柴油机缸内辐射换热三维数值模拟

为了在自主开发的通用流体力学数值模拟软件GTEA上进行柴油机缸内辐射换热三维数值模拟,假设柴油机缸内气体为漫灰介质,基于非结构有限体积法(UFVM),研究了空间的非散射性辐射问题以及辐射换热三维数值计算方法。对六面体、圆柱体进行辐射换热数值方法验证,分析了不同的网格离散和立体角离散对计算结果的影响,并用此方法研究了TBD620型柴油机ω型燃烧室的辐射换热。结果表明:数值结果与精确解和文献中方法的结果吻合较好;当网格离散和立体角离散满足一定的对应关系时,才能得到更精确的计算结果;燃烧室中工质的吸收系数和温度对缸壁的热流量有一定的影响。     

多孔介质内低热值气体燃烧及传热数值模拟

以一个简化的氧化铝(Al2O3)堆积小球多孔介质燃烧器为模拟对象,使用计算流体力学(CFD)方法对低热值气体燃烧进行模拟研究.考虑气体的湍流扩散和气固间的对流换热及固体间的辐射和导热换热,通过研究多孔介质内的压力分布、速度分布、温度分布及组分分布,对多孔介质内的总的热流密度及辐射热流密度进行对比分析,揭示燃烧器内不同轴向位置的燃烧及换热规律.结果表明,低热值气体在氧化铝(Al2O3)堆积小球多孔介质燃烧器内燃烧时火焰面前沿气固温差大于火焰面后气固温差.火焰面前沿固体温度高于气体温度,热量由固体传向气体,对流换热强度较大;火焰面后沿气体温度高于固体温度,热量由气体传向固体,对流换热强度较小.     

有限体积法求散射性介质辐射传递及耦合换热

由于对不规则边界适应性强及处理各向异性散射方便等优点，有限体积法近年成为求解复杂几何形状、散射性介质内辐射传递的有力方法之一。利用有限体积法计算了一维各向异性纯散射介质内的辐射传递，其结果与理论解吻合较好。此外，借助该有限体积法模型，计算了吸收、散射性半透明介质内的导热和辐射耦合换热温度场，分析了散射相承数对温度分布的影响，与各向同性散射相比，前向散射使介质低温侧的温度升高，而使介质高温侧的温度降低，而后向散射的作用相反。     

新热流法计算矩形空腔内的纯辐射换热

采用新热流法计算了三维矩形空腔内参与性介质的纯辐射换热问题.新热流方程采用有限体积法进行离散并求解,比热流参数采用Monte-Carlo法计算.计算结果与区域法、热流法做了对比.对比结果表明,新热流法计算精度较好,是辐射传热过程数值模拟的一种优秀方法.     

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.     

建筑中辐射换热计算新法(单元传递法)

本文提出一种用于解析建筑中辐射换热问题的新方法。此法的基本思路在于把一个多面体系划分成若干个单元,并通过作者提出的均一等效化处理过程,将复杂的多面辐射换热体系,最终转变成由两个平行表面组成的二面体系。本法根据计算模型的特点,定名为单元传递法。利用本法,能尽量按建筑实情分析问题,整个计算易于通过手算完成,不必求解联立方程组,而且,由于本法较严密地按灰体辐射换热机理处理近似简化过程,与其它现行的近似法相比,计算精度较高。文中最后,列举本法在四个方面的实际应用问题,这些问题是:1.确定在实际条件下的表面辐射换热系数;2.确定任一表面的辐射换热量;3.确定工作面水平的环境平均辐射温度;4.确定分层空调车间空调区的辐射得热量。全部有关均一等效化的计算式和应用计算式,均汇总成表,以便应用。     

辐射废锅内高温高压合成气的辐射特性

以Edwards的指数宽带模型为基准,研究了含一氧化碳、二氧化碳和水蒸气的整体煤气化联合循环系统(IGCC)气化炉出口合成气在高温高压环境下的辐射特性,计算出了混合物在不同气体温度、压力、壁面温度和射线行程长度下的总吸收比和总发射率,并将低压下的值与Hottel线算图进行了对比,对比结果良好.针对一工程实际IGCC(压力3.5MPa、平均温度约1300K)辐射余热锅炉,选用了合理的辐射与对流换热模型,将指数宽带模型应用于炉内换热计算,结果显示:辐射换热是炉内主要换热方式,辐射换热可达总换热量的70%左右,炉膛出口烟温计算值与现场值符合较好.     

