混凝土空心砖材料冻融测试系统设计

基于Labwindows／CVI技术,构建了混凝土空心砖材料冻融测试系统．该系统由温度传感器、压力传感器、单片机、串口通信和计算机组成;采用LabWindows／CVI编程实现了冻融测试程序,可实现包括温度和液位数据的实时采集与分析、历史数据的储存与查询等系统功能．该系统通过采集温度、液位数据,根据设定程序对冻融测试环境进行自动控制．根据国家标准对某空心砖进行规定次数的冻融实验,根据实验结果确定其抗冻标号,验证了系统的可靠性．     

基于虚拟仪器的底质声学测试系统设计

为解决在不具备海洋远洋原位测试的情况下仍然需要对沉积物进行还原海底环境声学测试的问题,将虚拟仪器技术应用于沉积物测试中,建立可以在实验室中还原海底环境的声学测试系统。采用虚拟仪器智能判断首波的方法测试沉积物在相应环境的声速,应用虚拟仪器频谱分析技术实现对超声波信号的滤波及分析,利用Labview工具编写软件实现超声测试与温度和压力的测量与控制同步。建立小尺度地质物理模型可以通过对海洋底质沉积物样品施以温度、压力控制,在实验室内还原海底特殊环境,同时对沉积物样品进行超声无损探测。在测试系统平台上对远洋获取的沉积物进行声速测试实验,对比传统方法测试实验,实验结果表明测试系统操作简单、可还原样品环境、实用性强。     

基于PXI和LabVIEW的含气沉积物声学测试系统设计

针对含气沉积物取样样品在测试时难以保持原位状态的情况,设计了一套含气沉积物模拟及测试实验平台,采用PXI总线及LabVIEW技术设计了多参数测量及数据处理软硬件系统。系统主要包括选择PXI模块构建硬件系统,设计了与之匹配的超声波发射和接收电路,基于LabVIEW软件进行超声、温度、压力及位移数据的采集,对声学参数声速进行信号处理计算后显示计算结果。通过对现有沉积物样品进行声速测试对比实验,表明本测试系统与RS-ST01C非金属超声波测试仪声速测试结果一致,说明测试系统超声测量部分是可靠的。本测试系统的优势在于具有更好的扩展性和开放性。     

虚拟仪器技术在温度采集系统中的应用

针对目前越来越多的控制系统以个人计算机为控制核心和虚拟仪器技术的快速发展等特点,为了使温度采集系统实现系统与计算机的高度融合,设计了一种基于实验室虚拟仪器工程平台和单片机的温度采集系统,将虚拟仪器技术应用到温度采集系统中.系统由STC系列单片机和数字温度传感器DS18B20搭建下位机系统进行实时温度采集,应用图形化编程软件LabVIEW和个人计算机构成上位机系统进行采集温度数据的实时处理、分析以及存储等操作.多次测试实验的结果表明,系统运行良好,实验结果理想.较传统基于单片机设计的温度采集系统,其设计实现了系统与计算机的高度融合,虚拟仪器技术在温度采集系统中的应用很大程度上提高了系统的灵敏性,降低了硬件制作的复杂度;与采用数据采集卡搭建的系统相比,应用串口通信极大程度上降低了成本.系统结构简单,直观形象、操作简单方便,人机交互界面友好美观,具有成本低、实时保存数据、抗干扰能力强等特点.     

基于PIC单片机低功耗数据采集系统的设计

介绍了工业上温度、压力数据采集的低功耗系统设计.温度信号转换采用AD7416温度传感器,压力信号转换采用16位的A/D转换器AD7705;采集的数据可以存储在存储器内,系统采集数据的时间间隔可以设置,在数据采集间隔期间系统进入极低功耗状态.最后探讨了PIC单片机低功耗系统的设计方法.     

