家用冰箱内传热的非稳态数值研究

本文针对家用冰箱生非稳态传热的特点,用二维简化模型进行数值模拟并把导数、对流和辐射作为一个整体进行耦合求解,得到了箱内伟为规律及辐射换的影响。     

稳态条件下PN结器件一维模型的数值分析

在半导体器件理论的基础上,对一维PN结器件模型的方程组进行线性化,并求出其数值解,为分析稳态条件下PN结器件一维模型提供了一种新的数值解法.     

浅埋地下建筑围护结构传热过程模拟研究

目前地下建筑传热设计的规范和研究中较少考虑地表温度的动态变化,导致结果误差较大,因此寻求一种简便准确的地下建筑传热计算方法是十分必要的。文章提出将室外温度取实际室外地表温度逐时值,建立了地下建筑围护的三维非稳态传热模型,并以济南市某地下建筑为例,应用有限差分法分析地下建筑热流及温度场变化等传热特性,同时比较了现有3种常见的研究方法。结果表明：现有3种研究方法所得热流计算结果与实际温度相比均存在>10%的误差;所提方法的计算误差可减少至6.28%,可以更有效地反映地下建筑传热特性,具有更高的准确性。     

埋地热油管道停输三维非稳态传热过程的数值模拟

针对埋地热油管道停输过程进行研究,结合有限差分法和有限容积法建立埋地热油管道正常运行及停输过程的非稳态传热模型,考虑了管道正常运行及停输过程中管内原油粘度,密度,比热,导热系数随温度的变化关系,同时考虑了停输过程原油凝固潜热对温降的影响,地表温度采用周期性边界条件,数值模拟了埋地热油管道运行至第二年3月末停输温降过程。研究表明,随着停输时间的延长,管道沿线各截面处管内原油固化过程各异且土壤温度场变化明显,确定合理停输时间,为管道安全启动提供理论指导。     

一维稳态流非饱和土渗透系数垂直分布模型及其线性简化

渗透系数是控制地下水流动的重要参数,对渗透系数的空间分布规律进行研究具有重要的意义。基于Gardner模型获取了一维稳态流非饱和土渗透系数沿垂直分布模型,该模型用指数函数描述,受饱和渗透系数和无量纲的深度与流动率等因素的控制;该模型表明一维稳态流条件下均质典型土类的渗透系数其沿垂直方向变化趋势主要受比流量与饱和渗流系数的负数值二者之间的相对大小影响。分别采用泰勒级数方法和以地下水位处及地表处的渗透系数作为控制条件方法对一维稳态流非饱和土渗透系数沿垂直分布模型进行线性近似简化。采用泰勒级数方法获取的简化模型其计算误差随无量纲的深度增大而增大。简化后的模型具有形式简单、参数少等特点。通过算例对比简化模型与原模型的差异,计算结果表明:采用以地下水位处及地表处的渗透系数作为控制条件的方法进行线性近似简化的模型计算误差比采用泰勒级数方法获得的线性近似简化模型的计算误差小。     

步长和差分格式对一维非稳态导热数值计算的影响

以一个一维非稳态导热问题为例，研究了不同的步长和差分格式对计算结果的影响。研究表明：空间步长不能选得过大，否则会使得网格数较少，计算误差增加；空间步长一定时，计算结果随傅立叶数变化而波动，且波动幅度因空间步长的增加而加剧；空间步长大时，从显式格式、Crank-Nicolson格式到全隐格式的计算精确度逐渐变差。另外，显式格式计算结果的合理性较强依赖于傅立叶数的取值；Crank-Nicolson格式只在空间步长较大时，才显示出这种依赖性；而全隐格式没有此类问题。     

