传热与流动的数值计算与彩色图象显示

本文介绍了在应用计算机进行传热与流动过程数值模拟与彩色图象显示方面的一些初步结果,其中包括一维稳态热传导、一维不稳态热传导、二维稳态热传导、二维充分发展通道内的传热与流动、扩散火焰的发展以及流体中夹带颗粒运动的数值分析与显示等。     

基于集总热容法的薄膜热电偶动态特性研究

为了分析不同边界传热条件下薄膜热电偶的动态特性,对薄膜热电偶瞬态测温过程建立零维传热模型。运用集总热容法分析对流换热、辐射换热两种边界条件下薄膜热电偶传热过程,通过建立热结点表面能量平衡关系得到传感器动态特性理论参数。采用水浴阶跃法、激光脉冲法对CO1-K型薄膜热电偶进行动态标定实验,通过对动态响应曲线进行Z-t变换得到薄膜热电偶动态特性实验参数。实验结果表明,集总热容法能够正确分析薄膜热电偶的动态特性,且计算不同边界条件下薄膜热电偶时间常数过程简单,时间常数理论值接近实验值。     

含水率与孔隙率对粉煤灰传热性能影响

以粉煤灰传热为研究对象,选取不同含水率和孔隙率粉煤灰试样,建立自主研制的两侧恒温差立方体实验台,对阜新市热电厂的漂珠型粉煤灰进行温度实验测试;根据半无限大物体导热原理,采用非稳态法对试样有效导热系数进行计算,研究含水率与孔隙率对粉煤灰传热性能的影响。引入Brinkman-Forchheimer扩展Darcy模型进行修正,考虑流体密度随温度变化,局部热平衡,建立二维粉煤灰传热数值模型,完成试验与模型互相验证。结果表明:孔隙率为0.26时,随着含水率增加,粉煤灰的有效导热系数由0.24增大至0.27,保温隔热性能变弱;孔隙率增大有利于粉煤灰保温隔热性能的提高,其有效导热系数由0.25降低至0.19;含水率变化对压实型粉煤灰内部热传输方式影响不大,热传输方式为热传导;疏松型粉煤灰热传输方式以导热为主,有轻微对流换热迹象,粉煤灰内传热应考虑孔隙率变化对其影响。     

电机电磁线退火温度场仿真分析

以某高速重载列车牵引电机专用电磁线为研究对象,充分考虑退火过程中存在的接触传热、导热、对流传热和辐射传热以及循环风机和测温钢管等影响因素,借助STAR-CCM+并应用流固耦合分析技术对电磁线的退火温度场进行数值模拟.仿真结果与实测结果基本吻合,证明该方法的正确性.给出的退火温度与机械性能的关系可为电磁线退火工艺的优化提供参考.     

密闭腔内快速传热中壁面温度的软测量方法

在分析机理的基础上，对密闭腔内快速传热中壁面温度的软测量方法进行了研究，建立了快速传热中壁面温度软测量的模型，给出了模型的三种解法。通过实例结果表明：采用软测量方法，选择变化缓慢的温度为二次变量，可以实现密闭腔内快速传热中壁面温度的测量，从而降低测试系统的成本。     

二维稳态传热问题的计算机仿真

热量传输现象在工程技术领域中广泛存在，对二维稳态传热情形下温度场分布的研究有重要现实意义。对于复杂几何形状的物体和非线性的边界条件，分析解法显得无能为力；相比之下，建立在有限元基础上的数值计算是有效和准确的。在传热和流体流动问题的数值计算方面，SIMPLE算法被广泛采用。通过VC和Matlab的混合编程用SIMPLE算法实现了对二维稳态传热问题的计算仿真，描述了温度场的分布。     

太阳能电池连续式烧结炉温度场分析

烧结炉炉膛温度的均匀性控制是确保高性能太阳能电池产品质量的关键技术。针对烧结炉炉膛内同时存在热传导、对流、辐射三种传热方式,且相互影响的复杂热流体状态,在分析烧结工艺的基础上,采用了新型环保节能的红外烧结方式,并从理论上分析炉内温度场传热方式和气氛流场气体流动状态,建立温度场对流传热和辐射传热的数学模型,通过对炉内流场与温度场的三维数值仿真结果分析,为优化炉膛的结构设计及控制炉膛内的气流以改善炉膛内温度分布的均匀性提供理论依据,为设备的成功制造提供了可靠的保障。     

不同错开位置锯齿翅片热力特性的三维仿真

对通道壁面沿流动方向周期性地错开而在横向上通道壁面有几组不同错开位置的强化换热翅片的层流流动和传热情况进行了三维仿真分析。这类翅片经常被应用在汽车和电子设备的冷却系统中。三维有限元方法用来模拟Re数在100-1500范围时翅片的速度场和温度场，考虑了通道壁面的不同错开位置(SSP)对翅片传热性能的影响。仿真结果与以前的试验数据也进行了比较研究。     

涡流冷壁推力室传热模型分析计算

研究发动机燃烧室温度优化控制问题,由于燃烧室温度控制较难,为了预估新型涡流燃烧冷壁火箭发动机的壁面温度,根据发动机内部流动和传热分析,对组合化学平衡、辐射传热和热传导特性,提出了一维传热模型.采用模型对以氢氧为推进剂的涡流燃烧室进行了传热过程和影响因素的仿真分析,获得了稳定状态下的壁面温度,以及燃烧室压力、氧化剂喷注速度、燃烧室长度等参数对壁温的影响关系,仿真结果与实验一致.证明模型为涡流燃烧发动机设计提供了重要工具,对进一步的实验研究有指导意义.     

