瞬态热线法测量流体导热系数的实验研究

建立了双热线瞬态热线法测量流体导热系数的实验装置，推导出了相应的工作方程。试验表明，新装置具有良好的可靠性和精度。     

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.     

热线法的发展和应用

本文在总结热线法技术发展的基础上,讨论了热线法测量材料热物性的特点,指出热线法应用于工程测量具有很多优越性,并展望了热线法在材料热物性测量中的作用。     

提高热线法测量精度的数据处理方法

传统热线法的数据处理方法，不能抑制外界信号干扰及有效测量区间选取不当等因素对测量结果的影响。本文利用多点测试数据，采用线性回归的方法处理热线法的测试数据，提高了测量结果的精确度。这种方法不仅适用于热线法测量数据的处理，而且为采用热线法测量材料导热系数的智能式专用测量仪器，提供了一种新的可靠的数据处理方法。     

基于均匀设计的自蔓延切割装置喷嘴研究

将喷嘴应用于自蔓延切割装置中可以起到压缩聚能、提高产物出射速度等作用,是提高切割效果的重要手段.采用均匀设计试验方法和FLUENT模拟计算方法对自蔓延切割装置上的喷嘴进行设计和优化.模拟仿真中重点考虑气体和熔融金属出口流速以及温度的耗散程度,并对结果进行二次多项式项回归分析.经分析可得,当出口半径为2 mm,收缩角为16.66°,圆柱段长度为2.8mm时,最佳距离为8.75mm,气体和熔融物出口速度最大,温度集中度最高,切割效果较好,实验结果为优化自蔓延切割装置提供了数据基础.     

无叶扩压器内流场的热线测量

采用单斜丝和单直丝热线相结合多方位采样测量技术,在三种不同转速条件下,使用智能型恒温热线风速仪,对一小型离心式压缩机无叶扩压器内流场进行了测量。给出了三种转速时的均速度、气流方向角和静压恢系数的测量结果,并对测量结果进行了分析和讨论。     

脉冲加热方法铌热物性参数的动态测量

提出积分球反射法脉冲加热技术测量材料热物性的方法,研制的脉冲加热瞬态热物性测量装置能同时测量铌带状试样温度范围在1100-2700K的比热容、电阻率、全波长半球发射率.装置中高速高温计测量试样的辐射温度,积分球反射计测量试样的法向光谱发射率,即可得出带状试样的真实温度.再通过测得的试样上的电压、电流等数据经计算获得其他热物性参数.对国外的标准铌试样进行了测试,所得测量数据与国外同行数据进行了比对,具有较好的一致性.实验结果表明:比热容测量不确定度为5%,全波长半球发射率测量不确定度为3.5%,电阻率的测量不确定度为3.6%,测量数据可作为航天、军事和民用领域材料应用的设计依据.     

沟槽壁面湍流相干结构被动控制的热线测量

沟槽壁面减阻是船舶和管道输运中具有重要应用前景的减阻技术.应用热线测速技术,对沟槽壁面平板湍流边界层的多尺度相干结构被动控制和减阻机理进行了实验测量研究.从壁湍流多尺度相干结构控制的角度分析了沟槽壁面平板湍流边界层的减阻机理.用热线风速仪和双平行丝梯度热线探针测量了风洞中并排放置的沟槽壁面平板及光滑壁面平板湍流边界层在不同法向位置的瞬时流向速度分量及其流向梯度的时间序列信号.用流向速度分量时间序列信号的多尺度子波系数辨识壁湍流多尺度相干结构,用条件采样和相位平均技术提取了壁湍流多尺度相干结构喷射和扫掠时流向速度分茸及流向雷诺应力分量的相位平均波形.对沟槽壁面平板及光滑壁面平板湍流边界层多尺度相干结构的多种统计平均特征进行了比较,分析了沟槽壁面平板及光滑壁面平板湍流边界层中多尺度相干结构的条件相位平均波形、流向湍流强度等统计特征.     

挖掘机工作装置运动学仿真

以日立EX200LC-5型反铲液压挖掘机为对象,采用proe建立液压挖掘机的工作装置虚拟模型,采用Adams软件进行运动学仿真,模拟挖掘机正常工作状态.运用运动学仿真结果计算最大挖掘半径、最大挖掘深度、最大挖掘高度与已有的20t日立挖掘机参数进行比对,两者结果吻合较好.对挖掘机工作装置进行优化,使工作装置最大挖掘半径变大,其工作更有效率.     

