太阳能热发电系统蓄热装置的模拟研究

利用FLUENT软件中的凝固/熔化模型,对太阳能热发电高温相变蓄热器的蓄、放热过程进行了数值模拟,主要研究了傅立叶数、斯蒂芬数、雷诺数对相变过程的影响,并对结果进行了分析,同时通过最小二乘法原理对换热准则式进行了拟合,掌握了太阳能热发电高温相变蓄热器相变过程的规律,为太阳能热发电系统蓄热装置的优化设计提供了重要参考价值和理论依据。     

填充泡沫铜对石蜡相变蓄热性能的试验研究

以石蜡作为相变蓄热材料,泡沫铜作为填充材料加工制作了相变蓄热装置,并搭建了蓄热器热性能实验台,对填充泡沫铜和未填充泡沫铜的蓄热容器分别进行了相变蓄热试验,测量相变材料的温度并通过数据采集仪进行采集,整理绘制了在不同条件下的温度时间曲线并进行了分析讨论。结果表明泡沫铜的添加不仅使蓄热器内温度分布均匀,而且大大缩短了蓄热所需时间。     

复合相变材料电池热管理模型及结构优化

针对锂离子电池的热管理问题,建立了电池产热与相变材料相变控温过程耦合的计算模型,基于纯石蜡的导热系数低,后期采用膨胀石墨/石蜡复合相变材料作为控温材料,在2.5C充放电倍率下研究了相变材料层厚度、性质及结构优化对电池散热性能的影响。研究发现,当整体相变控温层厚度为4mm,靠近电池1mm附近填充质量分数为12%的膨胀石墨复合材料而其余部分填充9%的膨胀石墨复合材料时,可以实现综合性能最佳的控温效果,使电池的最高温度控制在45℃以内。     

内翅式套管相变蓄热器蓄热特性的模拟研究

翅片的添加可以有效改善相变蓄热速率低的问题,研究翅片结构参数对蓄热器强化蓄热的影响具有重要意义.该文采用FLUENT软件对内翅式套管相变蓄热器蓄热特性进行模拟研究,考虑自然对流作用下,探讨了蓄热器内翅片个数,翅片高度,翅片厚度等因素对石蜡蓄热过程的影响.研究表明:自然对流在内翅式套管相变蓄热器蓄热过程中发挥重要作用;翅...     

肋板式相变蓄热器蓄热性能的试验研究

采用萘作为蓄热材料,对其在新型铝制肋板式相变蓄热器中的储、放热过程即内部萘的熔化和凝固过程进行了试验研究,改变了供、取热流体参数,测定了储、放热过程的时间,分析了热流体的入口温度与流量对蓄热器储、放热过程的影响.结果表明,新型肋板式相变蓄热器极好地发挥了换热元件的作用,热流体的入口温度与流量对储、放热速率有重要的影响.     

翅片缩放管相变蓄热体热工特性数值模拟

蓄热式换热器是高温有机化合物废气氧化器的核心部件之一。提出了一种带有赤藓糖醇相变材料的翅片缩放管式蓄热体,并用数值模拟的方法对蓄热体蓄放热过程的热工特性进行研究,分析了翅片厚度对蓄热体传热性能的影响。模拟结果表明：翅片缩放管（翅片厚2 mm ）在蓄/放热阶段的传热速率分别比光管缩放管高13％和9％,一定条件下适度增加翅片厚度有助于提高蓄热体的蓄放热性能。所得结论为今后翅片缩放管相变蓄热体的优化设计提供了理论依据。     

复叠式空气源热泵相变蓄热器蓄放热效率试验研究

复叠式空气源热泵蓄能除霜方法是在常规的复叠式空气源热泵系统中添加翅片管式蓄热器,将低温级的多余的热能通过相变材料储存起来,实现同时低温级除霜和高温级供热的目的,在蓄能除霜阶段,其释热过程为多温位释热过程。试验研究在不同室外干球温度-9,-12,-15 ℃(即不同低温级蒸发温度)下蓄热器的蓄放热特性,结果表明,室外干球温度越低,蓄热效率越高,低温级总体?效率呈现上升趋势。     

