处理辐射传热的一个热流数学模型

本文从处理辐射传热的基本理论出发，给出了一个包含与辐射发随机方向性有关的经热流参数的新热流模型。     

高温状态下温度场的计算

本文将湍流流场计算的ＳＩＭＰＬＥ算法与辐射传热的热流法计算结合在一起，联立求解了高温状态下炉内的流动及温度分布情况，得到了气体流动的速度场以及由传导，对流和辐射共同作用的温度分布情况。通过计算比较。从定量的角度验证了高温状态下的辐射传热的主导作用。     

二氧化碳气体辐射特性宽带k分布模型

建立了一种新的宽带k分布模型,从高温气体数据库HITEMP得到二氧化碳气体光谱辐射特性参数,用关联式拟合了其主要谱带的吸收系数.用该模型计算了二氧化碳的辐射热流,与逐线计算、统计窄带模型、窄带k分布模型和全光谱k分布模型作了比较,结果表明:对等温气体,提出的宽带k分布模型和逐线计算结果吻合很好,比全光谱k分布模型更准确.如果积分格式选取合适,宽带k分布模型比统计窄带模型精度高,和窄带k分布模型的精度相当.对灰壁面平板间的非等温气体,宽带k分布模型和逐线计算结果相比误差在10％左右,大大提高了气体辐射特性的计算精度和计算速度.     

三维湍流回流气相和煤粉燃烧辐射传热离散坐标模型和热流模型比较

针对空腔内纯三维辐射传热和大速差射流燃烧室内三维湍流回流气体燃烧和煤粉燃烧,对其中辐射传热分别采用离散坐标模型和热流模型进行了分析与比较。模拟结果表明,两种模型所得到的温度分布在趋势上类似,而在定量上有差别。对纯辐射传热模拟,与区域法的精确数据对比表明,离散坐标模型的结果更合理。对燃烧的模拟结果是,离散坐标模型所得的气体温度要高于热流模型的相应值,亦即热流法低估了气体温度和壁面热流。二者所得到的速     

粒子辐射换热计算中散射相函数处理方法的探讨

对粒子散射相函数的各种处理方法进行了总结归纳,并以黑体平行大平壁均匀粒子介质层的辐射换热问题为研究对象,在辐射平衡条件下,对比研究了采用Mie散射理论和线性散射相函数近似处理粒子散射相函数时介质内的辐射热流及温度分布情况。辐射传递方程采用离散坐标法求解,并在求解过程中对散射相函数进行了重新归一化处理。研究表明,Mie散射相函数计算过程复杂费时,均匀粒子的Mie散射相函数随散射角强烈波动,这使辐射传递方程的求解更加困难;线性散射相函数近似简单易行,当所选线性系数基本符合Mie散射相函数前向或后向散射特征时,采用线性相函数近似可以大大简化计算,并可正确估算粒子介质内的辐射热流与温度分布情况,是一种较好的处理散射相函数的方法。     

一种改进的燃煤理论燃烧温度计算方法

在燃煤理论燃烧温度计算中,内插值近似法需预先假设理论燃烧温度值并重复计算或需编制烟气焓温表,而比热近似法则精确度不够,适用条件有限。为了更简捷、准确地计算燃煤理论燃烧温度,给出了一种基于方程求解方法的理论燃烧温度计算模型,同时考虑了煤灰分对理论燃烧温度的影响,借助于Matlab强大的数学运算功能,可快速求解该计算模型。此外,验证了该计算模型对于120种普遍煤种的适用性,且其理论燃烧温度四次方程根的分布特征为一对共轭复根和两相异实根。     

数值模拟涡轴发动机燃烧室流场

本文运用贴体坐标系统对涡轴发动机燃烧室流场进行了数值模拟。采用ＴＴＭ的非正交贴体坐标网格来处理燃烧室的曲线壁面边界。并把ＳＴＭＬＥ算法应用用到曲线坐标下求解各守恒方程，紊流粘度是用双方程ｋ－ε模型来估算，紊流燃烧模型采用按简单的化学反应系统假设的Ａｒｒｈｅｎｉｕｓ－ＥＢＵ模型，采用热流法辐射模型来估算辐射通量和燃烧室壁温及出口温度分布，计算结果令人满意。本文提供计算方法可供新型燃烧室设计方案选择用     

