土壤一维热湿传递实验研究与数值模拟

为了研究土壤中温度的变化对其水分迁移的影响,建立了土柱热湿传递实验装置,通过该实验装置测量出了土壤中温度与水分沿土柱长度方向的分布．实验结果表明,土壤中热量传递十分缓慢,近加热端处温度梯度大,且土壤传热过程中伴随着水分迁移;将水分传递分布沿土柱方向划分为3个区段,其中第一个区段水分传递的动力为温差,由于温差影响土水势导致加热端土壤的水分扩散,使得加热端土壤变得干燥,热阻增大,从而影响热量传递,进而影响了土壤中的温度分布．此外,将实验结果与由Philip水分通量方程的一维热湿传递模型计算结果进行了对比,二者差别较大．由此分析了两者误差存在的原因,指出由于模型自身的不足是造成误差的主要原因．     

有效湿渗透深度模型EMPD对建筑热湿耦合模拟的适用性研究

介绍了能耗模拟软件中使用最多的3种热湿耦合模型：有效湿渗透深度模型EMPD、热湿耦合传递模型HAMT以及有效湿容模型EC,分析了3种模型的公式基础及优劣。以南京地区办公室为例,使用能耗软件EnergyPlus作为计算平台,详细分析了EMPD模型对室内温湿度和全年能耗预测的准确度,比较了其与EC和HAMT的误差并分析了原因。研究结果表明,3种模型中EMPD在计算湿方面更接近作为参照标准的HAMT模型,尤其是在模拟夏季高温高湿情况下,误差小于5%,在计算能耗方面同样比EC模型更接近HAMT,误差小于8%,并且计算用时只有HAMT模型的几十至几百分之一,因此在需要兼顾计算精度和速度的情况下,可以选用EMPD模型进行建筑模拟。针对现有EMPD公式基础提出修改建议,以进一步提高计算精度。     

织物热湿传递性能及服装热湿舒适性评价的研究进展

综述了织物的热湿传递性能及服装热湿舒适性评价的各种研究方法并分析了各种方法的特征.将热湿传递性能研究分为单纯热湿传递和综合热湿传递,对服装热湿舒适性评价进行了讨论.从微气候参数评价方法、生理学评价方法、心理学评价方法及综合评价方法等方面进行了阐述;最后展望了织物的热湿传递性能及服装热湿舒适性研究方法的发展趋势.     

消防防护服热湿传递模型理论分析

根据此前研究,提出合理假设,利用有限差分法对织物能量方程、固相连续方程、气相扩散方程和皮肤生物传热方程分别进行求解,最终计算出人体皮肤二级烧伤时间,构建消防服多层复合织物与外界和皮肤间的热湿传递模型,为建立基于热防护性能测试仪(Thermal Protective Performance)的数字模拟测试体系奠定了理论基础。     

多层服装热湿传递特性的预测

利用出汗暖体假人“Walter”测试各层服装及不同服装组合在10℃、45％的温湿度环境下的热阻、湿阻，研究了多层服装系统的热阻值与各层服装热阻值算术和之间的关系及多层服装系统的湿阻值与各层服装湿阻值算术和之间的关系。研究结果表明，服装系统内各单件服装的有效热阻（或湿阻）或基本热阻（或湿阻）累加和可以用来预测服装系统的热阻（或湿阻）。     

极端热湿地区围护结构热湿耦合传递模型

极端热湿地区常年高温多雨,为了准确预测围护结构内的温度和湿度分布,模拟高温、高湿和高太阳辐射对围护结构的影响,建立了适用于极端热湿地区的围护结构热湿耦合传递模型,在边界条件中加入太阳辐射和雨水负荷对传热传湿的影响,考虑了随材料含湿量不断变化的材料物性参数。为了求解模型,提出了基于计算机软件COMSOL的模型求解方法,利用MATLAB计算方程组不断变化的系数,并确定了软件容差和网格的设置条件：相对容差推荐设定在0.001,绝对容差设定为0.000 1,网格按极细化划分。通过对比HAMSTAD标准实例验证了模型的准确性。     

多层墙体热湿耦合传递模型及验证

从非平衡热力学角度论证了多层墙体热湿耦合过程采用水蒸气分压力和温度作为驱动势的合理性。由于水蒸气分压力是含湿量和温度的函数,利用全微分思想,建立了多层墙体热湿耦合传递模型,该方法可避免Budaiwi方法在热湿耦合模型建立过程中采用的空气含湿量与相对湿度间的近似表达式,而且简化了方程系数,便于方程的求解。通过对多层墙体求解结果的对比,验证了该模型的有效性。     

