箱形鱼骨式热沉的温度均匀性研究

提出了一种箱形鱼骨式热沉,并对翅片的温度均匀性进行了分析。在研究热沉管网中影响载冷剂温度和流动分布的因素的基础上,研究了影响热沉翅片温度分布的因素,包括支管直径、支管间距、翅片厚度和支管内载冷剂流速等。研究结果表明:随着热沉支管直径和支管间距的减小、汇总管直径的增大,载冷剂的温度和流动均匀性变好;随着汇总管入口流速的增大,载冷剂的温度均匀性变好,汇总管入口流速对载冷剂流动均匀性的影响较小;随着支管直径和支管间距的减小、翅片厚度和支管入口流速的增大,翅片的温度均匀性变好。根据载冷剂的流动分布以及支管内不同载冷剂流速时翅片的温度分布曲线,分析了翅片的温度均匀性。     

鱼骨式热沉调温系统的数值模拟与试验研究

为了降低空间环境模拟设备的投资成本,从数值模拟与试验研究两个方面研究鱼骨式热沉在-130-+ 150℃可调范围内的温度均匀性.数值计算中,对热沉管及翅片整体结构进行了结构化网格划分,得到瞬态温度场随时间的变化及稳态时热沉不同控制点温度分布结果.研究结果发现,高温调温时,热沉温度均匀性均数值计算与试验结果相差1.176 ...     

不锈钢板式热沉流动与传热的数值模拟

热沉是环境模拟器中用来模拟冷黑环境的核心结构,热沉的温度均匀性是其最重要的技术指标之一。本文采用数值模拟方法,对小型热真空模拟器不锈钢板式热沉进行了热力学分析。模拟结果表明:不锈钢板式热沉具有换热效率高、温差均匀性好、冷剂用量少等优点,减小不锈钢板之间的距离可以提高热沉温度均匀性,而不同进出口布置形式对热沉壁面的温度均匀性影响较小。本文得到的模拟结果,对优化热沉结构、提高温度均匀性、减少冷剂使用量具有实际意义。     

气氮热沉流场均匀性模拟研究

热沉是空间环境模拟器中的重要分系统。文章主要介绍了热沉主管、支管、支管间距等关键结构因素是怎样影响气氮热沉流场的均匀性。研究方法采用目前常用的数值模拟,在计算机上借助成熟的有限元分析软件(ANSYS)实现模拟计算的过程。在计算时选用ANSYS中的Fluent计算模块,计算模型采用的是K-#模型。通过模拟计算,得到这些关键结构因素对气氮热沉流场均匀性影响规律。利用这些规律,为热沉结构设计提供参考依据,同时为研发出性能优越的环模设备做出贡献。     

基于Al2O3纳米流体的槽式太阳能热发电集热器传热建模及性能分析

基于计算流体动力学中的有限体积法,研究了Al₂O₃/Syltherm800导热油纳米流体作为传热介质时槽式太阳能热发电集热器的性能,建立了真空管集热器的三维模型,进行了光学模拟和传热数值模拟,并通过实验进行了验证。在非均匀热流密度分布的情况下,研究了进口温度、进口流速等运行参数对采用纳米流体的槽式集热器传热性能的影响规律。结果表明:随着Al₂O₃体积分数的增加,槽式集热器的换热性能及热效率均有所提高;进口温度、进口流速等运行参数对集热器的传热性能影响很大,随着进口温度的上升和进口流速的减小,纳米流体对传热性能的影响程度逐渐增大。     

大型液氮液氦热沉一体化设计

介绍了大型液氮液氦一体化热沉主要性能指标、设备结构和特点。针对热沉使用温度能够保持在低于10 K的使用要求,对热沉总体布置、管板结构形式、壁板结构形式、翅片管间距进行了详细设计,并对热沉材料选择和焊接进行了论述。该热沉能够进行航天发动机羽流效应试验,同时能够兼顾航天器热真空和热平衡试验。     

叶脉型微通道热沉设计及散热特性分析

为改善相控阵天线多热源阵面温度的均匀性,基于植物叶脉优良的传质特性,提出一种用于相控阵多热源阵面的叶脉型微通道热沉。首先,对叶脉型微通道热沉的流动特性和散热特性进行仿真分析,得到热沉的热源温度分布。然后,以热源温度标准差最小化为目标,进一步优化叶脉型微通道结构,得到了非对称叶脉型微通道拓扑结构。最后,采用金属3D打印加工了铝基微通道热沉样件并进行散热性能测试。数值仿真结果表明,相比于传统平行微通道热沉,叶脉型微通道热沉不仅强化了传热,而且使得热源温度更均匀,压力损失更小;实验结果验证了叶脉型微通道热沉优良的散热性能。研究结论可为相控阵多热源阵面的热沉设计提供依据。     

