时间延迟对瞬态平面热源法测量热导率的影响

瞬态平面热源法测量热导率时,时间延迟会直接影响热导率测量的准确度。为了对这种影响程度进行评估,本文基于瞬态平面热源法探头表面平均温升理想模型提出了一种可实现时间补偿的改进温升模型,并利用Hot disk热物性分析仪数据采集系统搭载两个不同半径的探头对Pyroceram 9606标准材料在常温常压下的热导率进行了测量。测量结果表明,时间延迟对热导率测量的影响会随着测量参数选择的不同而发生不规律变化,短时间测量的情况相比长时间测量时受时间延迟的影响更加明显,对理想模型进行时间补偿能够较大幅度地提高热导率的测量准确度。     

离析灌注桩的光纤温度传感检测模型试验

介绍了分布式光纤温度传感技术的灌注桩基质量检测原理。设计试验模型,分别制作了水灰比为0.38、0.48、0.58的3种离析桩模型,对不同离析程度桩的光纤温升进行测量,分析不同离析桩中光纤温升规律;研究加热功率大小对光纤温升的影响,通过分析发现温升与加热功率具有良好线性关系;研究了离析程度对光纤温升的影响,结果表明:光纤温升随离析程度增加而增加。     

堆积型含湿多孔介质导热系数测试实验研究

以砂子模拟堆积型多孔介质,采用Hot Disk热常数分析仪（TPS 2500）对不同含湿率砂的有效导热系数进行测量和实验研究。研究发现,非饱和含湿砂有效导热系数随含湿率的增加而增大。低含湿率（体积含湿率低于25％）情况下,砂子的有效导热系数难以准确测得,其主要原因是测试过程中,由于加热影响,贴近探头附近的水分因蒸发扩散而逐渐减少,探头周围试样构成不能保持恒定,导致测试环境持续发生变化。     

堆积型含湿多孔介质导热系数测试实验研究

以砂子模拟堆积型多孔介质,采用Hot Disk热常数分析仪(TPS 2500)对不同含湿率砂的有效导热系数进行测量和实验研究.研究发现,非饱和含湿砂有效导热系数随含湿率的增加而增大.低含湿率(体积含湿率低于25%)情况下,砂子的有效导热系数难以准确测得,其主要原因是测试过程中,由于加热影响,贴近探头附近的水分因蒸发扩散而逐渐减少,探头周围试样构成不能保持恒定,导致测试环境持续发生变化.     

可控纳米流体的制备及热导率研究

为了研究纳米流体的一步法制备中不同条件对纳米颗粒粒径的影响，使用醇盐水解法制备了水-SiO2纳米流体.利用激光粒度分析仪和透射电镜（TEM）对纳米颗粒粒径大小及其分布进行了测量，利用zeta 电位仪及长时间的观测,分析了系统的稳定性，利用激光闪光法, 测量不同粒径和不同浓度的纳米流体热导率的提高.结果表明，纳米SiO2颗粒可控制在50~200 nm.由醇盐水解方法制备的纳米流体稳定性好.当纳米流体的体积分数为1.3％时，平均粒径为70 nm的SiO2纳米流体的热导率比纯水提高24％，而热导率的增加对温度的提高不敏感.     

导热系数和比热准稳态测量方法的分析

本文对准稳态法测导热系数、比热的误差作了分析。用有限差分法对非无限大平板及端面散热引起的误差作了数值计算,给出误差与伏利业准则,比渥准则,无因次加热量或试样直径与厚度比的关系曲线。加热器热容引起的误差用解析法求出。介绍一种高阻箔式加热器,简化了测试设备。对测量时间的选择,试件尺寸,适合本方法测试的材料,误差大小作了分析。     

石墨烯热导率的分子动力学模拟研究

针对石墨烯所存在的热导率高等优点,本文采用非平衡态分子动力学方法,选用Airebo势函数,建立了扶手型和锯齿形石墨烯纳米带模型,研究了石墨烯模型不同特征尺寸(长度、宽度)、不同势函数、不同温度对石墨烯热导率的影响。研究结果表明,特征尺寸的差异会导致石墨烯热导率不同;选择不同的势函数对计算的石墨烯热导率有显著影响;设定相同的初始条件,石墨烯热导率随温度的升高而明显上升,且在320~340K内变化趋势显著。本文所研究的石墨烯相关热性能在低维热传导领域具有一定的实际应用价值。     