基于STAR-CCM+的船舶喷涂车间流固耦合模拟对比

目的对辐射采暖和热风采暖下的船舶喷涂车间和车间内固体工件表面温度进行对比分析,为船舶喷涂时选择采暖方式提供参考.方法通过STAR-CCM+5.02中新增的3D-CAD功能建立车间模型,选用软件中的辐射换热模型、对流换热模型以及耦合求解器,结合不同数据,模拟得到适合喷涂的结果.结果辐射采暖车间内温度基本稳定在23~24℃,固体表面温度在20℃左右,车间内气流速度达到0.20~0.30 m/s;热风采暖车间内温度基本稳定在18~23℃,固体表面温度在18~22℃,车间内气流速度达到0.35~0.50 m/s.结论辐射换热下车间内温度分布更均匀,气流组织速度更适合喷涂,而纯热风采暖下车间内温度会产生较大的梯度,气流组织受扰动较大,不利于喷涂.     

辐射废锅内高温高压合成气的辐射特性研究

为研究高温高压合成气的辐射特性,以Edwards指数宽带模型为基准,研究了含一氧化碳、二氧化碳和水蒸汽的整体煤气化联合循环系统(IGCC)气化炉出口合成气在高温高压环境下的辐射特性,计算出了混合物在不同气体温度、压力、壁面温度和射线行程长度下的总吸收比和总发射率,并将低压下的值与Hottel线算图进行了对比,对比结果良好.针对一工程实际IGCC(压力3.5MPa、平均温度约1300K)辐射余热锅炉,选用了合理的辐射与对流换热模型,将指数宽带模型应用于炉内换热计算,结果显示:辐射换热是炉内主要换热方式,辐射换热可达总换热量的70%左右,炉膛出口烟温计算值与现场值符合较好.     

湿法施工毛细管末端冬季换热性能实验研究

针对采用湿式施工法的毛细管辐射末端,在冬季工况下对其换热特性进行了实验研究,并对不同敷设面层厚度及不同管间距的毛细管辐射末端的换热性能进行了对比实验分析。研究结果表明,与传统地板辐射供暖方式相比,地面湿式毛细管末端具有较低供水温度,并有良好的冬季换热性能和系统节能性。建议在实际工程应用中,根据室内散热量与人体热舒适性的要求,并基于供水温度与面层厚度之间的耦合关系,选择适宜的施工方法。     

聚氨酯、挤塑夹芯板力学性能的有限元分析

为解决金属面聚氨酯夹芯板、挤塑板(XPS Expanded Polystyrene)被广泛应用却没有统一的设计公式,影响此类新型材料在实际工程中应用的情况.在36个抗拉、抗压、抗剪材性试验和72个构件试验的基础上,采用有限元方法得到聚氨酯、挤塑板夹芯屋面板和墙面板的抗弯承载力及弯曲变形,并分析其受力变形机理.最终给出聚氨酯、挤塑板夹芯屋面板和墙面板的承载力设计公式.通过对试验结果和承载设计公式计算结果的比较,说明了承载力设计公式的有效性.     

Performance index limits of high reinforced concrete shear wall components

The deformation performance index limits of high reinforced concrete(RC) shear wall components based on Chinese codes were discussed by the nonlinear finite element method.Two typical RC shear wall specimens in the previous work were first used to verify the correctness of the nonlinear finite element method.Then,the nonlinear finite element method was applied to study the deformability of a set of high RC shear wall components designed according to current Chinese codes and with shear span ratio λ≥2.0.Para...     

基于有限元分析的木结构屋架耐火性能研究

为了研究木结构屋架的耐火性能,利用有限元数值分析软件,对某景区中的一栋典型的木结构建筑屋架进行了热-力耦合分析,计算了木屋架的温度场,研究了木屋架在常温和高温下的变形,炭化和温度对木屋架构件变形的影响,以及常温和高温下的木屋架构件的变形规律.结果表明火灾高温对屋架构件的变形影响较大,木屋架小构件望板和椽子耐火时间不到35 min,木屋架主要构件的耐火极限满足规范规定.     