大井法分段降水设计在南水北调中线工程中的应用

现阶段工程降水设计以大井法为主,但对于长宽比差距悬殊的渠道,应用大井法时会出现较大误差.以南水北调中线温博Ⅱ标段渠道降水工程为例,提出将渠道分成若干段后采用大井法进行降水设计,并以不同长度(降水井影响半径2倍长度即150 m、将渠道分成3段即每段333 m和不分段即1 000 m)为分段依据,应用Visual Modflow软件进行降水数值模拟.结果表明:分段长度直接影响降水效果,随着分段长度的增加,降水效果会变差;采用降水井影响半径的2倍长度作为分段依据是可行的,符合降水设计要求.     

试样尺寸对水蒸气扩散系数瞬态测试的影响

为了分析试样尺寸对水蒸气有效扩散系数瞬态测试结果的影响,利用瞬态法测试底面积为50 mm×50 mm,长度分别为120、150、200、250 mm的4种B04级加气混凝土试样沿长度方向的水蒸气有效扩散系数,比较实验结果与采用标准稳态法的测试结果.结果表明,随着试样尺寸的增长,水蒸气有效扩散系数的瞬态测试值逐渐降低.长度为120 mm试样的瞬态测试值略高于稳态测试值,相对湿度高于50%时的最大偏差不超过10%,耗时为24 h;长度为150 mm试样的瞬态测试值与稳态测试值在整体上最为接近,在整个相对湿度区间的最大偏差不超过13%,测试耗时为36 h;长度为200、250 mm试样的瞬态测试值比稳态测试值显著偏低,最大偏差超过25%,耗时均超过60 h.根据测试结果,建议采用长度约为150 mm的试样对该型加气混凝土的水蒸气扩散系数进行瞬态测试.     

热线法同时测松散煤体导热系数及热扩散率

针对目前尚无理想的松散煤体热物性综合测试方法与系统的现状,研究了基于热线法的新的数据处理手段,同时测算松散煤体导热系数及热扩散率,并设计开发了测试系统.利用交叉热线法测松散煤体导热系数,结合平行热线温升数据通过数值解法计算热扩散率.实验测试表明:导热系数与热扩散率测试结果可重复性好,最大偏差仅为0.726%,且与相关文献参照值相符.     

磁力耦合式直线驱动装置的建模与优化

针对传统机械系统难以完成密封环境中的驱动任务，提出了一种非接触式磁力耦合直线驱动装置，分析了不同优化方案的磁力特性.采用等效磁路法分别建立了水平驱动力和法向干扰力的解析模型，通过有限元瞬态仿真和实验测量对理论计算模型的准确性进行验证，应用该解析模型对不同优化方案的磁力特性进行对比分析.结果表明，所建立的解析模型与实验结果的误差较小，采用径向磁化圆柱形永磁体的双轮驱动方案最大驱动力提高近2倍，并消除了法向干扰力，在一定负载工况下可实现高效运行.     

基于分离变量法的瞬态高温外推测试研究

提出了一种利用蓝宝石光纤黑体腔温度传感器外推测量高温的新方法,建立了测量瞬态高温的黑体腔外推模型,利用分离变量法对其求解.在此基础上,利用CO2激光器模拟瞬态高温热源,用传感器和高速红外测温仪同时测量黑体腔内外膜层温度变化情况.实验结果表明:利用分离变量法求得的外温度和红外测温仪测得的温度在变化趋势及峰值方面表现出了比较好的一致性,从而证明了外推模型的正确性.同时,利用Ansys软件对黑体腔的瞬态受热传热过程进行仿真,从反面验证了外推模型的正确性.     

Weibull拟合的钠硫电池加热模块温升分析

为分析钠硫电池加热模块的温升过程,分别基于三维瞬态导热方程和Weibull函数建立了加热模块的理论模型和试验温升数据的拟合模型,数值模拟了钠硫电池加热模块温升过程与瞬态温度分布,探讨Weibull参数对升温曲线的影响规律.结果表明:Weibull拟合模型能够精确描述加热模块的温升过程,可靠度较高;模块内部整体温升率随时间和距离模块中心的长度均呈非线性降低趋势;形状参数和尺度参数分别决定了分段温升和整体温升的效率,这为钠硫电池加热模块以及其他加热装置的优化设计提供参考.     

