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.     

金属热防护系统纤维隔热材料的传热分析

介绍了一种在设计金属热防护系统中计算纤维隔热材料厚度的方法。采用能量方程和光学厚近似的方法对纤维隔热材料在再入过程中的热传递建立了传热模型,并对3种不同密度的纤维隔热材料进行了有效导热系数的测试。利用部分温度下的有效导热系数,采用遗传算法对纤维隔热材料的辐射衰减系数进行了优化。利用其余温度下的有效导热系数验证了优化后的传热模型的正确性。最后采用优化后的数值模型对再入过程进行了模拟,通过计算得出采用密度为96 kg/m3的纤维隔热材料的金属热防护系统总重量最轻。     

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.     

层流管流耦合换热对流体热边界条件的影响

通过对管外壁非均匀加热/冷却条件下层流管内受迫流动热入口段内流体与管壁间耦合传热的分析计算,研究了试件几何尺寸、试件与流体物性参数及流体流动状态对管内流体内管壁处热边界条件均匀性的影响,并就如何选择试验管段材料和尺寸以提高实验精度给出了原则性建议. 结果表明,管壁导热与管内流体间的耦合作用对内管壁处流体的热边界条件有着重要的影响. 影响流体热边界条件均匀性的主要量纲一的量是数、管壁材料的相对导热系数、实验段相对加热长度和管壁相对厚度.     

建筑外墙保温饰面板的环温辐射解耦测试方法

针对环温和辐射耦合测试工况下的建筑外墙保温饰面板,提出一种解耦测试方法。首先,通过信号处理的方法,对饰面板的温度和应变测量信号作S域分析,找到解耦测试信号和耦合测试信号之间的传递函数。其次,通过建立保温饰面板的传热及热应变有限元计算模型,采用数值模拟验证解耦测试方法的准确性。结果表明,温度和应变的耦合与解耦信号高度吻合,应变耦合与解耦信号在非辐射区域较辐射区域延迟大约10 h。     

瞬态法测量木材热物性的理论与实验研究

为了有效测量不同含水率木材的热物性，提出了一种新的瞬态平面热源测量法。在一定的简化条件下求解一维有限厚度平板的非稳态导热微分方程，得到了平板木材试样的温度随时间和平板厚度变化的短时间公式，并由此建立了在恒定热流加热条件下木材热物性的瞬态测量实验台。利用此实验台测量了不同含水率的落叶松和红松试样的径向导热系数、热扩散系数和比定压热容等热物性参数并与文献数据进行了比较。结果表明，该瞬态测量方法具有较高的精度，比准稳态法更好地满足了一维导热条件，利用此方法能够有效而快速地对不同含水率的木材进行热物性测量。     

锻造炉内两工件间距离对工件温度分布的影响

分析了锻造炉内的热工特性,采用区域法建立炉内辐射换热数学模型,并与炉内工件的导热方程相耦合,建立炉内传热数学模型;通过求解数学模型分析了不同的两工件间距离对被加热工件温度分布的影响。     

回填料对地埋管换热器性能的影响

采用了地埋管换热器三维非稳态耦合传热的物理数学模型,针对实际的地埋管结构和热响应测试工况进行了相应的数值模拟。将模拟计算结果与TRT热响应测试结果进行了比较,验证了所建模型的正确性。在此基础上。考察了地埋管换热器回填料导热系数及比热等物性参数对地埋管换热器性能的影响关系,为热响应测试以及工程设计提供有益的理论指导。     

高超声速机翼瞬态气动加热下热颤振分析

研究了一种气动力(热)/结构耦合的高超声速机翼热颤振的时域数值分析方法。研究目的是分析结构内部温度梯度对结构固有特性的影响机制和结构发生颤振的规律。采用非定常计算流体力学耦合结构传热的算法,获得结构的瞬态温度场;通过有限元计算得到瞬态温度场不同时刻下的热结构模态;利用结构模态叠加法建立结构动力学模型,结合Volterra级数建立的非定常气动力模型进行气动/结构耦合计算获得颤振动压。对马赫数为5、高度13 km的一小展弦比机翼进行了颤振分析。验证了该方法的可实现性。研究表明,随着温度梯度的增大结构固有频率减小,颤振动压最小值发生在结构主频率差值最小处。     

无限长圆柱非稳态导热集总参数法应用

圆柱体进行非稳态导热时,集总参数法只适用于Bi〈1的情况,Bi〉1时一般采用根据解析解绘制的Heisler图线．由于前者适用范围窄,后者误差大,探讨一个非稳态导热的实用便捷公式具有重要意义．以无限长圆柱为例,研究在0〈Bi〈∞条件下非稳态导热平均温度集总参数分析方法,定义必要的参数,建立了平均温度瞬态响应关系式．拓展了传统的非稳态导热集总参数法应用范围．数值分析给出了计算关系式的辅助参数表．通过推导出的公式,结合参数表来计算工程实际问题,比通用的Heisler图解法更为简洁方便．     

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。     

Analysis Method of Transient Temperature Field for Fuel Tank of High-Altitude Large UAV

In this paper the design and implementation of sixth-order lowpass elliptic switched-capacitor filter (SCF) for interface circuit of Micro-Electro-Mechanical System (MEMS) sensor are presented. This work aims to lower total harmonic distortion (THD) without deteriorating other performances. After system design in Simulink, the filter is realized in transistor level and finally fabricated in Central Semiconductor Manufacturing Corporation (CSMC) 0.5 μm metal-oxide-semiconductor (CMOS) technology. Typical measured results are: it operates with 25:1 clock-to-corner frequency ratio and a 10 kHz maximum corner frequency. The maximum passband ripple is about 0.49 dB and the minimum stopband rejection is 40 dB for the temperature from -20 ℃ to 80 ℃. For the 250 kHz clock frequency setting, given the 1 kHz, -8 dBVrms input signal, the measured worst case THD is -64 dB. The active area of the chip is 2.8 mm² with 8 pads. The analog power dissipation is 10 mW from a 5 V power supply.     

