基于流固耦合传热的制动盘瞬态温度场研究

针对通风盘式制动器在制动时空气与制动盘之间的流动与传热耦合问题,建立了空气与制动盘三维流固耦合模型,参照《乘用车制动器性能要求及台架试验方法》设置速度、热流密度等边界条件,利用CFD软件的流固耦合计算功能对建立的耦合模型进行瞬态传热数值计算,得到了耦合系统的温度场。数值计算所得制动盘温度值与制动器惯量实验台测得温度值之间的误差在合理范围内,证明流固耦合数值计算法可以较准确地分析通风盘式制动器制动过程中的温度场,为评价通风式制动盘的风冷性能提供依据。同时提出通风式制动盘通风肋板优化方案,经计算,优化后的制动盘在循环制动工况下最高温度降低了16℃。     

火积耗散理论在超临界二氧化碳传热优化中的应用

火积耗散原理为评价、优化换热器性能开辟了新的途径。为了使火积耗散均匀分布原则和温差均匀分布原则更好的应用于实际换热过程,采用编程迭代的方法,采用某两种优化原则进行改进,基于改进后的两种优化原则,分析比较了二氧化碳在不同进口压力时,两种原则优化的效果。结果表明,从有效度、火积耗散数等沿换热方向的大小变化,显示火积耗散均匀分布原则优化结果明显优于温差均匀分布原则,表明火积耗散均匀分布原则的传热效率高于温差均匀分布原则。     

基于ANSYS的高速客车车顶稳态传热温度场分析

以CRH5车车顶为例,运用ANSYS有限元软件热分析模块,将车顶置于稳态情况下进行模拟,加载温度及对流边界条件,对热量在车顶的流动状况进行仿真与分析,得出高速客车车顶稳态传热温度分布。     

基于KF-LSE的建筑室内温度场实时准确重建方法

实时、准确的建筑室内温度分布信息反馈是暖通空调(HVAC)系统控制与室内热环境优化研究的难点。针对这一问题,提出了基于卡尔曼滤波-线性随机估计(KF-LSE)的室内温度场实时准确重建方法。该方法利用本征正交分解(POD)方法将室内温度场映射为与POD模式系数相关的低阶线性系统,采用LSE方法获取POD模式系数动态模型,基于KF算法构建POD模式系数估计器,最后通过估计器与在线采集的室内温度值进行POD模式系数最优估计,快速重建出温度场。对比传统的POD-LSE方法进行建筑室内仿真实验,结果表明本方法具有更好的噪声抑制能力和温度场重建精度。     

基于流固耦合传热分析的液压电机泵温度场特征

为获得液压电机泵全域温度场分布特征,分析计算不同负载下电机电磁损耗和液压泵功率损失值,将电机主要部件、液压泵泵芯作为固定体热源,建立了电机泵流固耦合传热仿真模型。结果表明：随着负载的增加,电机泵的整体温度逐渐升高,高温区主要集中在电机定子、转子和泵芯上,其中泵芯的温度相对较低;负载低于6 MPa时,电机泵的最高温位置始终位于定子绕组,负载增加后,逐渐转移至转子导条。采用热电偶测量电机泵样机壳体表面特征点的温度,与仿真结果的最大偏差为9.6%,验证了电机泵流固耦合传热模型及计算方法的有效性。     

基于自校正极值控制的燃烧优化方法

本文给出了基于自校正极值控制的燃烧优化方案。首先讨论了极值自校正控制的增量形式算法,然后将其应用于燃烧优化,动态调节最优燃空比以获得最佳燃烧效率。     

基于极值优化算法的乙醇胺生产过程建模及优化控制

本研究面向乙醇胺生产过程,将经济模型与最新提出的人工智能算法—极值优化算法相结合,提出了一种效益最大化的生产过程建模与优化控制解决方案,并通过实际生产数据验证了该方法的有效性;同时,本研究中提出的原理和方法可进一步应用于其他化工生产过程。     

基于极值偏移优化的ARIMA的短期风速预测

针对风速预测误差较大、精确度不高等问题,提出一种极值偏移优化的ARIMA短期风速预测方法。在分析积累式自回归滑动平均模型基础上,检测采样风速时间序列平稳性、估计风速模型阶数、确定风速ARIMA模型。再利用极值优化和偏移优化方法对风速ARIMA模型进行优化,优化后的模型,提高了48小时内风速预测准确性,减小风速预测的平均相对误差。仿真结果表明:极值偏移优化的ARIMA短期风速预测,可以提高未来48小时风速预测精准性,平均相对误差控制在5%以内,降低了风速预测误差,提高了预测准确性,具有很强的工程应用前景。     