天津办公建筑空间设计因素节能分析与优化

为改善天津地区办公建筑空间节能效果,以点式高层办公楼为例,研究空间设计因素对建筑能耗的影响及优化节能设计方案.首先基于案例调研总结其空间设计因素的典型值或值域,建立典型模型;然后选择6项空间设计因素展开分析,包括平面长宽比、建筑朝向、标准层面积、层高、窗墙比、外窗水平遮阳板长度,依次通过正交试验和列表法安排DesignBuilder能耗模拟试验,从而很快地获得优化节能设计方案.模拟试验考虑两种围护结构构造类型,分别代表常规构造和被动房构造.试验结果表明:层高与窗墙比构成建筑能耗的两项重要影响因素,其次为标准层面积、平面长宽比与建筑朝向、外窗水平遮阳板长度;优化节能设计方案中各因素的取值为:平面长宽比2∶1,建筑朝向南向,标准层面积1 024 m~2,层高3.6 m,窗墙比0.3,外窗水平遮阳板长度300 mm.经过试验设计与模拟分析,实现天津地区点式高层办公楼空间节能效果最大化,为该地区办公建筑节能设计提供参考.     

轴向非对称中空型材拉弯过渡区长度优化

为探究过渡区长度对型材拉弯成形的影响,以高速列车用典型轴向非对称铝型材为对象,选取4种不同过渡区长度进行拉弯研究.利用数值模拟对比分析了成形后零件的应力应变分布、形状误差、回弹、截面畸变和空间扭转,并定义成形缺陷指数表征综合成形效果.结果表明,随着过渡区长度的增加,型材成形后的形状误差和回弹明显减小,但是截面畸变和空间扭转增大;成形缺陷指数表明,过渡区长度为200 mm时型材拉弯成形综合缺陷最小,利用0.618法优化了过渡区长度.在张臂式拉弯机上进行实验验证,测量结果和数值分析规律相吻合.     

膨胀环频域特性影响因素分析

针对带有膨胀环的航空液压管路,建立14-方程动力学模型,利用传递矩阵法对该方程进行求解.研究在膨胀环总长一定时,弯曲半径、折弯角度对管路频域特性的影响.分析不同壁厚、内半径时,膨胀环固有频率与折弯角度之间的变化规律.分析膨胀环高度及长度对膨胀环固有频率的影响.仿真结果表明:膨胀环折弯角度与弯曲半径越小,管路的固有频率越高;固有频率随折弯角度的变化趋势不受壁厚的影响;内半径越小,折弯角度对固有频率的影响越小;固有频率与胀环高度具有线性关系,与膨胀环长度具有非线性关系,并且膨胀环长度越小,长度变化对固有频率的影响越明显.     

基于三场耦合的轮毂轴承淬火残余应力场建模

汽车轮毂轴承淬火冷却过程, 轴承套圈内部温度、组织和应力在短时间内发生了剧烈变化, 对 于变化过程中温度、组织、应力的定量分析, 可借助有限元软件ABAQUS 进行.采用顺序耦合热应 力法, 先进行非线性热传导分析, 求出淬火过程各阶段的瞬态温度场、组织场.然后根据求得的瞬态 温度场, 进行淬火过程的热力耦合分析, 求解淬火冷却后的应力场分布.在分析过程中, 充分考虑了 相变潜热对温度场和相变场的影响.为了验证模拟结果, 采用X 射线应力测定仪测量了轴承外表 面特殊点的残余奥氏体含量和残余应力值, 把模拟值和试验结果进行比较, 发现模拟值和测量结果 比较吻合.     

螺线式无针头静电纺丝过程中场强的分布与改善

为获得场强分布均匀且场强值较高的最佳螺线式无针头静电纺丝结构参数,采用COMSOL有限元模拟软件对无针头式静电纺丝过程中场强大小和分布规律进行仿真,研究螺线式无针头线圈的长度、螺距、半径以及金属丝的半径等参数对电场强度及其分布的影响.结果表明:对于螺线式无针静电纺丝,纺丝头的电场强度普遍呈两端高中间低的分布规律,存在所...