变参数下W辐射管性能变化规律的数模研究

本文以数学模型为手段，研究了在不同空气预热温度、不同火焰长度下单辐时管壁温分布规律及烟气温度变化规律，同时研究了在不同参数下群辐射管性能变化的规律。获得了有实际指导意义的结论。     

一种确定综合温度的新方法：传热反问题法

提出了传热问题法确定外空气综合温度的理论模型及原理，给出了工程应用实例。并对不同的确定综合温度的方法及其结果进行了分析比较。     

聚合物基纳米复合材料热导率计算

讨论了聚合物基高导热高绝缘纳米复合材料的导热机理与常用的导热理论模型。考虑到填充率、温度等的影响，用不同的理论模型计算了氧化铝纳米颗粒填充环氧树脂的热导率，并结合相关研究实验对不同的导热理论模型进行分析比较。通过添加高导热填料可显著提高聚合物材料的热导率，且热导率随填料填充率的增大而显著增大。热导率随在300 K到373 K的范围内，复合材料的热导率随着温度的升高而增大；而当温度超过373 K，复合材料的热导率则随着温度的升高缓慢下降。     

临边成像光谱仪光谱辐亮度响应度定标研究

基于积分球原理,提出了一种利用积分球进行光谱辐亮度响应度定标的新方法,消除了利用积分球定标的传统方法中由于漫反射板的双向反射率分布函数(BRDF)的测量不确定度大对定标精度的影响,极大地提高了定标精度。利用该方法标定了在研的空间遥感临边成像光谱仪原型样机的光谱辐亮度响应度,分析了定标不确定度,定标合成不确定度为2.6%。将该方法的定标结果与采用标准灯联合漫反射板的定标结果进行了分析比对,结果表明,二者在3%以内相符。引起两种定标结果偏差的主要原因是漫反射板BRDF测量的不确定度。     

植被红外辐射统计特性理论模型

根据植被层能量热平衡方程，选取植被短波吸收率、长波发射率、热与水汽传输系数和气孔阻力为独立的随机变量，并假设它们均服从正态分布，利用Ｍｏｎｔｅ－Ｃａｒｌｏ（Ｍ－Ｃ）方法，模拟计算了植被表面红外辐射的统计特性．给出了植被表面辐射温度的概率分布，讨论了这些随机变量的空间起伏和外部环境对植被红外辐射统计特性的影响     

重Fermi子体系反常比热的理论研究

利用文献中Ｋｏｎｄｏ格子理论模型，研究了重Ｆｅｒｍｉ子体系比热与温度的反常关系。     

卷帘数字域TDI技术的CMOS成像系统的SNR模型建立

为使采用数字域时间延时积分(TDI)技术的空间高分辨率成像系统的信噪比(SNR)指标能够在前期论证过程中被准确的评估出来,提出了基于该技术的信噪比评估模型。首先分析了卷帘数字域时间延时积分(TDI)技术的工作机理,然后对基于CMOS图像传感器的成像系统的主要噪声进行了详细分析,提出了基于卷帘数字域TDI技术的CMOS成像系统的SNR模型,最后利用设计的基于国产CMOS图像传感器的空间光学相机的辐射定标实验结果验证SNR模型的正确性。实验数据表明采用提出的SNR模型算出的信噪比与图像中计算得到的信噪比在入瞳辐亮度在27.1044-5.5117,SNR范围内理论值和实验值之间的差值在2.1d B以内。而对于只有在白天进行成像的光学系统来说,其入瞳辐亮度不会超出这个范围。     

煤粉空气流在管内着火规律的研究

本文介绍一管内煤粉气流着火的试验方法与理论模型，从而得出煤粉气流着火的一些特性与规律，由于管内煤粉气流着火更接近工程实际，因此该实验方法比其它一些研究着火规律的方法有更多的优点，同时介绍了几种典型工业用煤在控制煤粉浓度、气流速度以及管壁温度时，管内煤粉气流的着火特性的试验结果，并与理论模型的计算结果进行了比较．比较表明，理论模型计算结果与实验结果相符．     

中国古典园林彩画微环境监测及色彩衰变规律研究

为得到微环境参数对古建园林彩画色彩衰变量化影响规律，以颐和园为样本，选取颐和园典型彩画作为研究对象，并开发微环境参数监测系统，对彩画所处微环境信息进行全年实时监测，得到温湿度、风速及照度数据。同时，选取颐和园典型彩画进行周期性测试，提取彩画色坐标及亮度参数，并根据所采集的色彩信息计算出色彩的主波长及兴奋纯度，并拟合主波长、兴奋纯度、亮度随时间的衰变曲线。通过将微环境测试数据与色彩衰变曲线进行对比分析，发现温度、湿度、风速对彩画色彩影响较小，光照是造成彩画色彩衰变的主要因素，而且光照对彩画色相、亮度、兴奋纯度3个参数的影响程度不同，不同颜色受光照影响变化程度也有较大差异。     

土壤与植被混合型地表的温度场特性分析

混合地表的温度场分布是目标与背景红外辐射特性研究的难点问题,针对该问题建立了土壤与植被混合型地表的红外辐射温度场理论模型．在分析了影响温度场分布因素的基础上,根据植被覆盖率范围给出了混合地表的定义．结合土壤和植被温度场各自的统计分布特性,对混合地表温度场的标准方差和相关长度等参数进行了分析,给出了这些参数随植被覆盖率的变化特性,为红外场景的仿真和混合地表的红外纹理生成提供了理论依据．     