围护结构热湿耦合传递模型及简便求解方法

为了预测围护结构内的温度和湿度分布,以连续变量,相对湿度和温度为驱动势,考虑热传递与湿传递之间的耦合作用,建立了围护结构热湿耦合传递非稳态模型,并提出了基于多物理场耦合仿真模拟软件COMSOL的热湿耦合传递模型简便求解方法。通过对比新建模型模拟结果与HAMSTAD标准验证实例,验证了模型及求解方法的准确性。     

直接接触式湿烟气余热回收热质传递数值研究

在Fluent软件中,基于欧拉-拉格朗日方法和自定义函数(UDF),构建了三维稳态模型,并在离散相模型(DPM)基础上,耦合欧拉壁膜模型(EWF)对冷凝室内湿烟气与喷淋液滴及周围壁面间的凝结传热进行数值模拟研究。研究结果表明,DPM与EWF耦合可以更精确地模拟湿烟气在冷凝室内的凝结换热;入口烟气流速越大,冷凝室高度越低,则出口烟气温度和出口烟气水蒸气体积分数越高,烟气换热效率越低,且变化幅度逐渐减缓;冷凝室高度越高,则壁面湿烟气凝结量越大,但随着入口烟气流速增大,冷凝室高度对凝结换热的影响逐渐减弱,换热效率提高幅度也明显减小。     

圆筒式织物热湿舒适仪仿真模拟研究

为推动织物热湿性能测试仪器的研究,利用仿真技术对出汗圆筒式仪器的出汗圆筒进行优化设计,分别研究了圆筒内部加热结构、外筒材料以及孔径大小的影响。发现利用竖直内筒加热的方式加热均匀且效率高,外筒材料选用筒可以使热传递的曲线更接近皮肤的热传递,外筒上分布的孔孔径越小,越有利于测试面温度的均匀分布。除此之外,还利用数值圆筒模型对织物在不同空气层厚度及环境情况下热湿传递进行了预测和分析。     

纳米流体流动传热性能的实验与模拟研究

为了研究高温冷却条件下,γ-Al2O3-PG90纳米流体作为冷却介质在一车用机油冷却器内的流动传热性能,采用三维k-ε湍流模型,应用块结构网格生成技巧,融合流固耦合研究方法和薄壳导热模型数值模拟了纳米流体的性能,进行了基液与纳米流体的性能对比计算,分析了纳米粒子体积分数对性能的影响,考察了纳米流体物性预测模型的普适性,并研究了将纳米流体视为单相流体进行性能分析的可行性,通过实验测试得到了性能数据.研究发现:与基液相比,纳米流体强化换热效果明显,流动阻力有所增加,随着纳米粒子体积分数的增加,传热性能提高,流动阻力增加,说明该物性预测模型不能普适,当纳米粒子体积分数大于3%时,将纳米流体视为单相流体的性能研究结果与实验数据偏差较大,可能原因是单相流体流动无法反映较多的粒子之间的相互作用.     

自然通风湿式冷却塔传热传质的三维数值分析

基于CFD软件Fluent和传热传质理论,建立了自然通风逆流湿式冷却塔空气三维运动控制方程、液相冷却水运动控制方程以及气水两相间传热传质的理论模型.采用标准k-ε湍流模型进行应力封闭,对塔内传热传质过程进行了三维数值计算.计算分析了塔内外空气的速度场、温度场和含湿量场,给出了塔内冷却水温度分布场,指出塔内雨区外侧部分区域空气和冷却水温度均低于环境干球温度,并指出进风口上沿存在纵向漩涡影响气水两相间的局部传热传质强度.计算了塔内各区冷却水蒸发量,给出塔内不同高度处淋水密度的径向分布曲线和塔内传热传质区的气水比分布场,指出传热传质主要发生在填料区.     

基于ANSYS CFX的反应炉燃烧传热数值模拟研究

运用Pro/e 5.0建立反应炉的参数化模型,利用CFD/CAE前处理器ICEM CFD对几何模型进行网格划分,最后在ANSYS CFX12.0中进行燃烧化学反应模拟.采用k-Epsilon模型来模拟湍流流动、涡耗散模型(EDM)模拟燃烧反应过程、离散传输模型模拟辐射传热等,计算得到:完全燃烧火焰形状为沿中心轴线方向传播且轮廓明显、炉内流动在两侧呈现较强的回流、中心形成射流;缺氧燃烧时,无明显火焰,但炉内温度场趋于均匀、流场与前者近似.这对炉内流动与反应过程的研究具有一定参考价值.     