低轨通信卫星箱式构型设计与散热能力分析

为提高低轨通信卫星散热效率,降低卫星平台质量,通过分析卫星在轨飞行时各个蜂窝板外热流特点,提出一种以热管为传导网络的倒梯形延展板箱式构型。首先,根据低轨通信卫星在轨外热流积分平均值,通过数值计算得到各蜂窝板平均散热能力,并对比两种箱式构型散热能力。其次,为保证各蜂窝板温度均匀,设计了由预埋热管和外敷热管组成的热管网络,强化蜂窝板内和蜂窝板间热耦合特性。最后,某型低轨通信卫星采用倒梯形延展板构型方案,并对卫星进行高低温热平衡试验验证。研究结果表明:在相同面积条件约束下,与正梯形构型相比,倒梯形延展板构型+X蜂窝板散热能力提升36.3%,-X蜂窝板散热能力提升36.4%,+Z蜂窝板散热能力提升10.2%,-Z蜂窝板散热能力提升98.6%,整星散热能力提升34.6%;热平衡试验结果表明,在高低温工况下所有设备满足温度指标要求,整星满足2 200 W热耗散热能力需求,其中+Z板相控阵天线峰值热耗为870 W,证实了基于热管网络的倒梯形延展板箱式构型的可行性。     

地板表面温度数学建模及实验研究

建立地板辐射采暖稳态传热数学模型,引入一个传热因子来考虑加热管对地板的传热.先求解出加热管到地面的传热热阻,然后根据房间热负荷求出地板表面温度和回水温度,在12个工况下将地板表面温度和回水温度计算值与实验值进行比较,发现地板表面温度的误差在10%以内,表明模型合理,并给出地板表面温度计算的通用公式.     

模拟准脆性材料热开裂的热力耦合格构离散单元法

针对准脆性材料的热传导与热开裂问题,基于格构离散单元法（LDEM）提出新的热力耦合数值模型. 通过格构离散体系与连续体传热过程的等效换算,结合格构单元的线膨胀公式,在LDEM中实现温度传导与裂纹扩展的数值模拟. 以平板的热传导与热弹性应力问题、由温度梯度与热失配引起的开裂问题为例,验证所提模型. 将所提模型应用于细观混凝土温度?应力试验的数值模拟中. 结果表明,LDEM热力耦合模型能够有效模拟准脆性材料的热传导过程、在温度影响下的裂纹萌生与扩展,是研究准脆性材料热开裂过程与机理的有力工具.     

温度均匀分布辐射冷顶板的传热特性

构建一种表面温度均匀分布的辐射冷顶板,分析其物理结构和传热机理,建立其辐射供冷传热过程的数学模型,利用MATLAB计算其供冷量,并通过该辐射冷顶板的热工特性试验验证模型的合理性,模拟得到的顶板温度和供冷量与实验结果的误差小于6%。通过对实验结果和计算结果的分析,研究发现在定流量稳态工况下,该辐射冷顶板结构由于存在空气夹层,顶板的供冷量随顶板温度的增大而增大,但受冷冻水温度的限制,顶板的温度在实际运行时宜保持在18~20℃之间。基于对实验数据的分析,研究了室内相对湿度随顶板温度的变化规律、房间的温度分布及其通过对流和辐射方式各自分担的冷负荷。     

高温炉内二维热状态研究

本文将计算二维流场的K-ε双方程模型与计算辐射传热模型结合在一起,运用流场计算的SIMPLE算法和辐射传热的热流法计算,开发了两个模型的计算机程序,联立求解了高温炉膛内的二维热状态分布。运用该程序可以计算由辐射、对流和导热共同作用下炉内的温度分布和流场分布。作为一个简单的特例,在没有考虑燃烧的情况下,求解了给定炉墙温度及入口速度时空炉的热状态分布。     

Thermal Analysis of Vehicular Twin-Tube Hydraulic Gas-Precharged Shock Absorbers

In this study of temperature rising in vehicular twin-tube hydraulic gas-precharged shock absorbers,thermodynamic analyses were conducted via simulations.Equations on heat conduction,heat convection as well as radiation were derived by applying certain laws governing heat transfer;an equivalent thermal resistance network model of a shock absorber undergoing heat transfer was established innovatively;moreover,the shock absorber’s thermodynamic model of control volume system was built by using the first law o...     

金属蜂窝结构有效热导率的预报与实验研究

建立了蜂窝夹芯结构有效热导率的数值计算模型,算例表明预报结果与实际值吻合很好.设计并制造了有效热导率的测试设备,对A l蜂窝样件进行了稳态热传导实验测试,结果表明,在平均温度高于150℃时与数值结果的相对误差不超过7%,所建立的分析和实验方法能够实现对蜂窝结构热性能的评价分析.