竖壁液膜温度分布数值模拟和红外抑制效果

为了满足舰船红外隐身的需要,分析利用过冷降膜对舰船壁面的红外隐身方法.建立了垂直自由降膜的数学模型及计算方法,采用有限体积法数值模拟,运用求解一维非稳态导热问题的思想,解决了二维稳态对流换热问题,求得了恒壁温及恒热流的降膜流动在不同条件下的温度分布的数值解,所求解与实验数据吻合较好.计算结果表明:增大液膜流动的流量、降低液膜入口温度或增加物体粘性均可增强对特定目标的红外抑制效果,说明了过冷降膜是一种简单有效的红外抑制技术.这种红外抑制技术可以有效减少舰船的被探测性,增强舰船的生存能力.     

矩形直肋二维稳态导热的解析解及其分析

为了准确地给出将矩形直肋二维导热问题简化成一维问题的条件,利用分离变量法求解矩形直肋二维稳态导热模型,包括端部散热和绝热两种情况.比较解析解的两种不同的表达式,发现它们基本上是等价的.研究在各种无量纲参数条件下直肋的温度分布和热流,将二维模型所得的结果同一维模型的结果进行了比较,分析了各个无量纲参数对二维解与一维解之间的偏差的影响.在此基础之上,明确了影响一维简化假设成立的两个无量纲参数--H/δ,Bi的具体取值范围.     

非均匀温度边界条件下圆环通道横截面内温度场的解析解

对圆环通道的导热问题,利用直接代入法推导得到壁面周向非均匀温度分布条件下圆环通道横截面内温度分布的通用解析解.结合工程实际,以太阳能高温吸热管壁面温度实测分布函数为例,利用上述通用解析解,获得吸热管横截面内温度分布的解析解.利用COMSOL Multiphysics软件开展有限元数值模拟,结果表明该解析解与有限元数值解吻合良好.基于该解析解开展参数研究,分析各参数对温度分布的影响.结果表明:圆环通道内横截面温度随圆心角呈周期性变化,越接近管外壁处,温差越大,越接近管内壁处,温差越小;内外径之比越大,导热效果越明显;温度分布与热流密度呈线性关系,且低导热系数材料有较好的导热效果.     

二维半透明介质辐射与导热非稳态复合换热数值计算

本文采用控制容积法,蒙特卡洛改进型法,结合谱带模型,研究第一类及第三类非线性边界条件下二维半透明非灰介质内辐射与导热非稳态复合换热的数值计算方法.     

U型埋管换热器及其周围土壤非稳态传热的数值分析

针对地源热泵U型换热器埋管、周围回填材料及土壤传热过程,建立了将U型管壁的边界换热取为第三类对流换热条件的二维非稳态传热模型,并对其温度分布进行了数值模拟分析．分析结果表明：U型埋管换热器管壁内对流换热热阻和管壁导热热阻对U型埋管换热器及其周围土壤非稳态传热过程的影响较小,但相互热干扰造成进、出水管壁自身各角度的温度存在明显差异．各处土壤温度达到准稳定阶段所需要的时间随其与U型埋管的距离增加而增加．     

气雾射流动态传热实验研究

设计搭建了气雾射流动态传热实验装置,建立了二维非稳态导热反问题模型,研究了表面温度和表面热流密度的时间分布.结果表明在冷却过程中缸体穿越喷射区与淌水区历经了几个不同的换热阶段,温度曲线出现了明显的周期性的特点,成功的模拟了连铸二冷气雾冷却周期性换热的特征.     

矩形直肋二维稳态导热的解析解及其分析

为了准确地给出将矩形直肋二维导热问题简化成一维问题的条件，利用分离变量法求解矩形直肋二维稳态导热模型，包括端部散热和绝热两种情况。比较解析解的两种不同的表达式，发现它们基本上是等价的。研究在各种无量纲参数条件下直肋的温度分布和热流，将二维模型所得的结果同一维模型的结果进行了比较，分析了各个无量纲参数对二维解与一维解之间的偏差的影响。在此基础之上，明确了影响一维简化假设成立的两个无量纲参数——HIδ．Bi成的具体取值范围。     

对流换热边界下2D-FGM板稳态温度场精确解

为研究热传导问题的精确解,假设材料的热导率和对流换热系数按相同型指数函数规律分布,基于二维固体导热微分方程,采用分离变量法,给出了2D功能梯度材料(functionally graded material,FGM)板在对流换热边界条件下稳态温度场的精确解,并用有限元法对其结果进行了验证.具体算例分析表明:通过改变热导率梯度变化参数、流体介质温度、对流换热系数和结构几何尺寸可以优化2D-FGM板的温度场分布.所求得的精确解可作为其他关于FGM板温度场分布近似解的参考标准.     

低温热水辐射地板动态散热特性研究

根据地板二维非稳态散热过程数值分析发现,在常用辐射供暖地板结构下,系统停止运行后13 h左右,地板散热趋于稳定,20 h后可认为地板散热过程结束.为了便于工程上辐射地板散热量计算,把地板二维非稳态散热数学模型简化为一维散热数学模型.通过一维解析解与二维数值解对比分析,发现两者差异在1.5%之内.通过对地板散热数学模型求解分析:获得了系统停止运行后不同填充厚度地板表面平均温度变化率最大值出现时间;填充层厚度越大,地板动态散热越稳定;厚度大于60 mm时,温度变化率已无明显差异.     

