基于ANSYS的冷却水与混凝土之间对流换热模拟方法

热流耦合算法计算含有冷却水管的大体积混凝土温度场时,无需在水管处细化网格,网格划分方便,且可精细模拟水温的沿程温升及水管附近混凝土温度场,但需逐对耦合流体单元的附加节点与同一位置的混凝土节点来模拟冷却水与混凝土之间的对流换热,比较麻烦。对此,特描述了热流耦合算法模拟冷却水与混凝土之间对流换热的本质,并提出了一种新的方法来模拟冷却水与混凝土之间的对流换热,即用nummrg,all命令代替耦合来模拟冷却水与混凝土之间的对流换热。实例应用结果表明,新方法与传统耦合方法的计算结果相差不超过2%,由此验证了新方法可行、正确,为热流耦合算法在实际工程中的应用提供了参考。     

含有冷却水管混凝土结构温度场的三维仿真分析

研究了水管冷却混凝土结构温度场的三维仿真计算方法，并将子结构技术应用到温度场的计算中，算例表明，该方法对于含有大量冷却水管混凝土结构的温度场精确求解问题是可行和有效的。     

混凝土闸墩施工期冷却水管温控防裂效果分析

针对闸墩大体积混凝土结构施工期或运行期易开裂而影响施工质量,基于燕山水库工程闸墩混凝土结构施工方案和现场环境资料,仿真计算了温度场和应力场施工期和施工后期全过程的冷却水管方案设计.仿真结果和现场实测结果表明,该措施设计与实施有效可行.     

基于Matlab的混凝土平面温度自应力差分解法

针对传统的混凝土温度应力计算方法存在的不足,采用基于Matlab的混凝土平面温度自应力的差分解法,对大体积混凝土平面温度自应力进行仿真计算,即依据混凝土热传导方程及其边界控制条件,在构建混凝土平面温度场求解模型的基础上,考虑温度自应力的计算模型,建立温度自应力的差分计算格式,利用Matlab的编程与可视化功能,对工程实例中的大体积混凝土温度自应力进行仿真计算,并与有限元计算结果进行比较。结果表明,该算法计算结果与有限元计算结果一致,精度可满足工程需要,且可对温度场及温度自应力进行可视化的实时输出,为大体积混凝土施工与仿真计算提供了参考。     

基于沸腾模型的内燃机缸盖多场耦合传热

通过车用天然气发动机,建立了包括冷却水腔内流动沸腾传热、气缸盖内固体导热及缸内进排气燃烧在内的多场耦合仿真系统.采用直接耦合算法进行气缸盖固体区域与冷却水腔流体区域流固耦合仿真,采用顺序映射的方式进行缸内燃气区域与流固区域多场耦合仿真.通过CFD软件中UDF功能嵌入合适的单相沸腾传热模型对缸盖水腔内传热进行分析计算,并在此基础上结合试验测量结果,对比分析发动机在不同冷却水温度与不同冷却系统压力下缸盖温度场变化趋势.研究表明:多场耦合仿真系统可以解决缸盖传热边界不易给定的难题,能够更真实准确地描述出缸盖复杂传热过程,且考虑沸腾传热因素后有助于提高在不同冷却条件下缸盖热关键区域温度场的计算精度.     

基于Matlab的大体积混凝土温度场差分算法及应用

根据混凝土热传导方程,利用差分算法建立了混凝土内部与边界的差分格式,并利用Matlab的编程和可视化功能,对闸底板大体积混凝土浇筑21 d的温度场进行了仿真计算。通过与实测值对比分析表明,该算法的计算精度可满足工程需要,且可将混凝土温度场分布进行可视化输出。     

基于人工蜂群算法的大体积混凝土温度场参数反演

针对传统混凝土热学参数反分析计算量大、计算效率不高等特点,将人工蜂群算法引入到混凝土温度场计算中,提出基于该算法的反分析法,通过室内二期通水冷却试验,对通水冷却过程中大体积混凝土试件的导温系数及表面散热系数进行反演分析,并利用反演参数结果进行温度场反馈分析。结果表明,人工蜂群算法在温度场参数反演中具有很好的适用性,有效地提高了温度场参数反演的效率。     

