机床有限元热分析中对流换热系数的计算方法研究

计算对流换热系数是机床有限元热分析中的一个关键问题。以龙门加工中心的Y向丝杠螺母进给系统为例,提出一种将实验数据与神经网络计算相结合的对流换热系数计算方法。该方法以丝杠螺母进给系统有限元分析模型为基础,利用有限元热分析数据建立了一种反映对流换热系数与温度场之间变化关系的神经网络,并以温度实测值作为该神经网络输入量,计算出对流换热系数的数值。从与实验以及相似性计算方法的比较中可以看出本文计算方法有较高准确性和实用价值。     

螺旋翅片管簇散热器优化设计

本文从理论上分析了自然对流方式下螺施翅片管簇散热器的翅高、翅厚、管径、翅间距，罩高对散热器的热工性能的影响．利用已有的经平板通道的自然对流换热公式，采用修正该公式中在极高度的方法及光滑圆管自然对流换热公式，给出了计算螺旋翅片管簇散热量的半理论计算方法．利用计算机分析了各影响因素对散热器换热量影响的程度；以金属热强度最大为优化目标，给出了该类型散热器的最佳结构参数族。     

在综合换热作用下矩形直肋散热器换热特性

给出了矩形直肋散热器有对流、辐射及导热同时存在的复杂换热问题的一种线性化解析方法。利用该方法，对含有辐射项的非线性微分方程进行了解析求解。分析了对流和辐射对肋效率的综合影响，得出了在综合换热作用下肋散热量的计算公式。     

基于电热模拟法的热管散热器传热研究与仿真

运用电热模拟法对一种热管式芯片散热器的各项传热热阻进行分析,建立了该热管散热器在强制风冷条件下的电网络传热模型,导出了总传热能力的理论计算公式;运用CFD软件ICEPAK对某一设计计算实例进行仿真,模拟结果与理论值基本吻合,验证了所建电网络模型的基本合理性。     

基于电热模拟法的热管散热器传热研究与仿真

运用电热模拟法对一种热管式芯片散热器的各项传热热阻进行分析，建立了该热管散热器在强制风冷条件下的电网络传热模型，导出了总传热能力的理论计算公式；运用CFD软件ICEPAK对某一设计计算实例进行仿真，模拟结果与理论值基本吻合，验证了所建电网络模型的基本合理性。     

建筑外壁面换热系数对室内自然对流传热影响

为研究建筑外壁面换热系数与供暖室内自然对流换热的关联性,采用修正的湍流k-ε模型对外墙外壁面不同换热系数情况下的室内自然对流换热过程进行了数值分析并对比了热负荷值。结果表明:在满足室内供暖温度(18℃)要求条件下,考虑外界辐射和蒸发对外壁面换热过程的作用(外壁面换热系数取8.1 W·m-2·°C-1),所得散热器表面的换热能力要低于按照暖通设计规范取值(外壁面换热系数取23.3 W·m-2·°C-1)所得结果,两种取值方式对室内温度场和舒适性的影响很微弱,但所得室内热负荷之间的差异达到了6.2%。     

锯齿型翅片单元的流动与传热数值模拟

建立了2种板翅式散热器的锯齿型翅片通道的三维模型,仿真分析了散热器内部不同位置和区域的微观流动机制.通过风洞实验测量了散热器在3种工况下的工作效率.分析结果表明,翅片厚度、热侧通道的数量及高度对散热器的换热和阻力性能具有重要影响,并且雷诺数越大,则影响越显著.当雷诺数增大时,翅片表面换热系数和摩擦系数均增大.在同一雷诺数下,单个翅片的表面换热系数和摩擦系数均沿流向降低.计算与实验结果表明,采用计算流体力学（CFD）模拟分析方法,通过建立合适的模型及网格,不仅有助于了解散热器内部工作状况,而且能够获得有效的性能数据.     

基于虚拟风洞的装载机动力舱热环境预测分析

为了改善装载机动力舱热环境,提高散热器的换热性能,保证整车工作的稳定性,以轮式装载机为研究对象,按照实际尺寸建立三维计算模型,采用虚拟风洞和数值模拟相结合的研究方法,预测排气系统对动力舱热环境和散热器性能的影响,并比较了在两种排气系统结构下散热器的换热效率。仿真结果与试验结果比较吻合,证明了计算模型的有效性。计算结果表明:采用隔热排气系统能够明显降低动力舱内空气的温度,改善舱内热环境,液压油散热器换热性能提高9.0%,水散热器换热性能提高7.3%,传动油散热器换热性能提高6.8%。研究结果对装载机整车热管理技术提供了指导。     

采用热-流耦合方法对气冷涡轮叶片换热的计算

以往在计算气冷涡轮叶片温度场时需要预先求出叶片和燃气交界面以及叶片和内冷气体交界面的对流换热系数,但是带有复杂内冷通道的叶片求解对流换热系数较困难,针对这一问题,采用了一种无需预先求出叶片表面对流换热系数的方法——热-流耦合方法,即只需给定主流流场的进出口边界条件和内冷通道边界条件以及叶片几何,就可求出叶片温度场的方法。文中采用热-流耦合方法首先对流体扰流前缘为钝形平板的二维层流流动进行了计算,计算结果与分析解进行对比,两者符合良好,证明了方法的可靠性,在此基础上对Mark涡轮叶片的换热问题进行了计算,计算结果与实验值吻合较好。说明热-流耦合方法在计算涡轮叶片换热问题时是有效可行的,具有很高的工程应用价值。     