平面近场测量中探头位置误差分析

为了评估平面近场测量中探头位置误差对远场方向图测量结果的影响,分析了探头位置误差的来源;通过建立半波振子阵列模型,结合平面波谱近-远场变换理论计算得到远场方向图,对探头位置误差的影响进行仿真分析.分析结果表明,探头位置误差对扫描波束测量影响较大,在远场方向图中会引入栅瓣.最后给出了测量系统设计中关于探头位置误差补偿的具体方法.     

大型厚壁筒体内壁感应加热三维温度场的数值模拟

采用有限元方法对大型厚壁筒体的内壁感应加热工艺进行了数值研究。设计了一种适合内壁感应加热的弧形面感应加热器,基于ANSYS软件建立了内壁感应加热的三维瞬态电磁场和温度场模型。分析了感应加热参数如线圈电流大小、频率、匝数、加热间距等因素对筒壁温度分布的影响。结果表明:增大线圈电流大小、频率和匝数会极大地改善了加热效果,减少线圈与工件的距离也能提高加热效率。采用感应加热参数进行感应加热实验,实验结果与预测值吻合较好。     

Al_2O_3-H_2O纳米流体的热导率与粘度实验研究

为研究Al_2O_3纳米颗粒对H_2O基液热导率与粘度的影响,本文基于"两步法"制备了相对稳定的Al_2O_3-H_2O纳米流体,分别采用瞬态热线装置与流变仪实验研究了不同因素(超声处理时长、纳米颗粒体积分数与温度)影响下的Al_2O_3-H_2O纳米流体热导率与粘度变化规律,对比了不同纳米流体热导率与粘度理论模型的适用性。根据静置稳定性分析发现,添加适当分散剂并进行超声处理是提高纳米颗粒均匀性与纳米流体稳定性的重要方法。实验测量结果表明,随着超声处理时长的增加、纳米颗粒体积分数的提高以及温度的升高,纳米流体与基液之间的相对热导率与相对粘度会有所提高;并且Vajjha模型与Corciones模型的理论预测结果和实验数据吻合较好。     

改进的常功率平面热源法

在考虑加热器热容量的条件下,求解了半无限大物体在边界被加热时时的非稳态导热问题。在此基础上对传统的常功率平面热源法进行了改进,建立了改进的数学模型。提出了新的数据处理方法,根据改进的数学模型建立方程,求解试样的导热系数和导温系数。通过比较发现,由于避免了加热器热容量带来的系统误差,由改进的数据处理方法得到的导热系灵敏和导温系数值比传统的常功率平面热源法的结果更精确。     

Hot-forging die cavity surface layer temperature gradient distribution and determinant

Based on the car front-wheel-hub forging forming process of numerical simulation, the temperature gradient expression of forging model cavity near the surface layer was got ten, which illustrates that the forging temperature gradient is related to forging die materials thermal conductivity, specific heat and impact speed, and the correlation coefficient is 0.97. Under the different thermal conductivity, heat capacity and forging speed, the temperature gradient was compared with each other. The paper obtained the relevant laws, which illustrates the temperature gradient relates to these three parameters in a sequence of thermal conductivity > impact speed> specific heat capacity. To reduce thermal stress in the near-surface layer of hot forging cavity, the material with greater thermal conductivity coefficient and specific heat capacity should be used.     

定热流热响应实验确定岩土热物性方法

针对工程中常用的定热流热响应实验方法,分析研究了采用不同传热模型耦合不同数据处理方法对确定岩土热物性及钻孔热阻的影响,研究结果表明:采用线热源模型与柱热源模型确定的岩土热物性及钻孔热阻存在较大差异;岩土容积比热对导热系数的确定影响很小,但对钻孔热阻影响较大;三参数估计确定导热系数及钻孔热阻具有良好可信度,但是对于热扩散率的确定稳定性较差.通过分析总结,以最小平均误差作为线热源及柱热源传热模型的权值分析基础,提出三参数估计耦合线热源及柱热源模型的加权平均方法确定岩土热物性及钻孔热阻,该方法具有稳定性好,可信度高的特点.     