计算参数对一维瞬态传热级数解收敛速度的影响

讨论了一维瞬态传热温度场的级数解的收敛速度问题,探寻主要计算参数对级数解收敛速度的影响规律。通过对级数解的数值计算发现傅立叶准则和毕渥准则对级数解的收敛速度有显著的影响。随着傅立叶准则数增大,级数解的收敛速度加快;随着毕渥准则数减少,级数解的收敛速度加快。在应用级数解计算瞬态温度场的过程中,选择合适的级数项数是得到正确结果的关键。     

竖直埋地热力管道非稳态传热大地热阻的计算

通过对竖直埋地热力管道非稳态传热机理的详尽分析表明，用线热源解计算大地热阻这一目前广为应用的方法，由于与实际情况相差较远，会产生较大的误差。据此，针对竖直埋地热力管道传热过程的特点，采用更为接近实际情况的模型，对其非稳态导热进行了分析计算，并给出了一个新的大地热阻计算公式。     

水泥回转窑燃烧及传热的一维数学模型

建立了一种易于在线运行、综合考虑燃料性质与生产工况的水泥回转窑燃烧模型,火焰长度与窑皮长度相关联,燃烧热量分布则满足指数函数,结合传热、料层运动和矿物化学反应模型,构建了完整的水泥回转窑一维数学模型。在Matlab软件上采用后向差分方法求解,并与公开发表的数据进行对比,预测结果相对误差基本在5%以内,从而验证了模型的准确性。而且,进一步对国内某2 500t/d水泥回转窑进行了模拟预测,出窑气体温度1 117 K,料层温度1 716K,物料停留时间1 521s,熟料C3S、C2S、C3A、C4AF、f-CaO质量分数分别为59.0%、18.3%、8.1%、10.9%、0.6%,这与实际测试结果基本一致。     

Zonal method solution of radiative heat transfer in a one-dimensional long roller-hearth furnace in CSP

A radiative heat transfer mathematical model for a one-dimensional long furnace was set up in a through-type roller-hearth furnace （TTRHF） in compact strip production （CSP）. To accurately predict the heat exchange in the furnace, modeling of the complex gas energy-balance equation in volume zones was considered, and the heat transfer model of heating slabs and wall lines was coupled with the radiative heat transfer model to identify the surface zonal temperature. With numerical simulation, the temperature fields of gas, slabs, and wall lines in the furnace under one typical working condition were carefully accounted and analyzed. The fundamental theory for analyzing the thermal process in TI＇RI-IF was provided.     

基于连续退火炉数学模型的炉温优化策略

在带钢连续退火炉中带温对炉温的响应具有严重的非线性和滞后性,针对该问题,基于带钢连续退火炉热过程的数学模型，开发了一套开放式连续退火炉炉温优化计算机数值仿真系统，系统包括炉温启发式优化策略及其算法，该算法主要由滚动优化和启发式参数调整规则构成.通过数值仿真研究，表明该算法具有线性收敛特性，带钢的目标温度与带钢的计算温度十分接近，间接证明了该算法的正确可靠性.     

基于差分神经网络的热处理炉钢板温度预报研究

针对热处理炉钢板温度模型建立困难、准确性差等问题,采用差分进化算法与神经网络相结合的方法,建立了基于差分神经网络的热处理炉钢板温度预报模型。结果显示了该钢板温度预报模型具有较高的精度。     

U型垂直埋管非稳态换热的数值模拟与研究

采用有限容积法,使用计算流体力学软件对有效换热长度为120m的单U型地埋管进行三维建模和非稳态数值模拟。在考虑U型地埋管管壁热阻的情况下,分析了单U型地埋管不同土壤初始温度及不同进口流速对地埋管持续运行及间歇运行三个月的换热性能和热响应的影响。模拟分析结果表明:相同的土壤初始温度下,随着流速增大单位井深换热量和出口温度均增大;流速对出口温度的影响比土壤初始温度对出口温度的影响大;间歇运行期间平均单位井深换热量比连续运行大0.7W/m。     

基于遗传算法的蓄热式镁还原炉温度控制优化

蓄热式镁还原炉是复杂的受控对象,其中温度是最主要的影响因素.为了满足系统要求,改善控制系统性能,利用遗传算法优化PID控制器的三个参数,使其温度达到最佳性能指标.仿真试验结果表明,采用此算法改善了蓄热式镁还原炉温度控制系统的性能,增强了蓄热式镁还原炉中温度调节的平滑性,提高了原料在此系统上的利用效率,节省了常规能源.     