电动汽车热泵空调微通道换热器温度分布特性

为了探讨微通道换热器温度分布特性对电动汽车热泵空调系统性能的影响,对应用新型微通道换热器入口分配器的电动汽车热泵系统进行性能测试,采用红外热成像仪记录制冷/制热工况下车外换热器温度分布变化情况.采用与换热器沿程方向垂直的温度不均匀度χ(温度标准方差)作为微通道换热器温度不均特性的度量.建立制冷制热工况2个BP神经网络模型,预测在不同运行工况、制冷剂流量、温度分布特性情况下系统的能效.神经网络的权重分析结果表明:对于所设计的电动汽车热泵空调系统,当微通道换热器被用作冷凝器和蒸发器时,换热器表面温度分布不均对系统性能的影响权重分别为34.97%和43.90%,改善气液两相的分配均匀性比改善气相的分配均匀性更利于系统性能的提升.     

小尺度流道换热器流动特性实验研究

在单相强迫对流情况下,对不同当量直径,流道截面形状分别为矩形或三角形的小尺度流道换热器,以水和乙二醇溶液为介质,进行实验研究,并与常规尺度流道换热器的流动特性进行比较,结果表明:小尺度流道内流动阻力系数低于常规尺度流道,矩形流道换热器阻力特性明显优于三角形流道换热器,流动阻力系数f随当量直径的增大而增大,阻力系数与介质Pr数无关,小尺度流道内流体流动的临界雷诺数Rec在700~1200之间。。     

小尺度流道换热器流动特性实验研究

在单相强迫对流情况下,对不同当量直径,流道截面形状分别为矩形或三角形的小尺度流道换热器,以水和乙二醇溶液为介质,进行实验研究,并与常规尺度流道换热器的流动特性进行比较,结果表明：小尺度流道内流动阻力系数低于常规尺度流道,矩形流道换热器阻力特性明显优于三角形流道换热器,流动阻力系数f随当量直径的增大而增大,阻力系数与介质Pr数无关,小尺度流道内流体流动的临界雷诺数Rec在700-1200之间。     

印刷电路板换热器中S-CO2换热特性数值分析

为了探究超临界二氧化碳(S-CO2)在直通道印刷电路板换热器(PCHE)中换热特性,本文采用数值模拟方法对此问题进行了研究.计算分析了S-CO2在印刷电路板换热器中的换热特性,并对比了在单独改变一侧通道入口温度、工作压力及工质流量时对流换热系数和壁面努塞尔数的变化趋势.研究结果表明:由于工作压力不同,超临界二氧化碳工质存在从类液区向类气区过渡的情况,导致印刷电路板换热器换热通道入口温度或流量变化相同时对流换热系数和壁面努塞尔数呈现出不同的变化趋势.保持超临界二氧化碳工作压力和流量一定时改变冷侧入口温度比改变热侧入口温度对印刷电路板换热器热功率的影响更大;改变热通道的压力或流量要比改变冷通道的压力或流量对PCHE热功率的影响更大.     

黏土渗透性能测试系统设计

基于LabVIEW虚拟仪器技术开发平台,构建了黏土渗透性能测试系统．该系统由压力传感器、单片机、串口通信和计算机组成,采用LabVIEW编程实现数据实时采集与分析、历史数据的储存与查询等系统功能．将压力数据转换为液位数据,通过计算得到黏土的渗透系数．实验表明,该系统稳定可靠,可为工程建设提供有效数据参考．     

反应堆堆芯强化通道内超临界水流动传热特性数值研究

反应堆堆芯超临界水流动传热特性复杂,对堆芯强化通道的研究较少.针对反应堆堆芯矩形强化通道的超临界水传热特性进行数值研究,采用雷诺应力湍流模型,研究了25 MPa超临界压力下,单根燃料棒在无肋、带长条肋布置和等距短肋布置的3种矩形流道内的流动传热特征.研究结果表明:堆芯矩形通道内设置肋片可强化传热,不同肋片布置方式的传热强化效果显著不同;强化通道内角部超临界水温度比无肋流道内角部温度高,强化流道径向截面内不同位置温差小;无肋流道最窄处超临界水存在流动死区,且死区随轴向高度变化较小,带长条肋布置流道最窄处超临界水流动死区范围减小,在近肋片区域出现流动死区,等距短肋流道内无明显流动死区;3种流道中,带等距短肋布置的流道相对合理.     