基于流固耦合传热的宽幅铝箔热封辊轴温度场研究与应用

针对热封辊轴在工作过程中空气与辊轴和加热管间的流固耦合问题,在Star CCM+中建立三维参数化仿真模型。根据试验数据设置运行速度、材料、导热系数、进出口界面等边界条件,采用k-ε湍流模型进行稳态传热数值计算,得到耦合系统的温度场。在此基础上,结合加热管分段数和螺距等因素设计了4组改型方案,并进行温度场仿真分析。结果显示：第二组方案的热封辊轴温度两端高中间低,可以部分抵消辊轴整体热胀;实物综合循环试验跟踪记录结果表明该方案满足新机器在实际使用中的要求。     

基于Fluent的热压板温度场分析及优化

以某公司生产的热压板为例,基于传热学的有关理论,给出了热压板温度场分析关键参数选定的有关理论.利用Fluent有限元分析软件对不同回路的热压板进行了温度场分析,对分析结果进行了探讨.在上述分析结果上对热压板的回路布置进行了优化,结果表明新的回路布置更加符合工程要求.     

基于频率曲线优化的蠕动泵精确定容方法

针对蠕动泵快速定容小流量、低流速、高粘性流体时出现气液共存导致精度低的问题,提出了一种基于电机频率曲线的蠕动泵的精确定容方法。首先对蠕动泵实验装置进行工作原理分析,建立了目标容量与电机驱动频率关系模型,并针对电机驱动频率曲线的不连续导致气泡产生的现象,提出了一种具有误差补偿的抛物线加减速曲线的电机驱动频率模型;然后对该模型参数进行辨识,并选择样本集外的容量进行在线验证;最后将所提方法与无误差补偿的抛物线加减速曲线、匀加减速曲线以及指数型加减速曲线的频率控制方法进行了对比分析。实验结果表明,该模型精度分别提高了83.05%、41.18%和28.57%,最大相对误差0.9%,平均相对误差0.5%,验证了所提方法的正确性和可行性。     

基于田口法的螺旋流强化传热优化研究

为提高传热和降低压力损失,采用田口试验设计法,选取间隙率(C/D=0. 026,0. 053,0. 079,0. 105)、节径比(P/D=2,3,4,5)、雷诺数(Re=5 300,9 100,12 900,16 700)为设计参数,选取努塞尔数和压降为目标性能参数进行正交设计,正交表选取L_(16)(4~3)。采用信噪比(SNR)分析得出:以提高努塞尔数Nu为目标的最优方案为C/D=0. 026,P/D=2,Re=16 700,以降低压降为目标的最优方案为C/D=0. 105,P/D=5,Re=5 300。而且努塞尔数和压降随间隙率和节径比的增大而减小,随Re增大而增大。     

用于ANSYS切削温度场仿真的刀具传热边界分析

由于不能采用Third Wave Advant Edge切削软件对42Cr Mo高强度材料进行三维湿切削仿真,选择采用ANSYS进行切削温度场仿真分析。为此,本文采用Advant Edge对42Cr Mo进行二维干切削仿真分析切削力和切削温度。根据M.C.Shaw切削理论,计算前刀面热流密度,并分析其它传热边界。以此为条件采用ANSYS对切削温度场进行仿真分析。它与采用Advant Edge对42Cr Mo进行三维干切削仿真温度场相吻合,因此对刀具的传热边界分析具有可信性。     

高弹性联轴器橡胶弹性元件传热与温度场的仿真分析

利用ABAQUS有限元分析软件对LS2110型高弹性联轴器橡胶弹性元件在不同工况下生热、传热进行了研究,形成了相应的研究方法。通过该方法得到的计算结果与通过振动试验所得的试验值有较好的一致性,误差最多不超过10%,表明基于此方法所得的温度场能较好地反映橡胶弹性元件工作时的实际情况,且具有较高的精度,通过该方法可较好的辅助高弹性联轴器的结构优化与选型。     

基于温度场的喷丸成形数值模拟及参数优化

从喷丸成形的客观机理出发，建立反映弹丸打击而产生宏观变形效果的等效塑性变形层概念，应用等效静态载荷温度场来模拟变形过程。温度场可以反复施加以模拟任何真实的喷丸强度，从而把一个复杂的动态冲撞过程近似地转化为一个静态加载过程。根据模拟结果，建立指定区域喷丸参数与指定节点变形位移之间的非线性关系，通过优化程序找到满足特定要求的喷丸参数优化方案，从而大大缩短了有限元模拟计算时间，可快速估量喷丸工艺时间以及喷丸成形整体效果，进而制定喷丸工艺优化方案，避免了实际生产中常用的试错方法。     