Mathematical Model on heat transfer of water—cooling steel—stick bottom electrode of DC electric arc furnace

For predicting and controlling the melted depth of bottom electrode during the process of steelmaking,the water-cooling steel stick electrode is taken as an example.to analyze the process of heat transfer,then 3D mathematical model by control capacity method is built.At the same time,the measurement on the melted depth of bottom electrode is conducted which verified the correctness of the built mathematical model.On the base of verification,all kinds of key parameters are calculated through the application and a series of results are simulated.Finally,the optimum parameters are found and the service life of bottom electrode is prolonged.     

应用熵权-TOPSIS法的加热炉炉温在线设定模型

为解决加热炉中同时存在多块状态不同的板坯而导致加热策略不同的问题,针对每个板坯的实时情况,以单个炉区为研究对象,结合熵权法和TOPSIS法的中间过程,提出一种熵权-TOPSIS法.引入特殊钢种等级概念,对不同的钢种进行量化处理,并将其与板坯温差、当前位置和板坯厚度共同作为评价指标;结合熵权法对评价指标差异性的要求和TOPSIS法对样本方案的加权方法,把客观熵权作为TOPSIS法计算贴近度的权值,归一化后得到最终的板坯综合权重,利用此权重对控制段炉温进行最终设定.分别数值模拟了固定数值模型与熵权-TOPSIS模型,对比结果表明:与固定权值模型相比,使用本模型后,板坯平均温差下降了5.05℃,最大温差下降了7.77℃.炉温平均波动值减小了8.98℃.     

基于STM32的管式热处理炉温控制系统设计

热处理炉温控制的好坏将直接影响到热处理产品的质量。在管式热处理炉设备的改造中,设计了一套基于STM32的炉温控制系统。系统采用STM32F103C8T6微处理器为下位机、中达优控触摸屏为上位机、K型热电偶温度传感器和Max31855温度转换模块。上位机负责设定温度、显示温度、显示温控曲线。下位机根据设定的温度利用增量式PID控制算法对炉温进行控制。实验结果表明,热处理炉温稳定在设定温度(800±1)℃,上位机触摸屏可精确地显示温度值与温控曲线变化趋势。整套控制系统满足管式热处理炉温的控制要求。     

长一维直通式辊底加热炉内传热数学模型研究

通过分析ＣＳＰ工艺中直通式辊底加热炉的热工及结构特性,采用地建立炉内辐射换热数学模型,与加热炉内连铸坯及炉衬的一维导热方程相耦合,建立长一维直通式辊底加热炉炉内传数学模型,通过对数注解,研究分析了不同的薄板坯移动速度及 种对加热炉炉内温度分布的影响。     

Near ground air temperature calculation model based on heat transfer of vertical turbulent and horizontal air flow

In order to calculate the air temperature of the near surface layer in urban environment, the surface layer air was divided into several sections in the vertical direction, and some energy balance equations were developed for each air layer, in which the heat exchange due to vertical turbulence and horizontal air flow was taken into account. Then, the vertical temperature distribution of the surface layer air was obtained through the coupled calculation using the energy balance equations of underlying surfaces and building walls. Moreover, the measured air temperatures in a small area (with a horizontal scale of less than 500 m) and a large area (with a horizontal scale of more than 1 000 m) in Guangzhou in summer were used to validate the proposed model. The calculated results accord well with the measured ones, with a maximum relative error of 4.18%. It is thus concluded that the proposed model is a high-accuracy method to theoretically analyze the urban heat island and the thermal environment.