复合相变材料在电子设备短时瞬态温控中的应用

阐述了石墨/石蜡复合PCM(相变材料)相较于传统PCM的优势,介绍了相变储热器的设计及工艺填充方法。通过实验验证了基于等效比热法的相变储热器的仿真和优化。从而简化了传统PCM在电子设备短时温控领域应用中的设计、计算、强化传热、封装问题,为石墨/石蜡复合PCM储热器设计及应用提供参考。     

相变储能材料应用于外墙的性能研究

本文针对利用相变材料的蓄放热特性来抑制室外温度波动对室内温度的影响进行了分析,对在提高室内环境舒适度、减少能量消耗方面进行了研究。对定形相变石膏板进行了冷热箱实验,在同样的加热和散热条件下且处于相同环境下,单层相变蓄能石膏墙板与多层相变蓄能石膏板均比普通石膏墙板具有更强的蓄放热能力,可以有效利用周围环境温度的变化进行蓄放热,提高了墙体的节能效果,在一定误差范围内用焓法模型用以求解相变传热问题是可靠的。     

同心套管双程流相变蓄热单元蓄放热特性研究

采用JDJN-60型相变材料,设计并制作了同心套管双程流相变蓄热单元,利用试验手段对蓄热单元在不同工况下的蓄放热性能进行了研究,分析了传热流体进口温度和流量变化对蓄放热过程的影响。研究结果表明:随着传热流体进口温度的提高,蓄热时间不断减少,但流量增加对蓄热过程影响不大。初步掌握了蓄热单元的蓄放热特性,为其工程应用提供参考依据。     

高导热能力的蓄热装置传热性能研究

固液相变材料的导热系数极低,往往不能在规定时间内完全相变融化以吸收电子设备工作的热负荷,导致电子设备出现局部超温现象。文中采用数值仿真和试验测试的方法对高导热能力蓄热装置进行研究。采用均温板与蓄热装置一体化设计,均温板将点热源转换为面热源消除了电子产品温度峰值导致局部超温的问题,也增加了相变材料的吸热面积。同时在相变材料中设置铝合金板以及铝合金波纹板。通过上述设计,增大了石蜡的当量导热系数,增加了短时间内石蜡的融化量进而提高了蓄热能力。     

单元组装式太阳能储热器的Fluent蓄热性能研究

研制一种单元组装式太阳能储热器,采用熔盐作为蓄热材料,利用Fluent中的凝固/融化模型对相变材料在储热器的蓄热、相变过程进行数值模拟研究,得到了相变材料固-液相变过程不同时刻的温度场分布,通过与实验数据对比验证了模拟方法的可行性;分析了传热介质入口温度以及流速对储热器储能过程的影响,计算了一定工况下,储能过程温度随时间的变化情况,得到之间的关系表达式以及对流传热系数与Re的关系,对太阳能储热器的设计、模块化生产及应用具有重要现实意义。     

内蒙地区垂直地埋管蓄热过程土壤温度的变化特性

给出了内蒙地区土壤温度计算式,通过计算获得该地区地表以下20m处土壤温度年波动范围为0.0483%。本文针对土壤蓄热过程建立了二维非稳态传热物理数学模型。基于有限元分析法对内蒙地区热泵长期(90天)连续蓄热过程进行了模拟研究。分析了钻孔口径、回填材料、地埋管管径及热流密度等因素对蓄热过程土壤温度特性的影响。研究表明:热泵长期连续运行会导致地埋管附近土壤出现热堆积不利于蓄热。热流密度、地埋管管径对土壤温度场和热作用半径影响较大;钻孔口径、回填材料对其影响较小;钻孔间距应保持在6.5m以上。研究结果对内蒙地区太阳能-地源热泵系统相关参数的设计具有重要指导意义。     

固体吸附制冷吸附床数值分析及强化传热技术

建立了固体吸附制冷吸附床的物理模型和数学模型,通过数值分析得到床层温度分布及其各点温度随时间的变化情况,并分析吸附剂的物性参数、换热流体流速、温度和床层初始温度参数变化对床层温度分布的影响.结果表明,吸附剂的物性参数对床层温度分布影响显著;换热流体流速、温度和床层初始温度对床层温度影响不大,但影响换热效率和传热速率.在径向上床层温度存在着较大的温度梯度,但在轴向上温度分布比较均匀.在吸附剂的物性参数中,导热系数影响最大,其次是密度和比热容.因此为了提高传热效率,应增大吸附剂的导热系数,选取具有较小密度和比热容的吸附剂.     