环形炉内辐射传热的新的物理-数学模型

建立了加热圆钢坯或方钢坯的环形转底炉的物理一数学辐射传热数学模型。计算的复杂性在于各点气体和固体之间的相互辐射、温度的不均匀和角度系数的难以确定。列出辐射能量守恒方程，然后进行求解，并认为所采取的求解方法有一系列优点，精度高，速度快。举例进行实算，列出了计算结果。该模型可以用来对各种形状钢坯在环形加热炉中加热时，计算加热时间和加热质量（热流分布）。     

蒙特卡洛法求二维矩形散射性介质内的辐射传递

引入辐射传递因子RDij的概念，由于该因子与温度的关系较小，因此可以将蒙特卡洛法模拟与温度场的迭代求解分开来进行。建立任意几何形状条件下蒙特卡洛法求解辐射传递因子的计算模型，并对二维矩形黑体及灰体壁面条件下的纯散射灰介质内辐射传递问题进行了模拟计算。其中，黑体壁面计算结果与文献[5,6]的结果吻合较好。另外，计算了二维矩形灰体壁面、灰体吸收散射性介质内的温度场及壁面热流分布，其结果可以供比较参考。     

变热流下透明可燃物热解着火的影响机理分析

着火时间是可燃物热解着火过程的重要特征参数.辐射热流直接影响可燃物的着火时间,为了简化解析求解,前人往往认为辐射热流为恒定常数且不进入样件内部,但火灾发生早期,透明可燃物接收到的辐射热流可能是随着时间上升的变化热流.针对此问题,本文以适用于变化辐射热流的透明可燃物热解数值和解析模型为基础,系统研究了辐射热流上升速度、表面吸收、内部吸收等因素对着火时间的影响,比较了两种模型的结果差异并探讨了环境与物性参数对解析模型准确性的影响.结果表明:在上升热流早期,解析法与数值法求解结果符合较好,随着热流与表面温度增加,表面对流换热、辐射、热解等因素开始作用,导致解析与数值结果出现偏差,需根据此偏差修正给定可燃物着火时间解析预测结果.     

使用放热率计算总体辐射热流量的研究

本文发展了一个预测直喷式柴油机缸内总体辐射热流量的模型。该模型利用单区放热率所得资料，配合适当的碳粒形成和氧化的子模型，以计算辐射温度，燃烧区温度，碳粒浓度，碳粒发射率和总体辐射热流量等，计算结果与已发表的实验数据吻合。     

直喷式柴油机缸内热辐射多区(多维)模型的研究

以准维现象学多区喷雾燃烧模型和碳粒生成预测了模型为基础,建立了缸内空间辐射多区（多维）模型,并以Ｇ４１３５直喷式柴油机为研究对象,用蒙特卡洛（Ｍｏｎｔｅ－Ｃａｒｌｏ）法计算和分析了燃烧室壁面辐射热量的分布,结果表明,热流量分布规律和数值与柴油机缸内燃烧过程,有关试验结果相符。     

热管式热流计的开发研制

通过对传统热流计缺点的分析,研究了新型热管式热流计的结构尺寸和设计准则,并通过现场测试证实了此种热流计的应用可行性,图2参3     

马蹄形火焰玻璃熔窑燃烧空间流动与传热的数值模拟

对马蹄形火焰玻璃窑炉燃烧空间内的流动、燃烧及辐射传热等过程进行了数值模拟研究,得到了炉内燃烧空间的速度场、温度场、组分浓度分布及燃烧空间向玻璃液面传递的热流分布。探讨了燃烧空间入口的进气角度对炉内温度场和向玻璃面传递的热流的影响,模拟结果表明,当入口的进气角度在5°～10°之间时,传热效果较好。     

