加热温度对GOI法生长蓝宝石晶体影响的数值模拟

利用数值模拟分析方法,模拟了通过调节加热温度促进GOI法蓝宝石晶体生长的过程。分析了加热温度变化对晶体生长的固液界面凸出率、晶体内温度分布、温度梯度的影响;热交换器散热参数与加热温度之间的关系。结果表明,在GOI法蓝宝石晶体生长中,合适的降温控制程序有利于提高晶体生长质量,晶体生长速率会随着加热温度的降低而快速增加。在相同降温程序下,较大的热交换器散热能力具有较快的晶体生长速率;低的热交换器散热能力和加热温度有利于降低晶体生长的界面凸出率。     

蓝宝石晶体吸收系数对晶体内温度及热应力分布的影响

针对工业用热交换法蓝宝石晶体生长炉,建立了二维全局传热数值模型,采用离散坐标辐射模型对晶体内辐射传热进行了模化,研究了晶体吸收系数对晶体内部温度及热应力分布的影响规律。研究表明:在内辐射的作用下,大的轴向温度梯度及热应力区域集中在晶体底部1 cm的范围内,并且随着吸收系数(1.9~1 900 m~(–1))增大,晶体底部的最大轴向温度梯度及热应力呈现先增大后减少的趋势。     

钨钼复合热屏对泡生法生长蓝宝石晶体质量的影响

热场结构决定了晶体生长的热量、质量传输条件和晶体生长环境。利用专业晶体生长模拟软件CGSim,用数值模拟技术分析了晶体的温度场和应力场,研究了全钼热屏和钨钼复合热屏热场结构对蓝宝石晶体生长的影响。结果表明:钨钼复合热屏能够提供均匀的温度场,降低了晶体内部轴向和径向温度梯度以及晶体表面温度梯度,减小晶体内的热应力,晶体质量明显提高。     

海洋平台发电机组通风散热的数值模拟

针对海洋平台发电机组机房因散热不佳引起温度报警器报警而导致发电机组非正常停机这一问题,利用数值模拟的方法对原通风方案进行分析,发现原通风方案易出现局部高温面积大、气体流通不畅等问题。通过调整通风口送风方式,提出上部多风口送风、上部送风和底部正向送风3种方案,对比不同送风方案下机房内的气速场、温度场、平均温度和高温区域面积,分析发电机组设备散热和机房通风效果。模拟结果表明,底部正向送风方式能使机房内高温区域大面积减少,气体流通性好,湍流分布均匀,温度下降明显,可以达到预期的降温效果。     

回转窑热工状况影响参数的数值模拟

以某炭素厂φ2.3 m×55 m的回转窑作为研究对象,运用流体模拟软件Fluent 和Matlab 分别对回转窑内气体空间和物料料层内的传热过程进行了模拟,预测了回转窑参数如二、三次供风量和位置、翻料装置、物料填充率、窑转速等对窑内温度场的影响。结果表明合理布置二、三次风供风量和位置、设定翻料装置的尺寸和个数能够有效提高窑内温度,进而提高煅后焦质量;合理增加物料填充率和提高窑转速既能够提高回转窑产能,又能够保证煅后焦质量。     

侧面散热对导热系数测量的影响研究

稳态平板法测量导热系数因方法简单直接在测量材料的导热系数中广泛应用。但通过数值模拟和实验发现侧面散热对导热系数测量影响明显,采用大空间自然对流换热实验关联式对实验数据处理公式进行修正,在实验中得到较满意结果。利用数值模拟和实验对影响侧面散热的主要因素如环境温度、热源温度、样品厚度、试样导热系数进行研究,发现环境温度降低、热源温度增加、试样厚度的增加以及试样导热系数的减小,都会导致传热温差增加,侧面散热的绝对量和占总传热量的比例也随之增加。     

急冷塔运行工况参数的数值模拟分析

固体废物焚烧烟气急冷塔是控制二噁英类污染的一种常用设备,急冷塔的液滴蒸发效率和降温效果是抑制二噁英生成的关键因素。利用fluent软件对急冷塔进行气-液两相流的数值模拟试验研究。模拟计算喷射锥角、液滴直径和喷水量、烟气量及入口温度等运行参数,最终总结出该急冷塔的运行操作范围;确定喷嘴型号和操作范围;喷水量范围为0.4～0.5 kg/s,急冷塔适用的烟气工况范围。     

干气密封槽型参数的优化及其数值模拟

利用多目标优化方法,构建气膜刚度与泄漏量之比的协调函数,应用maple软件对该目标函数进行近似求解,获得最佳螺旋槽几何参数和密封性能参数.采用CFD软件数值模拟方法,建立流场的几何模型,根据所得进行内平衡计算和密封性能的校核.通过对一个串联式泵用于气密封系统的实例设计,证明可以用该方法进行干气密封系统的优化设计及数值模...     

