基于Fluent的相变蓄热水箱蓄热性能研究

利用ICEM CFD创建相变蓄热水箱物理模型并进行网格化,基于Fluent特有的Solidification/Melting模型,仿真一种基于球型封装的相变储热水箱在初始温度35℃、入口流速0.11 m/s、入口温度98℃工况下的蓄热过程,得到了相变储热过程中的温度与液相率曲线,研究3种不同物理模型的储热性能并分析了相变过程中的储热形式,得出了在同等储热量下,具有3种不同大小(直径分别为50、65和80 mm)蓄能球的水箱储热时间分别为2 220、2 750、3 540 s。具有50和65 mm相变储热球的水箱比具有80 mm储热球的水箱整体储热时间分别减少1 320和790 s,整体模型的储热效率分别提升了37%和22%。因此在实际应用过程中,合理选择蓄能球直径可有效提升蓄热效率。     

Al-Si-Cu-Mg-Zn合金的高温相变储热性能研究

制备了20种基于Al-Si-Cu-Mg-Zn合金的高温相变储热材料,采用综合热分析技术研究其储热性能。结果表明,20种储热材料的相变温度处于440℃~650℃之间,均具有较大的相变潜热,大部分储热材料的相变潜热在200 J.g-1以上。Al-Si合金储热材料具有较高的单位质量储热量;Al-Cu-Zn合金储热材料具有较大的单位体积储热量;Mg、Zn能显著降低相变温度,具有较好的扩大储热温度范围作用。     

渐变式螺旋盘管蓄热过程数值模拟及实验研究北大核心

为提高恒定螺距螺旋盘管蓄热装置蓄热效率,提出一种以石蜡为相变材料(PCM)的圆柱形渐变螺距盘管式相变蓄热装置。螺旋盘管蓄热装置具有管程长、蓄热过程中温度分布不均导致相变时间增加的问题。为此,提出渐变螺距优化算法,通过高斯拟合和FLUENT软件模拟选择出一组最优渐变螺距。对渐变式和恒定式螺距蓄热装置在不同入口温度和流速下的蓄热过程进行模拟,且通过FLUENT仿真和实验研究两种装置的蓄热特性。结果表明:相比于恒定螺距相变蓄热装置,渐变式螺距相变蓄热装置能够更好地耦合PCM蓄热特性,在一定程度上能够缩短蓄热时间。     

基于相变材料的油箱换热板散热仿真与研究

对相变材料的储放热过程进行了仿真,获得了某型相变材料吸热、散热工作过程的温度变化曲线,验证了相变材料的储放热特性。针对油箱散热问题设计了可更换换热板的油箱,仿真获得了油箱内油液流动的流线图。仿真分析了无换热板、有换热板和更换换热板后的油箱内温度变化曲线。结果表明:添加换热板后油箱内平衡温度下降3.1 K,更换换热板后,油箱内温度在335 K以下的时间延长1 000 s。通过换热板的添加与更换,有利于液压系统的工作。     

高速列车车轮钢摩擦热致相变的计算机模拟

将有限元热力耦合计算与材料相变特征的实验研究相结合，研究了高速度及大载荷条件下的轮／轨摩擦导致车轮热损伤的机理，探讨了滑行速度、时间和载荷等因素对车轮踏面的温度场变化及对奥氏体相变区尺寸的影响．结果表明，在大载荷滑行情况下，接触区的峰值温度可超过材料的相变临界点，相变区深度可能达到1mm以上；滑行速度的提高可以增大相变层出现的几率，但并未增加相变层的深度；接触区峰值温度和相变区尺寸均随载荷的大小呈线性变化。     

压应力对Cr-Mo钢连续冷却贝氏体相变的影响

采用Gleeble-1500热模拟试验机测量了Cr-Mo钢在1-90℃／s的冷却速度下奥氏体连续冷却过程中的温度．膨胀曲线，用origin软件进行数据处理，获得了实验钢的CCT曲线；同时测量了施加轴向载荷为0、40MPa、80MPa和120MPa的压应力时奥氏体连续冷却过程中的温度．膨胀曲线，冷却速度分别为50℃／s、70℃／s和90℃／s。利用杠杆定律，根据不同温度下的膨胀量计算得到贝氏体相变动力学曲线，研究了压应力对贝氏体相变动力学和贝氏体相变温度的影响。结果表明，在以冷却速度为50℃／s和70℃／s连续冷却时，压应力抑制前期阶段的贝氏体相变，促进后期阶段的贝氏体相变；在以冷却速度为90℃／s连续冷却时，压应力对整个贝氏体相变过程都有促进作用，特别是应力较大时；压应力使贝氏体相变开始温度Bs升高，贝氏体相变终了温度Bf降低。     