微细通道CO_2流动沸腾换热临界热流密度研究

CO2在微细通道内流动沸腾换热过程所具有的临界热流密度(CHF)对于其换热系数有着重要影响。根据国内外现有发表的公开文献的实验数据分析了质量流量、饱和温度、管径等对临界热流密度的影响,并对理论模型与试验数据进行误差分析。发现Bowring预测关联式对小于3 mm管径内临界热流密度预测精度较高,在30%误差范围内可以达到70%预测精度,Wojtan预测关联式具有较小的平均绝对误差。提出了今后CO2在微细通道内沸腾换热CHF的研究方向。     

热管式热流计的开发研制

通过对传统热流计缺点的分析,研究了新型热管式热流计的结构尺寸和设计准则,并通过现场测试证实了此种热流计的应用可行性。     

流速对非等温凝结表面Marangoni凝结换热特性的影响

在具有温度梯度的凝结表面上进行了水-酒精混合蒸气的Marangoni凝结的实验。研究了3种流速(V=2、4和6 m/s)对凝结表面上不同位置热流密度的影响。研究发现:流速对纯水蒸气和混合蒸气凝结时的表面温差和热流密度的影响是不同的。对纯水蒸气而言,流速增大后,表面温差和热流密度是增加的,并加剧了热流密度的分布不均(热流密度的相对差值在压力为31.2 kPa,流速2 m/s时为0.538,流速4 m/s时为0.6,流速6 m/s时为0.625)。对于混合蒸气,表面温差随流速的增加而减小,而热流密度增大很少(压力31.2 kPa,流速2 m/s时为0.186,4 m/s时为0.182,6m/s时为0.098)。     

夏玉米潜热通量的变化规律研究

针对生态系统的辐射收支、热量平衡和蒸发蒸腾分配对系统的水分转化和有效利用研究,利用波文比自动气象站观测了夏玉米在不同生育时期、不同天气情况下潜热通量的日变化、逐日变化以及逐月变化过程.结果表明,潜热通量日变化曲线是典型单峰型,潜热通量和太阳净辐射的逐日变化曲线、逐月变化曲线吻合,阴天潜热通量的峰值滞后于晴天和多云.     

Heat transfer in HCCI multi-zone modeling: Validation of a new wall heat flux correlation under motoring conditions

The present study focuses on the development and a preliminary validation of a heat transfer model for the estimation of wall heat flux in HCCI engines via multi-zone modeling. The multi-zone model describes heat flow between zones and to the combustion chamber wall. Mass, species and enthalpy transfer, which affect the temperature field within the combustion chamber, are also considered between zones, accounting for the convective heat transfer terms. The multi-zone heat transfer model presented herein has been developed for HCCI combustion simulation and although it has been used in the past, its validation was based on cylinder pressure data under firing conditions. In the present study a more accurate validation of the model is conducted. This is achieved by comparing the multi-zone model heat loss rate predictions to the corresponding predictions of a validated CFD code. The cases examined correspond to actual motoring cases, against which the CFD code has been validated in a previous work. Moreover, a sensitivity analysis is presented, to assess the effect of the zone configuration, i.e. zone thickness and number, on the predicted heat loss rate and temperature profiles. In addition, a comparison is made between the results obtained from the proposed heat flux correlation and one in which the temperature gradient at the wall is approximated via finite differences.     

Performance Evaluation of Two Heat Transfer Models of a Walking Beam Type Reheat Furnace

Two different heat transfer models for predicting the transient heat transfer characteristics of the slabs in a walking beam type reheat furnace are compared in this work. The prediction of heat flux on the slab surface and the temperature distribution inside the slab have been determined by considering thermal radiation in the furnace chamber and transient heat conduction in the slab. Both models have been compared for their accuracy and computational time. The furnace is modeled as an enclosure with a radiatively participating medium. In the first model, the three-dimensional (3D) transient heat conduction equation with a radiative heat flux boundary condition is solved using an in-house code. The radiative heat flux incident on the slab surface required in the boundary condition of the conduction code is calculated using the commercial software FLUENT. The second model uses entirely FLUENT along with a user-defined function, which has been developed to account for the movement of slabs. The results obtained from both models have a maximum temperature difference of 2.25%, whereas the computational time for the first model is 3 h and that for the second model is approximately 100 h.