某中速柴油机冷却液流动及流固耦合传热计算分析

为获得直观的流场和温度场数据,对某16缸中速柴油机建立了完整的冷却水三维模型,采用FLUENT流体计算软件对其进行了绝热CFD计算分析,得到了冷却水流速、压力等数据。考虑到各缸冷却水套为并列排布方式,各缸之间相对独立,建立了单缸的缸盖-缸套-冷却水耦合传热模型,对其进行了缸盖-缸套-冷却水耦合传热仿真,获得了各部件比较精确直观的温度场分布。结果表明:仿真结果与实测数据吻合较好,从而为柴油机冷却水套的优化设计提供了依据。     

用耦合法分析研究发动机的稳态传热

利用FLUENT分析软件对发动机的稳态传热进行了仿真模拟。以所建立的某柴油机耦合传热系统为例进行了仿真计算,得到了耦合系统(活塞、缸套、冷却水套)的温度场等相关信息。计算结果表明,用耦合法模拟柴油机活塞组、缸套和冷却水之间的稳态传热是可行的。     

通水冷却对碾压混凝土消力池温度应力的影响

针对碾压混凝土施工普遍存在的温度裂缝问题,以某水利枢纽工程碾压混凝土消力池为例,采用三维有限元浮动网格法对其全过程温度场和应力场进行仿真研究,计算过程中考虑了冷却水管间距、通水水温、通水时间、混凝土水化热温升及弹性模量等对消力池温度场和应力场的影响,对比分析了不同方案的温度及应力变化规律。结果表明,施工期对高温季节浇筑混凝土埋设冷却水管进行通水冷却,可将最高温度降低4～6℃,最大温度应力降低0.38～0.47MPa,通水冷却效果明显;在不改变通水时间和通水水温的条件下,冷却水管水平间距减小0.5m,可将基础混凝土最高温度降低0.6℃左右,最大温度应力降低0.11～0.13 MPa;在不改变通水时间和冷却水管间距的条件下,混凝土大层浇筑完毕通3d10℃的制冷水、7d14℃的制冷水和20d的河水相比单一的通30d河水,可将基础弱约束区混凝土最高温度降低1.5℃左右,最大温度应力降低0.3MPa左右。     

基于Comsol Multiphysics的通水冷却热流耦合数值分析

当前针对大体积混凝土通水冷却热流耦合问题的数值分析还存在许多不足，面临着简化较多、精细模拟十分困难的局面。为此，基于Comsol Multiphysics多场耦合有限元软件中的流体流动模块和传热模块，进行了通水冷却热流耦合精细化数值分析，将计算结果与理论解、通水冷却等效算法进行对比，验证了Comsol耦合精细化算法的正确性和可行性。结果表明，Comsol耦合精细化算法在模拟水管沿程温度变化和水管附近的温度值变化方面比等效算法更加精确，更能体现真实的温度梯度，为后续的热应力分析奠定了基础。     

基于ANSYS的大体积混凝土温度应力 计算程序开发研究

通过对ANSYS有限元计算软件进行二次开发,实现了对大体积混凝土结构施工期与运行期温度场、应力场的仿真模拟。该计算程序可考虑实际工程中的各种荷载和边界条件,具有计算效率高、通用性好的特点。利用本程序对某碾压混凝土重力坝28号非溢流坝段的施工与运行过程进行了完整的数值仿真计算,计算结果表明本程序能很好地模拟大体积混凝土结构施工期和运行期的温度场和应力场     

截面形状改进设计对缸盖鼻梁区沸腾传热的影响

针对高强化柴油机气缸盖排气门鼻梁区严重的热负荷问题,考虑到不同截面形状沸腾管冷却效果的差异性,在将气缸盖鼻梁区水腔截面结构分别简化为T形、矩形加V形及矩形加半圆形等基础上,对其截面进行了改进设计.采用气、液两相流沸腾传热计算模型,对截面形状改进前、后鼻梁区结构与冷却水腔所组成的流固耦合传热系统进行了仿真计算,计算结果与气缸盖温度场试验结果具有较好的一致性.在此基础上,采用试验设计方法,研究了截面形状改进前、后冷却水进口速度和温度对鼻梁区最高温度的影响.结果表明:截面形状改进后冷却水进口速度和温度对鼻梁区最高温度也具有重要影响;当冷却水进口速度最小或温度最大时,改进后3种截面形状都更有利于鼻梁区的沸腾冷却;改进后在相同的进口速度或温度条件下T形截面形状流道鼻梁区最高温度始终小于改进前.     