Experimental and numerical investigations on convective heat transfer of dual piezoelectric fans

An investigation is performed to study the convective heat transfer performance under dual piezoelectric fans. Three main aspects are involved in the current study. Firstly, vibration tests for dual specific piezoelectric fans actuating at the first-mode resonant frequency are conducted to illustrate the influence roles of vibrating phase difference and fan-to-fan pitch on the piezoelectric fan vibration amplitude. Secondly, heat transfer measurements are made to compare the heat transfer among single fan, dual fans in-phase and dual fans out-of-phase. Thirdly, three-dimensional numerical simulations are conducted to reveal the influence mechanism of dual piezoelectric fans on heat transfer. The results show that, the vibrating phase difference of dual fans has nearly no influence on the displacement velocity and amplitude of piezoelectric fan related to single fan once the dimensionless pitch (P/W) is beyond 1.2. The dual piezoelectric fans produce nearly the same peak heat transfer coefficient as that of single fan case. Of particular is that the dual fans operating in-phase produce more favorable heat transfer than the dual fans operating out-of-phase, especially in the gap zone between dual fans. Due to the interaction between dual fans, the streaming flow induced by one vibrating fan suffers the action of sweeping flow of another vibrating fan when they operate out-of-phase. While for the dual fans operating in-phase, the streaming flows induced by vibrating fans merge together to form stronger wall jet flow in the region between two fans.     

钢板感应加热成形的实验分析和数值模拟

针对船体曲面板的感应加热成形方法,研究钢板感应加热的数值模拟模型,确定感应热源应用于钢板热应力成形技术的可行性,以及加热过程中的主要影响因素对于变形的影响规律.依据电磁场理论,基于ANSYS软件建立了钢板感应加热有限元模型,利用罗氏线圈测量加热过程中感应器的电流强度和频率,从而得到了数值计算时的电学参数,实验结果和数值模拟结果相吻合.结果表明:随着感应加热时间的延长,横向收缩变形增大,当感应器中的电流强度增大时横向收缩变形也增大,通过控制加热过程的电学参数和加热时间可以得到合理的变形要求.     

蜂窝状陶瓷蓄热体热交换过程的数值模拟

将蜂窝陶瓷蓄热器的热交换方程转化为无量纲量的微分方程．并进行了数值计算。结果表明,对于蜂窝陶瓷蓄热器．其热交换温度效率和热效率,主要受二个无量纲即两个物理量群(无量纲时间、无量纲程度)的约束。通过对这两个物理量群的分析可以得出影响蜂窝陶瓷蓄热器传热效果的各种物理因素。     

Development of experimental study on coupled heat and moisture transfer in porous building envelope

A new facility was presented which can expediently and cheaply measure the transient moisture content profile in multi-layer porous building envelope. Then, a common multi-layer porous building envelope was provided, which was constructed by cement mortar-red brick-cement plaster. With this kind of building envelope installed in the south wall, a well-controlled air-conditioning room was set up in Changsha, which is one of typical zones of hot and humid climate in China. And experiments were carried out to investigate the temperature and moisture distribution in multi-layer building envelope in summer, both in sunny day and rainy day. The results show that, the temperature and humidity at the interface between the brick and cement mortar are seriously affected by the changes of outdoor temperature and humidity, and the relative humidity at this interface keeps more than 80% for a long-term, which can easily trigger the growth of mould. The temperature and humidity at the interface between the brick and cement plaster change a little, and they are affected by the changes of indoor temperature and humidity. The temperature and humidity at the interface of the wall whose interior surface is affixed with a foam plastic wallpaper are generally higher than those of the wall without wallpaper. The heat transfer and moisture transfer in the envelope are coupled strongly.     

重力型热管散热器传热特性的实验研究

孙志坚，王立新，王岩，吴存真，岑可法选择水作为工质，通过确定蒸发段和冷凝段的结构尺寸，设计研制了电子器件重力型热管散热器，建立了其传热性能测试实验平台，测试了在不同散热功率、进口风温和进口风速下热源表面的温度，比较并分析了测试结果.研究表明,重力型热管散热器具有良好的散热性能，可满足较高热流密度电子器件的冷却要求.性能测试台是改进散热器设计的重要手段，测试系统风速、风温及散热功率稳定，能达到设计时所要求的精度，为进一步研究重力型热管散热器的传热性能提供了实验基础.     

内置折边扭带圆管内三维流动与传热数值模拟

为研究烟气在内置扭带管内流动和强化传热特性,以螺旋扭带管和折边扭带管为研究对象建立烟气流动与传热三维数值模型,模型中对近壁面采用增强壁面函数法,并考虑低雷诺数和旋转流对湍流黏度的影响。与圆管相比Re=2300～5000内螺旋扭带管Nu提高21%～24％;折边扭带管Nu提高25%～32％。折边扭带管流动阻力ΔP为12～57Pa,比螺旋扭带管ΔP增加10%～18％。折边扭带管传热和流动性能比φ为120%～126％。内置折边扭带管强化传热的原因是具有沿流向以折边长度为周期的增速和减速。