式。通过数值计算详细分析了该同位素热离子电池装置的功率效率特性,讨论了有限速率传热及热源温度等参数对电池系统性能的影响。分析结果表明,运行过程中存在最优的输出电压和功函数可使同位素电池的输出功率与效率达到最大值。电池的功率与效率特性关系曲线呈回原点扭叶型,输出功率和效率随同位素热源温度的增加而增大。对比分析了考虑和不考虑传热时电池装置的性能,结果发现,如果考虑装置与外部热源之间的传热,热离子电极的工作温度不再与热源温度相等;由于存在有限速率传热的不可逆性,电池系统的输出功率、效率都会降低。所得结果对实际放射性同位素热离子核电池的设计和运行具有一定的理论指导意义。     

常规综合熔体处理的3003铝合金热变形加工图

以Gleeble-1500热/力模拟试验得到的热压缩变形数据为基础,根据DMM模型和Prasad失稳准则,分别建立功率耗散图和热加工失稳图,探讨常规综合熔体处理的3003铝合金在热压缩变形过程中热变形加工图的变化规律。结果表明:常规综合熔体处理的3003铝合金的最佳加工区域出现在中高温、中高应变速率的热变形条件下,最大功率耗散率为39.28%;在低温、高应变速率区均出现加工失稳现象,热变形加工时应尽量避免此区域。     

辐射传热条件下的热电发电器性能

建立了辐射传热规律下的多单元热电发电器热力学模型。研究了其包含传热不可逆性时的性能,得到了其热端和冷端温度,以数值算例分析了装置输出功率和效率。结果表明,当热电单元数增加时,最大输出功率先增大后减小,最大效率下降。当热源温度增加时,功率和效率都增加,功率呈线性,效率则加速上升。     

线性唯象传热条件下给定周期的内可逆热机最大功率输出时最优构型

对线性唯象传热条件下给定循环周期的内可逆热机最优构型进行研究,利用最优控制理论得出最大功率输出时热机的最优构型为六分支结构,其中包括两个等温分支和四个最大功率分支,而没有绝热分支.给出各分支过程的时间和热源及工质温度,求出最大功率输出和相应效率.通过计算可知随着高温热源温度的减小,最大功率分支过程时间减小,最大功率输出、所需输入能量和循环效率都减小.随着汽缸容积变化率的减小,最大功率分支过程时间增加,最大功率输出减小,所需输入能量增加,循环效率减小.随着热导率的减少,最大功率分支过程时间减小,最大功率输出和所需输入能量减小,循环效率增加.将所得结果与牛顿传热规律下的结果比较可知两种传热规律下的循环最优构型均由两个等温分支和四个最大功率分支组成,且均不包括绝热分支.两种传热规律下的两个等温分支的温度不同,四个最大功率分支的过程路径也不同.两种最优构型对应的各分支过程时间不相同,最大功率输出、所需输入能量和循环效率均不相同.     

热作模具钢的高温热机械疲劳寿命预测

研究热作模具钢在应力控制下的等温疲劳和同相热机械疲劳寿命，发现在相同的应力幅下，同相（最高温度550℃，最低温度250℃）热机械疲劳寿命低于上限温度的等温（温度550℃）疲劳寿命。这表明在相同的应力幅下，热机械疲劳比等温疲劳产生更严重的损伤，用最高温度下的等温疲劳寿命代替热机械疲劳寿命并不一定得到可靠的结果。在等温疲劳条件下，疲劳裂纹主要为穿晶萌生与扩展，而在热机械疲劳条件下，疲劳裂纹主要沿晶萌生与扩展。文中还以Chaboche高温疲劳损伤模型为基础，考虑损伤系数是最高温度和温度范围的函数来评价载荷控制下材料的热机械疲劳寿命。在热机械疲劳试验中，考虑温度变化产生的附加内应力，因此每一循环的损伤不仅是最大应力和平均应力的函数，而且与最高温度和温度循环范围有关。根据累计损伤的等效温度法，取最大温度为等效温度。热作模具钢在热机械疲劳过程中，由热循环产生的附加损伤通过损伤指数系数表示。结果表明，该预测结果与试验结果十分吻合。     