基于火焰空间与玻璃液热耦合的玻璃熔窑数值模拟

采用数值模拟方法,对火焰空间和玻璃池窑之间的热耦合模拟可行性进行研究,以玻璃液表面中轴线温度偏差作为比较标准,判断热耦合过程是否收敛。研究结果表明:在六至七次循环迭代后计算结果可收敛,而且热耦合模拟的收敛速度与给定的初始条件有关。建立燃天然气富氧助燃玻璃熔窑模型,与火焰空间、玻璃池窑单独模拟相比,热耦合模拟的结果能够更准确地反映喷枪燃料分布等条件对玻璃液流动情况及温度分布的影响,更为细致全面地模拟出玻璃液表面热传输的不均匀性。     

HTS电力技术应用中低温氮气的绝缘特性研究

针对超导电力装置的低温高电压绝缘问题,通过低温高电压实验装置,系统地研究了液氮液面以上低温氮气的绝缘与击穿特性,重点研究了高压电极的形状、电极之间的间距和气体压力等因素对低温氮气击穿特性的影响规律。结果表明:在液氮液面以上固定的位置(确保低温氮气的温度一致),电极间距越大击穿电压越高;击穿电压随气体压力近似线性增加;电极形状对低温氮气的击穿电压影响显著,电极间隙的电场越均匀,击穿电压越高。     

组织工程三维多孔骨支架内部微流体流场研究

组织工程支架作为培养组织的载体,能为组织提供各种微环境,是决定组织培养能否成功的关键。针对骨组织工程体外培养对支架内部微流体流场的要求,设计了包括仿生结构和螺旋结构的4种骨组织工程三维多孔支架。基于Navier-Stokes方程建立了骨支架内部流场的数学模型,利用ANSYS Fluent对骨组织工程支架内部营养液和骨细胞流动状态进行了数值模拟,分别得到了4种骨组织工程支架流场的压力分布云图、速度分布云图和剪应力变化曲线。研究结果表明,仿生结构骨支架主管道与哈佛管、浮克曼管的流速相差很大,而螺旋结构支架流体速度分布均匀;分析了壁面流体剪应力分布情况,仿生结构骨支架壁面流体剪应力偏大,且分布不均匀,而螺旋结构支架剪应力偏小,但分布均匀;通过调整边界条件与优化内部结构,流体压力、流速更均匀,流体剪应力达到0.2～0.3 Pa之间,满足人体组织生长的需要。这对骨组织工程支架的设计与应用提供一定的指导作用。     

化学气相沉积法制备石墨烯过程的数值模拟研究

采用流体力学软件CFD对化学气相沉积法制备石墨烯过程进行数值模拟,分别研究了低压(83Pa)和常压(101325Pa)条件下反应炉内温度、压强、速度分布及石墨烯沉积情况。研究结果表明,常压下反应炉加热区压强分布不均匀,气体流动较为紊乱,容易对反应造成影响,同时由于常压下气流的紊乱使得加热区内温度分布不均匀,不利于石墨烯的表面沉积;相反在低压工况下,加热区内压力、甲烷气体流速、温度分布均匀,从而保证了整个反应的平稳进行。     

影响血浆冷冻效果因素的数值模拟研究

血浆袋中心点温度降至-30℃是衡量血浆冷冻过程的最终指标,冷冻过程中的降温速率和温度分布均匀性是决定血浆冷冻质量的关键因素。本文通过实验测定了血浆的热物性参数,结合数值模拟方法研究不同冷冻温度对血浆冷冻过程中降温速率和温度分布均匀性的影响。结果表明:降低冷冻温度,可缩短血浆中心达到-30℃所需的冷冻时间,但使血浆内温度均匀性变差;不同冷冻温度时,由于空气与血袋壁面换热能力相对较弱,血浆最高温度均分布在与空气接触壁面附近;通过增大血袋与冷冻箱内壁的接触面积或提高空气的流速、湍流度,可能成为增大血浆降温速率和温度均匀性的重要措施。     

真空模拟容器中热流方程和热模拟误差的分析

提出了热真空容器中热流的一种物理模型,并用概率论和统计方法导出了热流方程。讨论了产生热模拟误差的若干因素。结果表明:误差主要与模拟容器的参数、热沉壁板的发射率、热沉壁板的表面积和卫星表面积的比值、外部热源的逸散因子等因素有关。对几种情况进行了误差估计。在热真空模拟容器的设计中,有关参数值的合理选择可以有效降低模拟误差.     