槽式太阳能集热器传热模型及性能分析

槽式太阳能集热器一维和二维传热数学模型是一组非线性代数方程,为改进求解的稳定性和计算精度,将槽式太阳能集热器一维和二维传热模型的求解看作有约束优化问题,建立了集热器传热过程求解的有约束优化数学模型,应用MATLAB软件优化函数fmincon进行求解。分析了传热流体入口温度及太阳能辐射热流密度变化对集热器性能的影响。采用fmincon函数求解集热器传热过程,计算速度快,计算过程稳定。分析表明,传热流体温度变化对集热器效率的影响大于太阳能辐射热流密度对集热器效率的影响。     

Study on thermal wave based on the thermal mass theory

The conservation equations for heat conduction are established based on the concept of thermal mass. We obtain a general heat conduction law which takes into account the spatial and temporal inertia of thermal mass. The general law introduces a damped thermal wave equation. It reduces to the well-known CV model when the spatial inertia of heat flux and temperature and the temporal inertia of temperature are neglected, which indicates that the CV model only considers the temporal inertia of heat flux. Numerical simulations on the propagation and superposition of thermal waves show that for small thermal perturbation the CV model agrees with the thermal wave equation based on the thermal mass theory. For larger thermal perturbation, however, the physically impossible phenomenon predicted by CV model, i.e. the negative temperature induced by the thermal wave superposition, is eliminated by the general heat conduction law, which demonstrates that the present heat conduction law based on the thermal mass theory is more reasonable. Supported by the National Natural Science Foundation of China (Grant No. 50606018)     

表面凹坑对活塞-缸套摩擦生热过程的影响

针对表面规则凹坑可以改善活塞-缸套摩擦副的热效应这一物理现象,建立了热应力耦合的有限元模型。对该模型进行接触非线性分析,求得接触力,从而得到摩擦力所做的功,将功转化为热能作为表面热流输入到温度场控制方程中,实现了应力场与温度场的耦合。仿真结果表明:相对于光滑活塞,加工有凹坑的活塞表面虽然在局部存在较高的温度点,但整体上实现了温度的均匀分布,而光滑裙部表面的温度分布集中使导热较差是引起光滑裙部局部磨损的主要原因之一。凹坑可使裙部热量分散,不易引起磨损以及高温黏着现象,从而提高裙部表面的耐磨性,延长活塞的使用寿命。     

高温介质短管耦合换热中的热流分布与辐射作用

通过数值模拟短管内常物性高温介质的辐射与对流耦合换热，研究了壁面热流及介质内的热流分布特征，考察了介质辐射作用对热流分布的影响，管内流动为层流正在发展流，介质为吸收发射性灰介质，换热与流动同时发展，采用离散坐标法求解圆柱坐标系下的辐射传递方程，以获得辐射换热项，并将该项作为耦合换热能量方程的源项处理，采用控制容积法离散能量方程和N－S方程，并用SIMPLEC算法进行失代求解，结果表明，高温介质辐射不仅对壁面热流和局面努谢尔数分布有重要影响，而且使介质内径向热流分布发生较大改变。     

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。     

Evaluation of numerical ablation model for charring composites

Charring composites are widely used in the thermal protection system(TPS) to consume the intense aerodynamic heating during vehicle reentry. The ablation and thermal responses for the charring composites can be studied by using a numerical ablation model, in which the surface ablation and volume ablation could be taken into account. The coupling interactions among temperature, gas motion and interior pressure producing the pyrolysis gas could make the computation more complicated. A multi-physics model is developed to simulate the thermal response coupled with volume ablation and surface ablation. After studying four typical ablation cases, the model is validated, and then the heat transfer mechanisms in ablation are investigated. It is found that the viscous dissipation energy by the motion of pyrolysis gas can be neglected in the simulation. Also, the flow of pyrolysis gas plays an important role in the temperature response, especially under high heat flux condition.     

纳米填料对储能式散热器性能影响的数值研究

针对储能式电子器件散热器性能受相变材料较低导热能力限制的问题,采用添加高导热纳米填料的方法提高相变材料的表观导热系数,并对储能式散热器的性能提升潜力进行分析. 在短时大功率加热(热流密度为10 W/cm2)的条件下,对以二十烷为相变材料的储能式散热器在添加碳纳米管填料之后的工作过程(熔化和凝固传热)进行了三维数值模拟. 结果显示,由于相变材料表观导热系数的提高,散热器的性能随碳纳米管添加量的增加而提升,其提升程度与添加量呈近似线性相关| 当加入体积分数为10%的碳纳米管时,散热表面的最大温升相对于无碳纳米管的情形降低了8 ℃,散热器的等效总热阻则降低了14%,说明该方法是提高储能式散热器性能的有效途径．     

自由降膜表面波流动和传热特性的研究

要对垂直自由降膜表面波建立了数学模型及计算方法,在雷诺数Ｒｅ为８８０、等温壁面条件下,根据实验测定的薄膜厚度随时间变化的规律,经坐标转换,在运动坐标系下,采用有限差分法求解动量方程和连续性方程,得到了定常温度下层流降膜内的速度分布和压力分布;并在恒壁面热流密度条件下,结合能量方程,求得并分析了换热系数和表面波之间的关系。     

高温炉内辐射换热的热流法计算机模拟

本文运用文献〔4〕中提出的新热流法,在二维直角坐标系下开发了一个由热流方程和能量方程相结合的计算机程序。用该程序计算了高温炉内的辐射换热,得到了高温炉内的温度分布。这些模拟结果为研究高温炉膛内的热状态提供了重要的理论依据。作为一个例子,本文计算了马弗炉内的温度分布,与实测结果基本相符。     

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。