用于室温相变储能材料的NaNO3-LiNO3-KNO3-H2O体系相图预测

采用Pitzer-Simonson-Clegg模型对四元体系NaNO3-LiNO3-KNO3-H2O在273~358 K的溶解度相图进行预测,模型参数拟合于二元体系NaNO3-H2O、LiNO3-H2O、KNO3-H2O和三元体系NaNO3-LiNO3-H2O、NaNO3-KNO3-H2O、LiNO3-KNO3-H2O的水活度、渗透系数及溶解度数据,发现一个四元共晶点,该点组成为5.9%NaNO3、76.2%LiNO3.3H2O和17.9%KNO3(质量分数),相变温度为295.6 K。通过吸放热行为测试及DSC检测对共晶点组成材料的储热性能进行研究。结果表明:该材料在相变温度附近具有良好的储放热性能,且热焓很大,可作为潜在的室温相变储能材料。     

时效对Ti—56Ni形状记忆合金组织和相变行为的影响

用示差扫描热分析仪，光学显微镜和扫描电镜研究了不同时效工艺对Ｔｉ－５６Ｎｉ合金组织、相变温度和相变热的影响，结果表明，该合金铸态组织中不存在析出物；固溶、时效处理后产生了大量块状、针状、点状析出物；时效工艺对这种合金Ｒ相变温度和相变热影响不大，对其Ｍ相变行为有显著影响。     

加热速率对CuAlBe形状记忆合金相变的影响

通过差示扫描量热技术研究了加热速率对CuAlBe形状记忆合金的相变特征的影响。结果表明：在不同加热速率下的相变点在一个区域内变化。快速加热使两个相变峰靠近，随着加热速率的降低，两个相变峰逐渐分离。用超低降温速率法分离后的DSC曲线，右端的大峰变成一连串由许多微区依次发生马氏体逆相变所产生的许多小的放热峰。     

掺Mo纳米VO2粉体的相变特性研究

采用一种制备掺杂纳米VO2粉体的新方法获得掺Mo纳米V02粉体。用XRD，TEM，XPS手段对掺杂纳米VO2的结构进行了表征，并研究了掺杂V02的相变特性。结果表明，所制备的纳米VO2的尺寸约为26nm，形貌呈近球形。掺入的Mo以Mo^＋6的形式存在于VO2的晶格中，形成V1-x，MoxO2固溶体。掺杂纳米VO2粉体的电阻随温度的变化具有明显的开关特性。随掺入Mo含量的增加，VO2的相变温度呈线性下降，在6％MoO3的掺入量时，相变温度降为45℃。     

液压油箱散热的仿真与改进

液压油箱是液压系统主要的散热器件,其散热效果直接影响系统的性能。根据液压系统散热性能差的特点,针对液压油的温升,应用ANSYS的热学模块,对液压油箱的传热性能进行仿真计算,并提出运用相变硅胶材料包裹油箱侧面来提高液压油箱的传热性能。仿真结果表明:相变材料的使用可以提高液压油箱的传热速率,使油箱降到更合适的温度。     

基于石墨烯涂层的垃圾处理设备液压油箱散热研究

油箱作为垃圾处理设备液压系统的主要散热主体，其散热性能对液压系统的工作性能影响很大。通过计算垃圾处理设备压缩工位散热，得出环境温度分别为25、30、35 ℃时油液的温升曲线。建立油箱三维模型，利用ANSYS的Fluent模块进行仿真分析，得出有无石墨烯涂层时油箱温度的变化曲线。结果表明：不同初始温度下，石墨烯涂层的使用能够降低油箱达到热平衡时的温度，但对达到平衡温度的时间影响很小。     