反应堆矩形强化流道内超临界水流动传热特性数值研究

反应堆堆芯超临界水流动传热特性复杂,为优化其传热特性,针对反应堆堆芯矩形强化通道的超临界水传热特性进行数值研究,采用雷诺应力湍流模型,研究了25 MPa超临界压力下,单根燃料棒在无肋、带长条肋和等距短肋布置的三种矩形流道内的流动传热特征.研究结果表明:堆芯矩形通道内设置肋片可强化传热,不同肋片布置方式的传热强化效果显著不同;强化通道内角部超临界水温度比无肋流道内角部温度高,强化流道径向截面内不同位置温差小;无肋流道最窄处超临界水存在流动死区,且死区随轴向高度变化较小,带长条肋布置流道最窄处超临界水流动死区范围减小,在近肋片区域出现流动死区,等距短肋流道内无明显流动死区;三种流道中,带等距短肋布置的流道相对合理.     

膨胀性非牛顿流体在偏心圆环管中的传热特性研究

本文以剪切应力符合Ostwald-de Waele关系式,幂律因子n>1膨胀性非牛顿流体为研究对象. 针对膨胀性非牛顿流体粘性系数高阶非线性问题,在非结构化网格中,采用基元中心法对粘性系数进行离散,并对膨胀性流体在偏心圆环通道中的传热特性进行了研究. 研究表明,流体通道偏心率和半径比都会引起圆环通道内温度的周向分布不均匀,且偏心率和半径比越大,周向分布不均匀性越强烈. 通道的几何结构对努谢尔特数的影响远大于幂律因子的影响.     

微针肋热沉中流体流动及传热的数值模拟

针对前期试验过程,采用商用软件FLUENT进一步分析了流体横掠方形微针肋热沉的流动及换热特性.结果表明,RNGk-ε紊流模型更适应试验工况;流体流线曲折,扰动强;流动过程中,流体压力不断降低,温度逐渐升高,在针肋区尾部形成大小不一的涡流,涡流中压力保持不变,但温度有较大波动;沿流动方向,各个肋的换热系数不断降低,但降低幅度在减小,到达一定肋数后几乎不再变化,且肋正面与背面的换热系数差别也随流动的发展不断减小.     

打印电路板式换热器流动与传热数值模拟研究

印刷板式换热器是一种新型高效紧凑式微型通道热交换器,具有紧凑、耐高温、高压的优点,在太阳能、液化天然气和核能等清洁能源领域受到广泛地关注与重视。针对印刷板式换热器应用于LNG行业的汽化器,采用超临界氮气作为工作流体。利用数值模拟和理论分析的方法研究PCHE不同流道弯曲角度、不同直径下进口截面温度变化对内部流动与传热效率的影响。结果表明,弯曲角度增大时,所对应的对流换热系数的数值也随着增大,压降也随之升高;流道直径的加大不仅使对流换热系数增强,压降也随之减小,有较好的传热效果。     