一种基于热线法的横观各向同性材料导热系数的测量方法

材料的导热系数是其重要的热物理特性参数之一,高效地测量各种材料的导热系数具有较重要的实际工程意义.在工程上,有较多材料具有横观各向同性的性质.对于横观各向同性材料导热系数的测量较常用的方法为稳态热平板法.该方法通过在不同方向上对试样施加热流,在材料内部产生稳态的温度分布,通过热流与温度梯度的关系反算导热系数.稳态热平板法基于稳态传热理论,原理简单,但耗时较长,对于待测试样较多的情形,具有一定局限性.热线法基于瞬态传热理论,是一种简单快捷的材料导热系数测量方法.本文基于横观各向同性介质中的热传导理论,对热线法进行了功能拓展,建立了一种利用热线法测量横观各向同性材料导热系数的新方法.将此方法应用于自制的人工横观各向同性材料,并将测量结果与相应的稳态平板法所得结果进行了比较.比较试验结果表明:只要测量过程中实际的探针-试样系统与其对应的理想模型之间具有较高的接近度,即能保证本文方法所得结果的可靠性及可重复性.     

PCR热循环系统热性能影响因素的等效电路研究

根据热电相似性理论,建立基于半导体制冷片的聚合酶链反应(PCR)热循环系统的等效电路模型,将系统中各部件的热参数等效替换成相应的电路参数.利用该模型,分别分析在加热和制冷模式下,驱动电流、散热器热阻和样品块材料等因素对PCR热循环系统热性能的影响程度,得到了在各工作状况下样品块温度的稳态和动态曲线.结果表明：当驱动电流取最佳值Im时,系统可获得最佳制冷效果;驱动电流越大或材料的热容越小,系统升降温速度越快;材料不同对系统的Im值无明显影响;散热器热阻越小,样品块温度稳态值越低,系统的Im值越大.在设计时选择低热容的材料、低热阻的散热器以及最佳Im,可使系统获得最佳的热性能.     

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。     

空气源热泵冷热水机组空气侧换热器结霜模型

采用分布参数法建立了空气源热泵冷热水机组空气侧换热器结霜的稳态模型，并将换热模型和结霜特性相结合，对该模型进行了求解，对机组在不同工况下运行时的结霜情况进行了分析，得到了影响结霜的主要因素．指出随着空气相对湿度的增加，结霜量明显增加；且在空气流动方向的不同管排间结霜量不同，为改善机组结构，提高机组性能提供了依据．     

导热反问题原理辨识均质材料导热系数及体积热容的算法

目的 分析非稳态导热反问题在现场快速辨识建筑围护结构的导热系数和体积热容的算法.方法 利用参数辨识算法,计算了内部圆柱面在常热流情况下,材料的热物性参数,给出了相关的数值验证,对温度获取时可能产生的随机和系统误差进行探讨.结果 若获取的温度为真值,该算法辨识的导热系数和体积热容的值与真值的误差分别为0.11%和0.16%;若考虑温度的随机误差和系统误差,随着优化函数J减小,k和C的辨别结果 却先收敛后发散.结论 利用非稳态导热反问题的原理辨识建筑围护结构的导热系数和体积热容是可行的;本算法可行且稳定;参数辨识对误差较为敏感.     

基于系统优化的岩土热物性确定方法

针对地埋管地源热泵系统设计中的岩土热物性确定问题,以竖直U形地埋管换热器的管式储热系统DST模型为基础,建立岩土热物性试验系统模型.通过系统模拟出的地埋管换热器进、出水平均温度与实测值的对比,以其差值的平方和为目标函数,利用系统优化的方法,对岩土的综合导热系数和热容量2个参数实施优化,确定出其最优值.通过具体算例,将优化算法确定的热物性参数应用于不同的地埋管换热器模型（有限长线热源模型、柱热源模型、DST模型）中计算埋管平均水温,并与试验结果进行对比,结果表明:应用DST模型确定的热物性参数对应的水温差值的平方和最小,且试验系统模型计算的地埋管换热量模拟值与试验输入值的最大误差为3.11%.