Sn-Zn合金相变储热材料的热循环稳定性

以低熔点合金Sn和Zn为原料,制备了Sn-Zn合金,采用XRD,DSC和激光热常数测试仪对产物结构和热物理性能进行了表征。结果表明,Sn-9Zn合金相变温度为198.1℃,相变潜热为65.8J/g,热导率为53.4W/(m.K)。随着热循环次数的增加,合金相变温度略有升高,相变潜热和热导率逐渐降低。经500次热循环后,Sn-9Zn合金的相变温度、相变潜热和热导率变化均在5%以内。     

大型球罐整体热处理改进方法与数值模拟

大型球罐常用内部喷射燃烧的方法进行整体热处理，然而当球罐体积大于2000m^3时，此方法不能满足球罐整体热处理工艺的要求。对加装反射板后的大型球罐进行整体热处理的过程进行了数值模拟，结果显示由于反射板的安装，球罐内部气流循环得到加强，球罐上下壁面温差降低，提高了大型球罐整体热处理质量，并能满足大型球罐整体热处理工艺要求。     

相变潜热对铍材激光钎焊熔池内流场和温度场动态行为的影响

为了能够反映固液相变过程中潜热等对熔池动态行为的影响,基于旋转高斯体热源与高斯面热源相结合的混合热源模型,分析了相变潜热对焊接熔池温度场和熔池形状的影响.计算结果表明,在铍材激光钎焊过程的温度场和流场分析中,潜热的影响不是总可以忽略的,其误差取决于材料在物相转变时交界面温差的范围及材料熔解体积的大小.与不考虑相变潜热的情况相比较,考虑相变潜热时显示出较低的最高温度、较小的熔池范围和较窄的热影响区.通过对铍材焊接温度场、焊缝断面形状模拟结果与实际热循环曲线以及焊接接头形状的对比,表明,考虑潜热的计算模型会得出更精确的结果.     

热处理温度对NiTiNb5相变温度和组织的影响

采用差式扫描量热仪(DSC)、扫描电镜(SEM)和金相显微镜,研究了新型材料NiTiNb5合金经200～900℃热处理后的相变温度、相变滞后(As-Ms)、相变焓以及微观组织的变化。结果表明,当热处理温度低于700℃时,不论是锻态还是轧态,合金都没有出现马氏体及其逆相变,表明铸态NiTiNb5形状记忆合金经锻造或轧制后不再具有形状记忆效应,转变成结构材料;当热处理温度提高到800℃后,NiTiNb5合金锻态或轧态又出现较明显的马氏体及其逆相变,表明NiTiNb5合金经过合适的热处理,恢复了形状记忆效应。组织分析表明,800℃后的再结晶是NiTiNb5合金恢复"功能材料"特性的主要原因。     

锂离子动力电池包液冷散热分析与优化

为满足动力电池的最佳工作性能要求,保障电池系统的安全运行,大部分电池系统都需要进行有效的热管理设计。利用CFD仿真技术分析自然散热、单层水冷板散热、双层水冷板散热3种整包模组散热方式;研究了双层水冷板散热时进口水流量大小对整包散热效果的影响。结果表明:双层水冷散热的温升及温差相对较小,散热效果较为明显;当水流量小于5 L/min时,随水流量的增大,模组的整体温度下降较为明显;当水流量大于5 L/min时,模组整体温度下降较慢,散热效果不明显。     

开孔泡沫铝的低温热导率测量及其低温蓄冷应用研究

新型材料的应用对低温装置的发展起具有重大意义。为提高低温蓄冷装置的温度均衡性,一种孔隙率为63%的开孔泡沫铝材料最近在一种低温蓄冷装置中进行了实验研究。实验测试了样品从50 K到170 K的热导率,测试结果显示开孔泡沫铝在测试温度区间内热导率随温度降低而升高,其平均值为22W·(m·K)~(-1)。实验测试了开孔泡沫铝热导率对采用泡沫铝低温蓄冷装置的性能的影响。蓄冷装置中采用的相变材料为氮。实验中主要测试值为蓄冷装置在降温过程和融化过程中的温度值。实验结果显示,此装置上、下部分的最大温差小于0.5 K,远小于不采用开孔泡沫铝时的温差。随着低温蓄冷装置热导率的提高,蓄冷装置上、下部温差以及单个温度测定的温度波动均减小。