自相似结构微通道传热分析及结构优化

随着大型集成芯片等电子设备的释热率不断升高,普通的微通道热沉（MHS）已经很难满足其散热需求。自相似微通道热沉（SSHS）作为一种新的换热结构设计,与一般的微通道热沉（MHS）相比,具有更好的综合性能和应用前景,但SSHS内部依然存在一定的流量分配和换热不均等缺陷。为了克服SSHS自身的缺陷,提高其工作性能,本文将原有的入口分流通道改为减缩式设计,以缓解SSHS原型设计中流量分配不均的缺陷,同时利用数值方法,在分析各结构参数影响基础上,进行了优化设计。鉴于SSHS内每个换热单元结构均相同,计算模型选择了一个完整的换热单元进行模拟分析和参数优化,计算单元包含十个溢流通道、半个入口分流通道与半个出流通道。换热工质为水,单元的流量范围为0.27kg/h~0.9kg/h。工作压力为常压,盖板热负荷为1MW/m2,计算模型为层流模型（Re范围150~500）。数值分析结果表明：对于原型设计,入口分流通道末端存在较强烈的滞止效应,直接导致各溢流通道之间流量分配不均,溢流通道间的流量分配相差9.5-12.9倍,且流量分配不均直接导致换热不均,盖板外壁面的温差达到了10.8-12.1℃。通过将分流通道改为减缩式斜坡结构,可以一定程度上消除滞止效应的影响。经过优化对比分析后发现,随着斜坡角度的增加,流量分配的均匀性和换热均匀性均得到进一步提高,但同时也导致流动阻力有一定的增加。综合考虑后,斜坡角度确定为4.3o时,可以在计算参数范围内使优化结构获得最佳的综合性能。虽然导致系统压降最大有12%左右的增加,但使流量分配从最大相差12.9倍降至最大仅相差2.7倍,平均换热均匀性提高了50%以上。改进和优化后的设计,可以为SSHS的推广应用提供参考和借鉴。     

波纹翅片管换热器空气侧流动换热的三维数值模拟

基于有限容积法建立波纹翅片管换热器流体流动与传热的计算模型,在不同送风速度工况下,分别对6种不同波纹倾角结构换热器内流体的流动及传热进行了数值模拟,分析了流道内的温度场、压力场及速度场的变化规律,得到了换热量、压降以及出口温度随入口风速变化的规律。结果表明,换热量、压降以及出口温度均随波纹倾角的增加而增大;换热量随着送风速度的加快而增加,压降及出口温度随着送风速度的加快而降低;翅片板间流体的流动与传热存在比较明显的不均性,导致换热管背风侧存在明显的传热"死区"。     

双层热源双层通道内流体流动与传热特性

为了应对集成电路中日益严峻的热问题,数值模拟了双层热源双层微通道结构内流体的流动及传热特性,将其与单层热源单层微通道进行对比分析,发现上下通道层之间的相互影响使得上层通道加热面温度降低2℃左右,下层通道热阻减小10%左右.而后以减小对流热阻的角度出发,对整体结构的传热性能进行优化,在原有矩形通道基础上布置圆形针肋以及扇形凹穴,发现此种新型通道使得下层加热面温度降低11℃左右,热阻减小,系统性能提高.     

梯形硅基微通道热沉流体流动与传热特性研究

以去离子水为流动工质,对梯形截面的硅基微通道热沉进行了流体流动与传热的实验研究.通过测量流体的流量、进出口压降与温度、热沉底面加热膜温度,获得了梯形硅基微通道热沉在不同体积流量、不同加热功率条件下流体流动与传热特性参数.实验得出,梯形微通道的流体传热特性值与经验公式预测值相比存在明显的差异,梯形微通道角区对流体流动与传热有重要影响.最后,在实验基础上根据经验公式修正得出层流条件下的梯形硅基微通道的对流换热关联式.     

折流板结构对换热器壳程流动和传热性能的影响

以弓形折流板为基础,设定相同的工况条件,用FLUENT软件对曲面、球面和弓形三种折流板型的换热器壳程流体的流动和传热性能进行模拟,并对三种板型的管壳式换热器壳程压降及换热系数进行比较分析。通过对比三种板型换热器的传热性能及压力、温度和流速云图,分析了产生传热性能差异的原因。研究结果可为管壳式换热器折流板设计及强化传热性能提供参考,具有一定的工程实际意义。