自然暴露下汽车座椅热负荷的数值模拟及试验

针对汽车内乘员热舒适性问题,为分析自然暴露下汽车舱内座椅的热负荷变化规律及其影响因素,首先在我国海南省琼海市湿热自然环境试验站对某款国产黑色轿车进行自然暴露试验,测试分析了1年内试验车辆内、外的热环境变化。采用热网格法对整车模型进行热负荷分析,仿真得到舱内座椅传热过程中各传热方式的热流量变化,并进一步研究了座椅表面材料特性、车窗玻璃、汽车停放环境等因素对座椅表面温度场的影响规律。结果表明:汽车座椅主要受太阳辐射作用而升温,升温机理依次为表面辐射、热传导和对流散热;合理改变座椅表面材料吸收率、汽车车窗玻璃的透射率和汽车的停放位置,可以有效降低汽车舱内车座椅的表面温度,从而改善其热负荷状况。     

微型客车概念设计阶段车身结构抗撞性分析

提出了应用车辆结构正面抗撞性的参数化模型进行微型客车概念设计的方法。分析了底部吸能结构的主要刚度参数的变化对乘员舱变形、车体减速度和底部吸能特性的影响,阐述了在概念设计阶段运用参数化模型控制底部吸能结构吸能特性及与乘员舱刚度参数的匹配,从而保证整车的正面抗撞性能。给出了微型客车概念设计阶段车身结构抗撞性设计指标、设计过程与方法,实现了通过参数化模型来快速确定正面碰撞时车身各部分的吸能指标,从而为详细结构设计提供重要依据。     

轿车车身NVH特性研究分析

车身结构与车室声腔模态分析是车身NVH特性研究的重要内容,识别车身系统模态对避免车身结构与声腔共振、降低车内噪声有着重要的意义。以某轿车车身为例,利用有限元法建立车身结构模型和车室声腔模型,分别进行模态分析计算,获得车身结构的模态频率和变形部位、空腔声学系统的声学模态频率和声压分布情况,为车身系统结构与声学优化设计提供依据。     

自然对流条件下两种垂直放置纵向翅片管传热特性的数值分析

采用数值计算的方法对垂直放置的封闭式纵向翅片管和开放式纵向翅片管自然对流条件下的传热特性进行研究,得到了在基管恒壁温条件下两种不同类型翅片管周围的温度场与速度场,及其散热量、金属热强度及自然对流换热系数.结果表明,封闭式纵向翅片管的散热量、金属热强度以及自然对流换热系数都要高于开放式翅片管.因此在结构参数一定时,封闭式纵向翅片管要优于开放式翅片管.     

地铁车厢热环境下乘员热舒适及人体温度影响因素研究

采用现场实测和问卷调研的方式对地铁车厢的热环境参数及乘员的主观热感觉进行了调研,分析了车厢热环境参数对地铁乘员热舒适的影响.引入二节点模型对地铁空调车厢乘员的核心温度和皮肤温度进行建模,采用有限差分法在时间单元内对耦合的非线性常微分方程组进行离散并利用MATLAB软件编程迭代求解.将实测的1 070组实验数据与计算结果与进行对比.结果发现,二节点模型对地铁空调车厢人体温度的预测精度较高,可用于分析在车厢环境下的人体温度影响因素.人体特征与空调车厢热环境参数共同决定了人体温度的变化,且各因素的影响能力由大至小分别为环境温度、平均辐射温度、人体代谢率、服装热阻、相对湿度和风速.计算方法和主要结论可为地铁空调车厢乘员热舒适研究提供理论参考.     

降温方式对乘用车舱体内热舒适性影响的研究

乘用车舱内的热环境对驾驶员和乘客的身心状态有明显影响,而降温是提升夏季乘用车舱体内热舒适性的主要手段。文章以家用轿车为实验研究用车,采用现场测试和数值模拟相结合的方法,对比研究了开窗降温和空调制冷两种降温方式对汽车乘员舱内部热环境和热舒适性的影响。结果表明:采用开窗降温方式,舱内环境平均温降约为8℃,降温过程前20 min舱内温度变化较为明显;采用空调降温方式,舱内环境平均温降约为13℃,降温整体效果好于开窗降温;利用计算流体力学软件模拟的空调制冷结果与实验数据吻合较好,说明使用空调进行降温效果明显。     

蓄热式室内游泳池的热负荷分析与计算

现今运行的直接加热的室内游泳池多使用燃煤锅炉,结果造成环境污染,若使用电锅炉,则造成电网峰谷差增大.解决这一矛盾的较合理的方法是使用电锅炉蓄热的方式.蓄热式室内游泳池的热负荷是热系统设计的基础,热负荷的分析计算也是其经济运行的要求.通过分析蓄热式室内游泳池的热负荷构成,将其划分为开放释热和关闭蓄热两个时段.其中开放释热时段包括池水系统热负荷、运行设备的散热损失、通风系统热负荷、围护构件的热损失、淋浴室的热负荷与人体散热量计算等;而关闭蓄热时段热负荷主要由三部分构成,即池面的蒸发散热、池面与室内空气的对流散热以及池壁的导热.文章分别给出了每一时段的各项热负荷计算公式.     