高效综合熔体处理3003铝合金的热变形加工图

根据动态材料模型和Prasad失稳准则,利用Gleeble-1500型动态热/力模拟试验机对高效综合熔体处理的3003铝合金进行了等温热压缩试验,分别建立了功率耗散图、热加工失稳图和热变形加工图,探讨了在热压缩变形过程中该铝合金的变形规律。结果表明:3003铝合金的最佳加工区域出现在中高温、中高应变速率的热变形条件下,最大功率耗散率为55.64%;在变形温度573~648K、应变速率0.4~10s-1的区域,以及变形温度698~773K、应变速率0.01~0.1s-1的区域会出现加工失稳现象,热变形加工时应尽量避免此区域。     

实际闭式中冷回热燃气轮机循环功率优化

考虑循环过程中的热阻损失、内不可逆性以及管路系统压力损失,研究了变温热源条件下中冷回热燃气轮机循环性能,借助数值计算,得到了输出功率最大时高低温侧换热器、回热器和中冷器的热导率最佳分配和最佳中间压比。对总压比进行优化后,得到了双重最大功率。进一步寻求工质与热源热容率最佳匹配,得到了循环的三重最大功率。     

指数率流体热弹流润滑分析

应用多重网格技术,求得了指数率非牛顿流体线接触热弹流润滑的数值解,分析了油膜压力、厚度和温度等随流变指数、速度参数、滑滚比及载荷参数的变化关系,并与相同工况下的等温解进行了比较。结果表明,随着流变指数的增加,油膜厚度和温度、入口处的当量粘度、最小膜厚、中心膜厚和最大温升均增大,而油膜压力和摩擦因数的变化较小。指数率流体弹流润滑问题的热效应不可忽略;与压缩功项相比,油膜能量方程中的热耗散项对温度的影响最大。同时,无量纲速度参数、滑滚比和载荷参数等均影响热弹流润滑特性。     

基于船舶柴油机废气余热驱动热电发电性能研究

本文以船舶柴油机废气余热为研究视角,探索其热电发电情况。在研究中发现:当柴油机废气余热温度为350摄氏度时,可使用热电发电工艺,单位区域内获取的电量最大值为0.65kW。     

余热回收型涡旋膨胀机性能试验

回收发动机冷却水的热量,建立余热回收型涡旋膨胀机系统,以提高燃油利用效率和涡旋膨胀机的工作效率,为汽车发电机提供动力,供各电子电器工作。对车用余热回收型涡旋膨胀机的速度特性、输入特性、涡旋膨胀机内泄漏情况进行了试验研究。试验结果表明:当余热回收型涡旋膨胀机的转速在1000³000r/min范围内时,其功率随着转速的提高而不断增大,并且做功效率也有所提高,内泄漏情况也有所降低;涡旋膨胀机输出功率随着气动功率的增大而增大;加装余热回收系统后,提高了涡旋膨胀机的效率;试验结果表明本系统的各项性能结果能够满足为汽车电子电器供电的应用要求。通过对涡旋膨胀机样机的性能试验,对于本余热回收型涡旋膨胀机的后期改进和对余热回收系统的优化提供一定的参考依据。     

实际热声微热力学循环的特性研究

对热声热机微热力学循环的研究有助于了解热声热机的热力学特性。根据热声非等熵振荡特性,建立实际热声发动机中微热力学循环的理论模型,该模型在p-V图上表现为一个椭圆,椭圆的偏转角度主要取决于压力和体积之间的相位差。得到循环中吸热过程和放热过程的分界点,在考虑热漏和不可逆程度因子的情况下推导循环的量纲一输出声功和热效率。数值计算表明输出功与热效率之间的关系曲线是一条回原点的柳叶形,与经典卡诺热机循环的输出功和热效率之间的关系曲线形状相同。输出功和热效率都有一极大值,两极值点之间的曲线是热声发动机运行的最佳工况。此外,压力和体积之间的相位差以及不可逆因素对输出功和热效率的影响较大。研究结果有助于热声发动机的优化设计。     

回收船舶柴油机余热的有机朗肯循环系统热力学性能比较分析

利用有机朗肯循环(ORC)系统对某型号船舶柴油机(最大持续功率为996 kW)的余热进行回收,以系统净输出功为指标,对比分析5种不同结构形式的ORC系统的热力学性能,结果表明:回收柴油机排烟余热的基础ORC系统最大净输出功达49.83 kW;增设回热器进一步回收膨胀机出口工质废热后,系统最大净输出功达54.84 kW;...     