改善多指功率SiGe HBTs热稳定性的版图设计

提出非均匀指间距结构功率SiGe HBTs的版图设计用以改善热稳定性。模拟和实验结果均表明,与传统的均匀指间距结构相比,非均匀指间距结构HBT的峰值结温和温度分布非均匀性均得到显著改善。上述改善归功于非均匀指间距结构HBT中心指间距的增加,从而有效阻止热流由外侧指流向中心指处。此外,与均匀指间距结构器件相比,其热阻改善13.71%,热退化功率水平提高22.8%。因此,模拟和实验均证明采用非均匀指间距结构HBT的版图设计可有效改善功率HBTs热稳定性。     

压印成型条件对微透镜结构影响的模拟

利用Polyflow模拟热压印中微结构的充模过程,并以微透镜为例研究了在热压印中高分子材料在微结构充模时,压印温度、压力、速度、孔的大小、基片厚度等物理量变化对微透镜成型结构的影响规律。模拟结果表明,微透镜在成型初期,不同位置的曲率半径不同;随着压印过程的进行,各个位置的曲率半径逐渐减小最终趋于一致;压印速度越快,压印成型时间越短;多孔压印比单孔压印所需的时间要长;同时减小孔间距,孔周围流体速度增加,将影响微透镜成型的均匀性;增加基片厚度对曲率的减小影响甚微,靠增加基片厚度缩短成型时间的效果不太明显。     

低温真空测试系统的研制

为了满足在低温下固体和涂层材料物理性能参数的测量,研制出一套低温真空测试系统。该套设备采用固体传导形式使热沉快速降温,模拟了在高真空、冷黑环境下对试件主要性能的影响。主要对设备中热沉的降温速率、温度均匀性和控温精度等相关技术参数进行试验验证,结果达到了预期的指标要求。     

低温真空测试系统的研制

为了满足在低温下固体和涂层材料物理性能参数的测量,研制出一套低温真空测试系统。该套设备采用固体传导形式使热沉快速降温,模拟了在高真空、冷黑环境下对试件主要性能的影响。主要对设备中热沉的降温速率、温度均匀性和控温精度等相关技术参数进行试验验证,结果达到了预期的指标要求。     

大型空间环模器热沉管网动态仿真技术

建立了大型空间环境模拟器热沉管网动态数学模型，介绍了热沉管网动态仿真技术的算法及软件结构，利用本文的软件对国内最大的空间环境模拟器热沉进行了动态仿真研究，并将结果与此前根据不考虑温度分布对流量分配影响的数学模型得到的仿真结果进行了对比，验证了该技术的可行性和先进性。     

高功率半导体激光器阵列微通道热沉的温度

微通道热沉是解决高功率半导体激光器阵列散热有效的途径,本文利用有限元方法研究半导体激光器的温度,给出了横向尺寸为200 μm×60 μm单个及间距100μm的3,5,9的微通道热沉中的温度,得到微通道数量影响激光器最高温度变化.结果表明,单个微通道构成的热沉可以把注入电流为36 A稳态工作的激光器阵列冷却到342 K,9个微通道可以冷却到306 K.仿真了增加微通道间距的温度分布,发现为间距260 μm的5个微通道热沉,可以将激光器冷却到308 K.     

无热子空心阴极内中性气体分布的数值模拟研究

无热子空心阴极内部中性气体压力分布,特别是阴极顶与触持极间的压力分布,对其点火启动电压有较大影响。利用有限元法(FEA)结合可压缩流绝热流动模型,对无热子空心阴极点火前的稳定状态下,中性流场分布进行了数值模拟。模拟结果显示阴极顶小孔、触持极孔和阴极顶触持极间距三个结构参量中,触持极孔对阴极顶触持极的极间中性气体压力分布影响最为明显,阴极顶小孔和极间距对中性气体压力分布几乎无影响,但根据帕邢定律,极间距的改变对气体击穿电压(阴极点火电压)影响较大。模拟结果说明在工质气体流率一定时,影响无热子空心阴极极间气体击穿电压主要因素是触持极孔径和阴极顶与触持极间距。