机载雷达舱瞬态温度场的数值模拟

针对机载雷达舱瞬态温度场的分析与计算问题,引入壁面热流函数,简化了雷达舱外复杂的热边界条件,针对雷达舱内电子设备热物性参数的不确定性,提出了一种简化的工程计算方法.分析了雷达舱内辐射-导热-对流耦合换热作用,建立了雷达舱动态热平衡方程,在结合雷达舱环控系统的基础上,采用蒙特卡罗法求解舱内设备之间的辐射换热,采用热网络法求解雷达舱内的耦合换热,获得了雷达舱内的瞬态温度场,分析了不同初始状态及飞行工况对雷达舱瞬态温度场的影响,为机载雷达舱设计及相关研究提供了重要依据.     

基于座椅拉拽安全性能的车身结构改进设计

为了使汽车在前期概念设计阶段的乘员安全保护性能得到很好的控制和优化,通过引入座椅拉拽安全法规对车身座椅固定点强度性能进行了分析。以某乘用车白车身结构为研究对象,基于座椅拉拽工况对车身强度进行评估及优化设计,并最终进行实车台架验证。优化后的车身结构未发生焊点及钣金开裂,表明基于座椅拉拽安全性能的车身结构强度分析具有很好的可靠性和适用性。     

四座敞篷轿车的座舱流场特性仿真分析及改进

采用计算机流体力学对某双门四座敞篷轿车流场进行了数值模拟,研究发现敞篷轿车特殊的车身造型导致气流在前挡风玻璃后缘处分离,并在座舱内产生一对大尺度涡流和多个小尺度涡流.通过对比不同车速下敞篷轿车流场发现,随着车速的提升,由于舱内负压的增加,车身两侧气流向内弯曲的趋势明显,座舱中间区域的逆向回流范围变大.车辆在低速行驶时,座舱流场环境良好;车辆中高速行驶时,后排乘员头部两侧受车身两侧气流和逆向回流的影响较大.通过在头枕后方增加适当高度挡风板,可有效改善后排头部附近的流场环境,但导致了车辆风阻系数的增加;将后背高度提升至220mm时,后排座舱两侧气流和回流速度明显下降,整车风阻系数没有增加.     

玻璃幕墙传热系数计算方法及工程应用

在研究玻璃幕墙热传递特点的基础上,基于一维稳态热传导理论,以中空玻璃为例建立了玻璃系统传热系数计算模型;基于二维稳态热传导理论和有限单元法,采用三节点三角形单元对二维温度场进行了离散,推导了单元热传导矩阵和温度载荷列阵,并推导了热对流、热流密度、辐射以及各种边界条件耦合作用下对单元热传导矩阵和温度载荷列阵的修正公式,建立了玻璃幕墙框及附加线传热系数计算模型。利用Visual C++和ObjectARX对AutoCAD进行了二次开发,研发了玻璃幕墙传热系数计算软件TJCW,并通过算例与LBNL系列软件计算结果进行比较,验证了所编软件的正确性和有效性。最后对某工程实例中玻璃幕墙传热系数进行了节能验算。研究结果表明:建立的传热系数计算模型能够正确的计算玻璃幕墙传热系数,基于该计算模型开发出的软件能够应用于实际工程的节能分析和计算中。     

电力电子装置强风散热模型简化方法及应用

为了提高热设计的设计效率,基于热传导、流体换热、流体力学理论,对典型强迫风冷散热系统进行精确建模,对精确模型进行简化方法的研究. 使用该简化热模型,可以对强迫风冷散热系统进行快速、准确的设计. 采用该简化热模型设计的380 V/50 kVar SiC-MOSFET静止无功补偿器（SVG）的工业化样机,散热器表面温升误差为4.1 ℃（满载条件）,满足工程化设计的要求.     