基于热弹性理论与温度场积分中值定理的电主轴热误差研究

电主轴热误差的精确建模较困难,且大多数仅关注轴向热误差而忽略径向热误差。因此,提出了基于热弹性理论与温度场积分中值定理的热误差建模方法。用热弹性理论建立了电主轴轴承温度—热变形模型,将积分中值定理运用在轴向热误差建模中,得到了关键点温度—轴向热变形的线性模型,仅需一个传感器测量关键点温度就可得到主轴末端伸长量。分析电主轴径向和轴向误差机理,得到耦合热误差模型。设计了利用球杆仪快速测量电主轴热误差的新方法,将误差理论建模数据与实际测量数据作对比,验证了其可行性,并将热误差模型导入自主开发的外挂式误差补偿器中,实验表明加工孔径热误差降低了73.5%左右,证明该方法合理、有效。     

基于惯容的车辆悬挂系统动态分析与参数优化

为了提升车辆悬挂系统的动力学性能,在传统弹簧-阻尼悬挂模式基础上添加惯容,建立了惯容-弹簧-阻尼三元件并联的悬挂系统,在多组悬架参数下进行数值仿真,分析在新悬挂方式下悬架参数对悬架垂向振动响应的影响,采用多目标遗传算法进行参数优化,针对车身垂向加速度与悬架动行程,对悬架参数进行2组多目标优化,得出惯容、弹簧和阻尼最优参数匹配。仿真结果证明：在传统弹簧-阻尼悬挂模式基础上添加惯容可以有效改善车辆垂向振动系统的减振性能,减小主频。经过2组优化后,与传统弹簧-阻尼悬挂模式相比,车身垂向加速度均方根值分别减小了63.15%、62.22%;悬架动行程均方根值均减小了25.00%;轮胎动载荷均方根值分别减小了73.23%、72.65%。     

基于■耗散率最小的燃气涡轮叶片冷却构形优化

基于构形理论,以■耗散率最小为优化目标,对燃气涡轮基元级叶片进行构形优化,得到量纲一当量热阻最小的基元级叶片最优构形。结果表明:在基元级叶片总横截面积和空腔占比一定的条件下,存在最佳空腔直径与叶片厚度比使得基元级叶片量纲一当量热阻取得最小值,但不存在最佳空腔边距与叶片厚度比、最佳叶片厚度与长度比使得基元级叶片量纲一当量热阻取得最小值。在叶片结构强度允许的前提下,提高空腔占比,减小空腔与叶片表面的距离,保持基元级叶片狭长均有利于提高基元级叶片的整体传热性能。■耗散率最小和最大温差最小的基元级叶片最优构形是明显不同的,■耗散率最小的构形优化比最大温差最小的构形优化更能有效地降低基元级叶片的平均传热温差,提高其整体传热性能。此外,通过对基元级叶片冷却空腔进行多尺度构形优化,其整体传热性能也得到明显提高。     

基于ANSYS的盾构盘形滚刀温度场分析及优化

盾构机工作过程中,滚刀与岩石摩擦和挤压会导致滚刀温度升高。随着温度升高,刀具的热应变和应变交变会使刀圈的表面微裂和磨损加剧,同时疲劳损坏影响刀具寿命。本文通过ANSYS对盘型滚刀模型进行温度场研究分析,得到盾构单刃滚刀温度场变化规律。结果表明:滚刀温度随切削时间先急剧升高再趋于平稳,随着贯入度的增大,刀圈最高温度升高。在回转试验台上进行试验,验证了仿真结果的可靠性。通过对滚刀温度升高原因的分析,提出通过适当减小刀刃角或减小滚刀直径来优化滚刀,可降低滚刀刀圈温度。仿真分析表明,优化后温度有明显下降。     

基于选区激光熔化温度场数值模拟的支撑结构优化

添加支撑结构在选区激光熔化中必不可少,零件的悬垂特征需要添加支撑结构,起到固定零件和散热的作用,若悬垂特征热量积聚过大,会导致翘曲变形、塌陷、残余热应力等缺陷。研究了支撑结构对选区激光熔化温度场的影响,并设计优化了一种具有良好综合导热性的支撑结构。首先建立选区激光熔化三维有限元模型;然后研究传统支撑结构对温度场的影响;最后基于数值模拟结果对支撑结构进行设计优化,并通过有限元分析和制造实验进行验证。实验结果表明,与传统的支撑结构相比,由新支撑结构支撑的薄板顶部烧结层平均节点温度最低、温差较小,可表现出良好的综合导热性,且薄板翘曲变形程度显著降低。