活塞轴向综合误差对斯特林热机循环影响分析

基于施密特循环理论分析方法,以功率25 kW、转速1500 r/min的斜盘式太阳能斯特林热机为例,考虑各个工质循环单元中最小循环压力不变及各种热损失的情况下,利用Matlab软件计算分析了斜盘传动机构中活塞轴向综合误差对斯特林热机循环性能的影响.分析结果表明：该误差对斯特林热机的最大循环压力、基本功率、输出轴扭矩和示功循环效率等性能产生了一定的影响,对斯特林整机运行造成不同程度的不平衡性.     

小型HFC-32冷水(热泵)机组的性能试验研究

开发了小型HFC-32风冷冷水(热泵)机组和水(地)源热泵机组,针对风冷机组开展了名义制冷工况、名义制热工况、制冷最大负荷以及制热最大负荷等工况的系列试验,针对水(地)源热泵机组开展了水环式、地下水式以及地埋管式应用场合的名义制冷和名义制热试验,试验结果表明,与同规格的HFC-410A机组相比,HFC-32机组的制冷(热)量、功率均有所提升,能效略低一些,压缩机排气温度上升16.5~19.5℃。     

新型同轴套管式换热器强化传热研究

同轴套管式地热能开采技术是用于中深层地热能开采的有效方式。为了增强同轴套管式换热器的换热效率,提出了一种带螺旋翅片的新型同轴套管式换热器。基于有限体积法,对比分析新型与普通型同轴套管式换热器的换热性能,得到螺旋翅片结构对换热性能的影响,揭示其强化传热机理。结果表明：通过增加螺旋翅片的翅高或减小螺旋翅片的螺距,可有效增强同轴套管式换热器内流体流动的湍流动能,达到提高换热性能的目的;与普通光滑管换热器相比,翅高为19 mm,螺距为300 mm的新型换热器在雷诺数为27000时,努赛尔数提高了35.5%,摩擦系数提高了91%,热性能系数达到最高1.093;增加翅片和减小螺距都可以增加采出温度和采热功率,翅高为19 mm,螺距为300 mm换热器较光滑管换热器采热温度提高了5.4 K,采热功率提高了32.4%。为高效同轴套管式换热器设计提供了理论依据。     

增压中冷柴油机热平衡试验研究

发动机热平衡表示热量分配情况,热平衡试验一方面可以为汽车制造厂提供冷却液和中冷器散热量以确定冷却系统零件的尺寸,另一方面可以根据发动机的有效输出功率,评价发动机的热效率。经过对热平衡试验的理论、试验设备、试验步骤和数据处理进行了研究,其成果可为增压中冷柴油机制造厂的热平衡试验提供参考。     

车用柴油机燃烧和热流分析的数值研究

利用商用软件STAR—CD及ES—ICE对某D6114柴油机在的缸内燃烧过程进行了数值模拟计算,分析和比较了不同喷油提前角对缸内燃烧过程和燃烧室表面热流的影响。研究结果表明：喷油提前角提前,柴油机缸内的燃烧效果优于喷油提前角推迟,燃烧过程中缸内的压力和温度比推迟喷油提前角时要大,同时缸内的最高燃烧压力和最高温度也高;喷油提前角对缸盖和活塞顶壁面平均热流的影响与其对缸内平均温度的影响相似,对缸套壁面的影响是喷油提前角提前越早,传给缸套的热流越小。数值计算结果为高功率、高强化和低热损的柴油机设计提供理论依据。．     

柴油机缸内辐射换热的多维数值模拟研究

对柴油机来说,辐射换热极为重要,在缸内总传热量中占有非常大的比重,直接关系到发动机热效率及因传热引起的各种热负荷、热强度问题,同时,辐射换热对燃烧系统的研究也十分重要,辐射热流量会深刻影响内燃机的燃烧性能,对发动机的各种燃烧产物的形成产生至关重要的影响。为此,利用离散传递法实现柴油机缸内辐射换热的多维数值模拟,通过多维模拟计算同时考察燃烧室部件表面发射率及喷雾提前角对柴油机缸内辐射换热的影响。结果表明：活塞的辐射热流量峰值高于缸盖的辐射热流;缸盖的辐射热流量的最大值并不在中心位置处,而是随时间变化;随着壁面辐射率的增加,缸内向燃烧室部件辐射换热量逐渐增大;喷雾提前角直接影响所有燃烧室部件表面的辐射热流密度。