全氧燃烧高铝玻璃熔窑三维数值工程仿真

基于Ansys Fluent 19.2软件采用玻璃液面与火焰空间底部双向热耦合方式进行三维联合建模,对日拉引量为100 t/d的全氧燃烧浮法高铝玻璃熔窑的玻璃池窑与火焰空间进行数值工程仿真,考察入口预设配合料堆长度对耦合区温度连续性的影响,提出基于3D流场的澄清因子计算公式. 结果表明：在8次热耦合迭代后,温度和热流残差趋于稳定,玻璃液与火焰空间进行热交换部分的热流分布与火焰空间底面温度分布相对应,火焰空间温度场在玻璃液产生了不对称的横向对流;预设6.6 m料堆长度的温度曲线具有最好的连续性,该试探性计算提供了判断玻璃配合料山长度的新方法;计算得到热耦合与非热耦合的澄清因子分别为4.6425、4.8279,表明常规非热耦合计算高估了池窑的澄清能力.     

大口径光学透镜瞬态温度场模拟

为考察热辐射效应对光学元件稳、瞬态温度场的影响,给出了考虑辐射和导热耦合换热情况下复杂几何结构光学透镜稳、瞬态热特性的适体坐标下离散坐标法.对喷管形和圆柱形介质进行计算并与其他方法比较表明,建立的适体坐标系下辐射与导热耦合换热计算方法精度较好.对两端为球缺中间为圆柱的大口径透镜内的辐射与导热耦合换热过程进行了数值模拟.计算结果表明,为了精确地预测半透明介质如透镜内的温度分布,应该考虑辐射与导热耦合作用,且应当考虑介质的光谱特性.     

溴化锂储热储冷系统

为了促进工业中低温余热的利用,设计一种新型的余热回收利用装置——溴化锂储热储冷系统.该系统结构简单,余热利用率高,可以对60 ℃左右的低温工业余热进行收集并加以储存,储存的潜能可以转化成热能,或者在转化成热能的同时产生冷能,这是传统的蓄能技术所不具备的.通过计算分析输出温度、热源温度、溶液质量分数及冷却水温度对系统热效率的影响.结果表明,随着输出温度和冷却水温度的升高,系统热效率下降,而提高热源温度和发生器溶液最终质量分数可以提高系统的热效率.     

南方建筑非透明围护结构热工与节能设计

如何兼顾冬夏两季建筑供暖空调负荷和能耗,保证室内热环境质量,确定最适宜的热工特性,是长期困扰中国南方建筑围护结构热工与节能设计的难点。通过对夏热冬冷和夏热冬暖地区建筑在采暖、空调与自然通风条件下动态热过程的分析,研究了这一地区围护结构热特性与能耗的制约关系,以及对室内热环境与建筑热稳定性的作用机理。在兼顾冬季保温与夏季隔热的情况下,将建筑全年能耗作为控制目标,从室内热环境质量、节能效果、围护结构的安全性、可靠性、经济性和实用性等角度评价目前所采用的围护结构节能技术存在的问题,提出一种适宜南方气候的建筑围护结构热特性指标及构造形式。     

汽车空调冷负荷计算研究

从汽车的动态传热实际过程出发,应用冷负荷传送函数计算方法,对汽车空调的冷负荷的各项组成进行分析计算并编制出计算机程序,通过实例计算得出的结果与实测结果基本相符。     

汽车空调系统仿真体系研究

汽车空调系统仿真为汽车空调的设计、性能分析及评价提供了先进的分析计算工具.从计算模型的角度介绍了汽车空调系统的仿真体系,仿真体系主要包括热负荷数据库、汽车空调系统仿真模型、舒适度计算模型、车室内流场及温度场计算模型、汽车整车空调系统仿真模型等五部分模型.     

精密数控立式静压圆台磨床热特性分析

通过建立高精密数控立式静压圆台磨床的有限元模型,进行磨床热源分析,研究了各热源发热量的计算方法,进行了温度场分析求解、热结构耦合分析,得到了立式磨床的热特性、热变形误差。通过机床热变形对精度的影响计算分析,提出发热量控制、优化机床结构、减少热误差措施。     

高速电主轴单元的热态特性分析

由于电主轴系统高速运转时,产生大量的热,并导致热变形,本文基于ANSYS对高速电主轴单元的热态特性进行分析。文中采用有限元法对高速电主轴系统模型进行建模,并计算了电主轴系统的发热量及各部位热对流,通过ANSYS进行分析,得到了高速电主轴单元的温度分布、主轴端部的轴向和径向偏移量及位移图。从热态性能中可以分析得出热感应预载荷,并计算得出相应的强度和临界速度。同时研究发现,为了获得更多的预载荷,应该考虑热感应预载荷的影响。