装载机管片式散热器流动与传热特性数值分析

应用CFD软件对装载机管片式散热器空气侧流场、压力场和温度场进行了CFD研究。根据不同的空气质量流速,采用k-ε湍流模型对空气流动阻力和散热器换热系数进行数值模拟。与试验结果相比,CFD分析的空气流动阻力和散热器换热系数的平均误差小于10%,计算精度较高,该CFD模型可直接用于工程设计。     

纯质制冷剂管内冷凝计算方法的回顾与评价

分析比较了纯质制冷剂在竖管及水平管内的局部换热系数的各种计算公式及计算方法,筛选出了与实验吻合较好的计算公式,计算结果表明,在冷凝过程中沿程局部换热系数变化很大,而且受壁温的影响很大,因此用分段计算的方法更为准确．     

工程车辆五位数翼型热管散热器性能对比分析

为提高某工程车辆散热器综合性能,根据厂商提供的尺寸参数,对其进行性能分析和结构优化。建立散热器单元体模型进行三维数值模拟计算,并将仿真结果与试验结果对比分析,以验证该模拟方法的准确性;以降低压力损失为前提,选用NACA23021翼型建立散热器热管模型,采用相同的仿真方法获取散热器空气侧压力损失和换热系数,进一步得出两者的综合性能评价因子j/f1/3;将NACA23021翼型管翅片综合评价因子与已发表文献中NACA0018仿真结果进行对比分析。研究结果表明:在入口空气流速为2~10 m/s范围内,散热器空气侧压力损失和换热系数的试验与仿真误差值小于5%;在仿真区间内,NACA23021翼型管翅片的综合评价因子较扁平管翅片平均高出约23%,较NACA0018翼型管翅片平均高出约9.7%,为该翼型管翅片散热器在工程车辆上应用提供了参考。     

纯质制冷剂水平管内沸腾换热计算方法的回顾和评价

对纯质水平管内局部沸腾换热系数的计算方法及计算公式进行了分析比较，筛选出了与实验数据吻合较好的计算公式，比较结果表明，陈民公式对预测纯质管内局部沸腾换热系数准确度较好。     

散斑纹影照相法用于传热研究

本文应用散斑纹影技术测量自然对流边界层内的温度分布及换热系数.导出了测量二维温度场的计算公式,讨论了此方法的灵敏度与测量范围.实验结果与理论解相吻合.     

锅炉热力计算中传热系统类库的实现

通过对烟气、空气和水蒸汽的物性参数进行拟合，直接采用烟气、蒸汽侧对流传热系数公式计算对流换热系数，进一步实现锅炉对流受热面的传热系数类库编制，从而可以不再采用传统的查图求取的方法，提高计算的精度和效率。     

气体绝缘开关设备母线传热模型的建模与分析

利用有限元方法耦合计算涡流场、流体场及温度场,实现气体绝缘开关设备母线温度预测.根据传热学及流体动力学理论建立母线各组分辐射换热方程及对流换热微分控制方程,给出了模型边界条件,计算出母线的温度场分布.根据计算结果,确定了母线外壳及导体表面的分布对流换热系数,分析了母线对流与辐射换热百分比.与工程算法的对比表明,该方法能够准确预测气体绝缘母线导体及外壳温度,对于正确了解气体绝缘开关设备母线的温度分布状况具有一定意义.     

建筑外壁面换热系数分析

分别分析了建筑外壁面对流换热系数、长波辐射换热系数、蒸发换热系数的计算方法,给出了总换热系数简化经验算式.发现蒸发换热对总换热系数有明显地影响,壁面潮湿概率每增加10%,总换热系数约增大6 W/(m2·K),我国目前统一推荐的外壁面换热系数为23 W/(m2·K)相当于潮湿概率为0.1的潮湿表面的总换热系数,是干燥壁面总换热系数的2倍左右;迎风外壁面的总换热系数大于背风面,夏季外壁面总换热系数大于冬季.     

圆形微通的对流换热特性研究

针对圆形微通道内流体的强迫对流问题,利用分离变量法求解了考虑轴向热传导、速度滑移和温度跳跃、粘度耗散和入口效应等因素的圆形微通道的控制方程,给出了流体温度场和努塞尔数的计算表达式。对圆形微通道换热特性进行了数值仿真,结果表明,受尺寸效应的影响,管径越小,平均对流换热系数越大。微通道的换热能力比宏观经典通道强,表明在相同面积上做多个微通道比一个宏观大通道的换热效果好。     

考虑气隙变化的高速电主轴热特性仿真

为了解决电主轴高速旋转时结构变化引起的自身热特性改变的问题,提出离心膨胀和热膨胀会影响电主轴内定、转子间对流换热的观点.基于弹性力学理论,计算电主轴定、转子受离心力和热载荷而产生的径向膨胀量及由此导致的气隙变化量;根据对流换热理论得出离心力影响下泰勒数随转速和气隙长度的变化规律以及对流换热系数的变化规律.计算发现,气隙长度随定、转子的膨胀而减小,该减小量占设计值的37.7%;泰勒数随转速升高而增大,随气隙长度增大而减小;对流换热系数随气隙长度增加而降低,使得定、转子间传热受到抑制.结果表明,若能提高气隙间对流换热系数,适当提升油水冷却功率,能够大幅度降低主轴转子温升和热位移,提高加工精度.     

风冷溴化锂吸收式制冷机热力—传热耦合性能的研究

本文结合各设备的传热性能，通过计算机模拟，以无量纲量Ｆ／Ｆ为变量研究风冷溴化锂吸收制冷机的热力－传热耦合性能，据此求得各设备换热面积的合理匹配值。计算结果表明，风冷溴化锂机各设备换热面积经合理匹配，可以减小风冷吸收器和冷凝器的换热面积，机组单位基管面积制冷量可因此提高４７％，而机组的性能系数ＣＯＰ值与不冷溴化锂机基本接近。