分体式捣镐的焊接有限元模拟

介绍了铁路捣固车的工作原理、捣镐的失效形式以及国内外捣镐的特点和使用寿命。选择分体式捣镐为研究对象,运用ANSYS对捣镐的焊接过程进行模拟。采用高斯热源模型进行了焊接温度场数值模拟,通过ANSYS的APDL命令流、动态填充热流密度表,方便地实现了移动热源的加载,得到了焊接温度场和残余应力场分布数据,较好地模拟了实际焊接过程。仿真结果符合已有的焊接过程残余应力产生理论,验证了仿真过程的正确性。     

周期性冲击射流流动对传热特性的影响分析

采用经过实验验证的数值模型研究了周期性射流冲击下的流场对传热强化的影响。根据不同波形（正弦波、三角形波和矩形波）规律变化的射流对平板的冲击会产生不同的传热特性,研究得到了滞止点处的温度、传热系数和湍流强度随时间变化的规律。研究结果表明：当正弦波射流、三角形波射流的信号处于上升阶段时,湍流强度在稍有延迟后会产生一个瞬时的增强,可对强化传热起到促进作用,但在它们随后的波形变化中湍流强度仅有缓慢的升降,矩形波射流在信号发生阶跃变化时,会产生湍流强度的脉冲增强,尤其是在信号跃降时产生的瞬时脉冲增强比信号跃升时产生的脉冲增强更大,可有效强化传热;远离滞止点的流场的周期性波动仍然存在,但幅值大大减小,矩形波射流的平均速度大于其他波形射流的速度。     

烟气余热吸附式制冷单管的传热传质模型

针对已完成的发动机排气吸附式制冷机，考虑吸附床内非平衡吸附的特点，建立了以氯化钙-氨为工质对的吸附式制冷系统吸附床传热传质数学模型，采用数值计算方法对模型进行了模拟计算，得出了吸附床的制冷性能及温度场分布，并与实验结果进行了比较。结果表明，该模型能较好的模拟吸附床内的传热传质过程，为吸附床的优化设计提供了依据。     

考虑摩擦副接触应力场和冷却流场的湿式离合器温度场分析

温度对湿式离合器摩擦副的摩擦特性和热失效具有重要影响。为了获取湿式离合器温度场的分布规律,建立摩擦副接触应力分布有限元模型和摩擦片沟槽内冷却流场数值计算模型,获得了摩擦副接触应力随离合器接合油压的变化规律和冷却流场对流换热随离合器转速的变化规律。在此基础上,提出考虑离合器摩擦副接触应力分布时变特性和冷却流场分布时变特性的离合器温度场数值计算模型。将所建温度场模型的仿真结果与试验结果作对比,验证了所建温度场模型的正确性。通过计算获得了湿式离合器接合过程中不同钢片在半径和厚度方向的温度分布规律,揭示了摩擦副接触应力场和摩擦片沟槽内冷却流场对离合器温度场的影响规律。结果表明,在离合器摩擦副半径方向上,摩擦副的温度分布规律与接触应力分布规律相一致。而摩擦片沟槽内冷却流场的对流换热主要影响离合器同步阶段的温度分布。     

激光深熔焊熔池形成过程的数值模拟

建立了用于激光深熔焊数值模拟的新型移动热源模型——圆锥体热源模型,用圆锥体热源模型模拟激光深熔焊时熔池的形成过程。结果显示圆锥体热源模型能够很好地描述能量在试件厚度和试件表面上的传导情况,准确地模拟了熔池的形成过程,得到了与实际焊接很相符的温度场分布。     

激光反应熔覆碳化物陶瓷涂层温度场的有限元模拟

利用ANSYS软件建立预置式粉层激光反应熔覆的数值模拟模型,考虑了相变潜热、辐射对流散热、表面效应单元等因素的影响;在不同的工艺参数下,用该模型对激光反应熔覆碳化物陶瓷涂层温度场进行了计算,分析了整个激光加工过程中温度场的变化情况。结果表明:激光功率和扫描速度对基体熔化厚度以及熔覆层宽度的影响都比较显著;激光功率是造成熔覆层较大温度梯度的主要因素;有限元模拟得到的最佳工艺参数得到了试验验证。