基于改进鲸鱼优化算法的大体积混凝土热学参数反演

为提高混凝土热学参数反演分析时的计算效率和精度,引入Logistic映射和惯性权重对鲸鱼优化算法进行改进,并结合有限元仿真计算,提出一种基于改进鲸鱼优化算法的混凝土热学参数反演分析方法。结合上海ZJH泵闸工程开展现场非绝热温升试验,采用该方法对大体积混凝土试块的导温系数和表面散热系数进行了反演分析,并与粒子群算法反演结果进行比较。结果表明,改进鲸鱼优化算法在计算精度及迭代效率方面均较粒子群算法有明显提高,该算法在求解混凝土热学参数反演问题方面具有可行性和有效性,能够满足工程精度要求。     

基于改进蚁群算法的混凝土坝热学参数反演

鉴于混凝土坝温度场仿真演算中通过试验得到的温度参数与实际参数相差较大,且传统温度场反分析算法计算量很大,计算效率低下,引进人工蚁群算法(ACA)并将其优化,利用优化后的算法对混凝土坝热学参数进行反分析,基于反演参数,用有限元方法对其温度场进行正演算,对比所得结果与监测数据真实值的差异,发现两者拟合程度较高,说明改进的ACA算法在大坝混凝土热力学参数反分析中具有较好的适应性。     

某柴油机缸盖热负荷的流固耦合计算分析研究

分别建立了柴油机缸盖和冷却水道模型,在Workbench的环境下,运用CFD与FEA耦合计算的方法,对额定工况下的缸盖温度场进行计算分析。计算结果表明:缸盖的最高温度为602K;耦合计算的方法更符合柴油机的实际传热情况;在柴油机额定工况下,冷却水的冷却情况以及缸盖的最高温度符合要求。经硬度塞测试数据对比可知:仿真结果真实可信,可以为柴油机热负荷分析和柴油机改进设计提供理论指导和依据。     

发动机冷却系统流固耦合稳态传热三维数值仿真

为解决发动机传热计算时冷却水与缸套、机体之间的流动与传热耦合边界问题，建立了发动机活塞组-缸套-冷却水-机体三维流固耦合系统，并利用有限元分析软件的流固耦合计算功能，把单个零件的传热外边界条件处理成内边界，使得传热仿真更合理更简单。以某增压柴油机为例，用有限元分析软件ANSYS对建立的三维流固耦合模型进行了稳态传热数值仿真，得到了耦合系统的温度场和流场云图。与标定工况下活塞和缸套的温度场测量数据进行了对比分析，结果表明：仿真结果与实测数据吻合较好，误差控制在8％以内。由此说明应用流固耦合仿真方法可以较好地模拟发动机稳态传热。     

太阳辐射对混凝土结构温度应力的影响

根据太阳辐射和气温的日变化规律,采用二维有限元方法建立了混凝土浇筑模型,仿真分析了大体积混凝土结构施工期和运行期的温度场和温度应力分布情况。结果表明,考虑太阳辐射和气温变化后,混凝土温度和应力均有明显增加,从而导致混凝土开裂的几率增大,因此在实际施工计算混凝土温度场和温度应力时应考虑太阳辐射的影响。     

流固耦合仿真技术在发动机稳态传热计算中的应用

为解决发动机传热研究中冷却水与缸套、机体之间的流动与传热问题,将有限元软件中提供的流固耦合仿真技术应用到发动机稳态传热计算中。建立了发动机活塞组-缸套-冷却水-机体流固耦合传热模型,该模型既包括了固体与固体之间的接触传热,也包括了流体与固体之间的耦合传热。同时,零件之间的传热边界条件也变得既简单又合理。以某型号柴油机为例进行了有限元仿真计算,并与活塞和缸套的温度场测量数据进行了对比分析。结果表明：仿真结果与试验测量数据误差较小,应用流固耦合仿真方法可以较好的模拟发动机稳态传热状态。     

大体积混凝土工程温度场及应力场仿真分析

以指数式混凝土水化放热模型为基础,运用分析软件MARC建立大体积混凝土三维有限元模型,采用生死单元模拟分层浇筑过程,以#4船坞底板分层浇筑工程为例,计算了7 d分层浇筑间歇时间温度场和应力场,并分析了各典型点最大绝热温升和最大主应力的分布及变化规律.