数值模拟层叠流道结构参数对熔体压力损失的影响

利用POLYFLOW软件对聚丙烯熔体在层叠流道中的三维等温流场进行了数值模拟,研究了层叠流道结构参数对流道熔体压力损失的影响,并结合分析结果对层叠流道结构尺寸进行了优化。结果表明:熔体在层叠流道中的压力损失随流道水平流程长以及流道进、出口中心的高度差和横向偏距的增大而增大,并随着流道入口长和入口宽的增大而减小;与优化前相比,优化后的层叠流道的熔体压力损失显著降低。     

SAPMAC法生长大尺寸蓝宝石晶体的碎裂分析

在SAPMAC法晶体生长过程中常常出现晶体开裂现象,导致试验失败;根据裂纹萌生的位置、扩展程度可将其概括为全开裂(粉碎性开裂)和体内开裂(节理面开裂)两种开裂形态.研究结果表明:引起晶体开裂的主要原因是晶体内部由温度分布不均匀所引起的热应力,晶体内热应力与系统温度梯度、晶体热膨胀系数及晶体直径成正比;过快的晶体生长速率和过快的冷却速率,将会引起晶体内部整体热应力过大,造成晶体整体碎裂;在晶体直径突变及包裹物边缘位置易产生应力集中,微裂纹在应力集中位置萌生,并沿薄弱的(11-20)或(01-12)面扩展,造成晶体局部开裂.本实验室通过设计合理而稳定的温场、优化晶体生长工艺及退火处理等方法,较好地解决了蓝宝石晶体的开裂问题,生长了直径达240 mm的大尺寸蓝宝石晶体.     

碳化硅晶体生长炉辐射换热特性的数值模拟

采用C语言搭建了碳化硅(SiC)晶体生长炉三维温度场数值模拟平台,基于柱坐标系构建生长炉物理模型,采用有限体积法离散数学模型,利用S2S(Surface to Surface)辐射模型考察了生长室内的辐射换热特性,提出判断辐射面可视性的最短距离法. 模拟了电流强度1250 A、电流频率16 kHz条件下的生长炉温度场,定量揭示了生长室内的辐射换热强度;采用标准偏差法研究了线圈结构对晶体内部温度及温度梯度均匀性的影响. 结果表明,螺旋电磁加热线圈容易导致生长炉内部温度场呈非轴对称特性分布;辐射热流较导热热流大102~103倍,辐射换热促使生长室内温度分布均匀;螺旋线圈的布置方式使晶体截面温度呈非轴对称分布,造成温度梯度的均匀性变差,晶体生长过程中容易产生热应力,影响晶体质量.     

换热器传热数值模拟的两个假设

对管壳式换热器的数值模拟所采用的数值模型发展过程进行了详细介绍,列出了管壳式换热器壳程和管程数值模拟所取得的研究成果。接着对换热器的整体传热模拟作了简化,提出两种假设,并举例进行数值模拟验证,结果表明：温度场的分布与假设相近。这样对换热器的数值模拟给出一个新的思路。     

板翅式换热器的散热性能研究

通过理论分析、实验研究等方法,研究了流量对板翅式换热器的散热量、水阻、出水和进风温差等散热性能的影响,为不同工况下选择同一款芯体提供选型依据。     

换热器整体模型的数值研究方法

利用各向异性多孔介质和换热器核心模型建立了适用于各种换热器的换热器整体模型。计算结果与实验值基本符合,验证了模型的正确性。与以前文献中采用的数值模拟方法相比,本文提出的方法可以同时预测换热器管壳程的流场、温度场,而且支持对多管壳程等复杂换热设备的模拟,也适用于具有多个热源或冷却流的传热设备以及由多台传热设备组成的换热器组。本文结合其他学者提出的“单元流道”模型,提出将“单元流道”计算的结果作为换热器整体模型的计算依据,解决了换热器新结构整体模拟的基本数据来源的问题。对于一些具有非周期模型条件的换热器,本文提出的方法依然适用。     

板翅式换热器数值模拟研究

采用数值模拟的方法研究了板翅式换热器的流体流动与传热性能,得出了七种不同高度、厚度和翅片间距大小的翅片流道中流体平均Nu数和压力降随Re数变化的曲线.     

高温换热器多场耦合数值模拟研究

建立了高温换热器流动和传热的数值模型,对5种不同工况条件下的换热器进行了数值模拟,得到换热器的流动和传热特性;在ANSYS软件中建立换热器管束三维有限元模型,通过ANSYS CFX-POST准确的将前面FLUENT计算得到的温度场、压力场映射到ANSYS结构模型中,对换热器进行多场耦合分析;通过热-结构应力分析,得到换热器管束的等效应力和位移分布状况,并确定了最大应力发生的位置和具体数值,对换热器进行强度评价。     

纵流式管壳式换热器传热与流动特性的3D数值模拟研究

文章运用CFD软件Fluent分析了三种支撑结构对壳程性能的影响,可为工业用纵流式管壳式换热器优化及强化传热提供依据.文章探讨了水在三种不同支撑结构下的流阻与传热性能,得到不同支撑结构具有不同的传热效果,螺旋片相对其它两种支撑方式更有利于提高传热综合性能,并进一步对这三种换热器的传热强化机理进行了探讨.     

1/4椭圆螺旋折流板换热器性能的数值模拟

运用大型CFD分析软件FLUENT在简化模型的基础上进行数值模拟,对比分析了1/4椭圆螺旋折流板换热器壳程的传热及阻力性能随螺旋角度变化的规律. 结果表明,在相同的操作条件下,1/4椭圆螺旋折流板换热器的传热及壳程阻力性能都随着螺旋角度的增大而减小,其中以螺旋角度为35o的综合传热性能最好. 此外,在相同的螺旋角下,1/4椭圆螺旋折流板换热器的综合性能优于1/4扇形螺旋折流板以及普通弓形折流板换热器.