激光再制造过程熔池温度场的数值模拟

建立简化二维非稳态温度场数值模型，采用有限元方法及ANSYS软件求解温度场分布，模拟了一个平板试验件激光再制造过程，其计算结果与文献提供数据比较误差较小，可以采用此计算方法提供的初始温度值和非接触测量温度变化量来控制工艺参数．     

火灾下组合构件内温度场分析的二维热阻单元

目的 开发模拟钢与混凝土之间界面热传导的二维热阻单元,研究界面热阻对火灾下组合构件内温度分布的影响.方法 把通过界面的热流当作混凝土单元和钢单元的对流边界条件,分别推导出热流边界对有限元方程的贡献,然后把这些贡献组合到一起,形成热阻单元的导热单刚.结果 推导出了二维热阻单元导热单刚的通用积分表达式,并给出了六节点和四节点两种特殊矩形热阻单元导热单刚的显式表达式,这些单元已经装配到作者开发的温度场分析软件TFIELD中.结论 数值算例表明,笔者开发的热阻单元能够模拟界面热阻对组合构件内温度分布的影响.     

第三类边界条件下二维非稳态导热的分析解

文本给出了第三类边界条件下矩形长方体、短圆柱非稳态导热的分析解。解的获得是采用分离变量法解导热微分方程式的方法。分析解的结果证明了多维非稳态导热解的乘积法则。     

非稳态导热初值问题稳定性条件的分析

从非稳态导热的离散方程出发，根据Von Neumann的格式稳定性判别方法，给出二维导热数值计算显式格式的稳定性条件。由统计热力学的观点对稳定性条件进行分析，认为稳定性条件实际上是物质本身的热容量对数值计算的一种限制。     

采暖房间室内温度变化规律数值分析

针对采暖房间的热平衡方程和墙体非稳态导热方程,给出了采用有限差分方法求解的基本步骤,并对某采暖房间的室内温度非稳态变化规律进行了数值计算和分析,得到了室内温度变化规律.结果显示,严寒地区墙体热惰性大,房间温度受室外温度波动影响较小.     

用边界元素法求解气冷涡轮叶片的二维稳定温度分布

求解气冷涡轮叶片的温度分布实质上是一个求解多连通域的温度分布问题,而对这一问题的解决用解析方法是难以处理的。本文介绍了用边界元素法解决该问题时的公式及离散化过程。通过计算矩形二维稳态温度分布及无限长圆筒截面中的温度分布,并与有限差分及分析解计算结果进行了比较,最后又利用同一程序对带有两个冷却内孔的气冷涡轮叶片截面内的二维稳态温度场进行了计算。其结果表明,用边界元素法解决此类问题具有计算精度高、运算速度快、占用CPU少、及使用方便之优点。     

压缩空气储能填充床储热特性研究

填充床动态特性的准确描述是压缩空气储能系统建模的关键。采用Kunii的一维非稳态导热-扩散两相模型来描述稳态填充床的传热现象,采用MATLAB数值计算方法求解了相应的偏微分方程,得到了模型的数值解和模拟图形,并基于ANSYS FLUENT 14.0对填充床内的流体动力学和传热特性进行了仿真,通过计算得到了填充床出口空气温度与入口空气质量流量的传递函数,实验结果表明计算所得的传递函数能够完整表述填充床储热动态特性。     

BEPC Ⅱ电流引线冷却数值分析

北京正负电子对撞机重大改造项目(BEPCⅡ)超导聚焦四极磁体(SCQ)采用6对电流引线,输送4种不同电流.详细阐述了一种电流引线数值计算模型.分析了材料物性对电流引线性能的影响,同时给出了纯铜导热系数和电阻率与温度的拟合函数关系式.数值计算结果和一定条件下得出的理论结果吻合良好.采用有限体积法计算了冷却氦气突然中断时,引线温度分布随时间变化的非稳态情况,及引线低温端温度上升到超导导线失超温度的时间.     

地源热泵U型埋管换热器动态传热特性的数值分析

针对垂直U型换热器埋管及其周围回填材料和土壤传热过程,建立了将U型管壁的边界换热取为第三类对流换热条件的二维非稳态传热模型,并对处于土壤恒温区某一深度的动态传热特性,尤其是热流规律进行了数值模拟研究.分析结果表明,各处瞬时热流随时间推移存在不规则情况阶段、正常情况阶段以及准稳态阶段.各处进入准稳态阶段的时间主要取决于回填材料和土壤的热扩散系数,而准稳态阶段热流变化规律仅与导热系数有关,这对土壤导热系数现场测试具有重要的理论指导意义.     

无限长圆柱非稳态导热集总参数法应用

圆柱体进行非稳态导热时,集总参数法只适用于Bi〈1的情况,Bi〉1时一般采用根据解析解绘制的Heisler图线．由于前者适用范围窄,后者误差大,探讨一个非稳态导热的实用便捷公式具有重要意义．以无限长圆柱为例,研究在0〈Bi〈∞条件下非稳态导热平均温度集总参数分析方法,定义必要的参数,建立了平均温度瞬态响应关系式．拓展了传统的非稳态导热集总参数法应用范围．数值分析给出了计算关系式的辅助参数表．通过推导出的公式,结合参数表来计算工程实际问题,比通用的Heisler图解法更为简洁方便．     

碳／芳纶纤维混凝土梁热性能分析的边界元法

用边界元法分析了碳／芳纶纤维增强混凝土双T形桥梁的温度场及热传导状况。在二维无限域内单位强度点热源作用的温度场为基本解,用虚拟热源法求解梁结构在温度荷载下的稳态温度场。由于边界元法的数值离散特性,应用二次非协调单元简便可行地解决了数值计算中的角域问题和边界点法向取值不确定问题。算例表明本文方法具有较高的精度。