端铣切削可转位铣刀片刃前区温度场分析

端铣切削难加工材料3Cr1Mo1/4V过程中产生切削高温,导致刀片破损速度加快,使用寿命降低.因此精确控制切削热和准确测量切削温度成为决定此类难加工材料切削性能的关键因素.通过可转位铣刀片断续车削模拟端铣切削的实验方案,利用红外辐射测温法分析切屑自由端表面的温度分布规律,并借助有限元软件的热传导单元获得刀-屑接触区及切屑内部的温度场分布.研究结果表明,断续切削实验方案及有限元模拟可有效用于铣刀片刃前区温度场分析,从切屑一侧研究切削热及切削温度,为优化设计铣刀片槽型,提高刀具寿命和加工效率等奠定基础.     

砖砌体建筑温度应力的有限元分析

选择具有代表性的六层条形砖混结构作为研究对象，建立数值计算模型，整体进行有限元分析，预测开裂部位并与实际 资料进行对比以验证所建模型的正确性。然后通过改变建筑 物长度 、楼板作法及温差变化等因素，又建立了七个计算模型，通过对计算结果的分析，得到影响 砖混结构温度开裂的主要原因，为砖混结构温度裂缝的防治提供理论依据。     

分体冷却变压器的有限元二维热学模型仿真与分析

在大城市中,建立地下变电站多采用分体冷却变压器,然而目前针对分体冷却变压器的散热问题研究很少。采用有限元法对分体变压器温度场进行仿真计算。利用FLUENT软件建立了简化的分体冷却变压器二维模型,基于二维模型仿真计算得到的变压器温度场数据,并与试验测量数据进行对比,验证了二维模型仿真计算的有效性。分析了变压器上下油管壁厚和环境温度对温度的影响,为结构优化提供参考。     

无限单元法在坝体温度场分析中的尝试

为提高计算效率,首次在温度分析中引入无限单元法,给出了一种无限元温度模式,以有限元与无限元耦合的方式分析大坝及其基础的温度场,可以有效地考虑坝基的影响,并较常规有限元计算大大减少了计算的单元数量,同时对无限单元模型中衰减函数的衰减系数及衰减中心位置的选取进行了探讨.算例表明,该方法计算精度良好,在节约计算时间、提高运算效率方面的效果十分显著.算例结果显示,在所建议的较广的取值范围内,不同的衰减系数和衰减中心对计算结果的影响并不显著,均可取得较好的计算成果,并表明该方法给出的温度无限元的计算模型具有良好的数值稳定性,是一种切实可行的方法.     

混凝土空心砌块组合墙体非线性有限元分析

应用ANSYS对混凝土小型空心砌块组合结构进行非线性有限元分析,与试验结果做对比,论证了ANSYS对于砌体结构分析的适用性,并在此基础上,通过改变组合砌体的材料与几何参数等因素进行的分类计算,对其抗剪性能的作用做了相应的比较.     

土坝防渗墙设置摩擦单元对墙体应力变形的影响

以某水库副坝混凝土防渗墙为例,采用二维非线性土石坝有限元计算程序对其典型剖面进行了有限元计算,重点分析了设置摩擦单元对墙体应力变形的影响.最后指出:设置摩擦单元后,墙体位移明显减小,大小主应力有所改变,最大应力值发生位置没有改变.     

高层钢结构罕遇地震分析中的几种计算机技术

程序设计方法和软件易用性研究是现代数值分析技术发展的一个重要方面．将几种现代计算机技术应用于高层建筑结构非线性抗震分析，提高了计算效率和准确性．面向对象有限元技术的应用提高了有限元分析软件编制和维护效率；DAO数据库技术的应用实现了有限元分析在数据平台层面上的统一；Open-GL可视化技术使得有限元分析的前、后处理功能强大而方便；稀疏矩阵求解技术的应用节省了计算资源，提高了计算效率．通对实际应用．验证了这些技术的可行性．