二维稳态传热问题的计算机仿真

热量传输现象在工程技术领域中广泛存在,对二维稳态传热情形下温度场分布的研究有重要现实意义。对于复杂几何形状的物体和非线性的边界条件,分析解法显得无能为力;相比之下,建立在有限元基础上的数值计算是有效和准确的。在传热和流体流动问题的数值计算方面,SIMPLE算法被广泛采用。通过VC和Matlab的混合编程用SIMPLE算法实现了对二维稳态传热问题的计算仿真,描述了温度场的分布。     

滴状冷凝传热的理论模型与计算

滴状冷凝传机理已有一些报道，作者提出了一个新的观点并建立了一个计算滴状冷凝传热的新模型，模型通过计算液滴之间的液膜传热和液滴传热并结合液滴分布，获得了滴状冷凝的总传热系数。该模型仅含少量几个主要参数，如温差，液膜厚度，脱离液膜半径及液滴尺寸分布，滴状冷凝的传热系数和热通量的理论计算结果与文献值符合较好，说明该模型能较好地描述滴状冷凝传热的实际行为。     

基于ANN的空气处理单元换热器的动态性能预测

应用人工神经网络技术对安装在空气处理单元（Air Handler Unit,AHU）中的换热器建立了动态神经网络模型。该模型的所有预测值基本都在实际测量值的95%~105%之间。实际测量值和神经网络模型预测值之间的平均相对误差（Mean Relative Error,MRE）小于2.5%,充分说明模型逼近实际对象的精确性。实验结果显示,神经网络,尤其是BP神经网络,可以作为一个很容易的建模工具来获得空气处理单元中换热器的神经网络模型,同时也很容易应用在类似的热系统中。     

直供转热站流量热量精准算法与编程

随着能源战略的实施,供热行业节能的力度进一步加大,热耗的两个基础数据流量和热量的准确度显得越发重要.要实现高精度的流最和热最测量,除了需要高精度的现场测量仪表外,还需精确数学模型.但在以热水为热源的转热站,业界往往没有采取精确计量数学模型.本文对采用密度补偿算法的热水瞬时流量计量数学模型进行剖析,对使用毫秒级定时中断算法的热水累积流量和累积热量计量数学模型进行剖析,通过实例给出了使用上述两种算法的相应程序段.热水密度变化造成的瞬时流量误差及积分时间不固定造成的累积流量、累积热量误差显著降低,从而提高了流量和热量的计量精度.     

热泵相变储热器动态特性分析及强化传热研究

热泵相变储热器传输过程具有动态性,提出基于四阶动态响应特性分析的热泵相变储热器动态特性分析及强化传热模型。构建热泵相变储热器的欠阻尼振荡输出特征分析模型,以系统功率突变为控制状态约束对象进行热泵相变储热器动态驱动响应模拟,采用二项单调衰减分量、二项欠阻尼振荡分量作为控制约束变量进行热泵相变储热器动态强化传输控制,建立热泵相变储热器的输出功率调制模型,结合热泵相变储热器动态状态量初始值及变化值进行强化传热过程控制,提高热泵相变储热器的输出性能。仿真结果表明,采用该模型进行热泵相变储热器的输出动态控制能力较好,强化传输的输出增益较高,提高了热泵相变储热器的输出响应能力。     

Enhancement of Heat Transfer in a Tube with Swirl Generators

Influence of strip self-rotating plastic spiral elements inserted in a tube on heat transfer enhancement is studied experimentally. The strip consists of 100 self-rotating spiral elements made of plastic polycarbonate inserted in the inner tube of a concentric tube heat exchanger with a view to generating swirl flow that helps to increase the heat transfer rate of the tube. Cold water flows in the annulus whereas the hot water flows in the inner tube. The obtained experimental data are compared with the data obtained from plain tube .Experimental results confirmed that the use of self-rotating plastic spiral elements leads to higher overall heat transfer coefficient than the plain tube. This technology is not only useful for heat transfer enhancement but also can be used for self cleaning deposition fouling in heat exchanger when the flow velocity is higher than 0.2 m/sec.     

热电阻时间常数的测试

热电阻的时间常数由它的物理特性来表征,用电加热的方法确定时间常数引入了测量误差。提出了把正负阶跃电流加到热电阻上测定时间常数的方法,实验结果表明:该法比电加热法精度提高了5%。     

人字形波纹板式换热器性能数值模拟的研究

基于简化模型的计算结果难以准确描述换热器内完整的流体流动和换热特性.为此,本文建立与人字形波纹板片完全相同的,含分配区和传热区冷热双流道换热的计算模型,用计算流体力学软件Fluent 6.3,数值模拟4组不同名义速度下流体的流动和换热情况.分析流道内速度场和温度场发现,进口分配区对流体流动分布和换热都有显著影响,还将流体在流道内的流动情况详细描述.两侧流体的压降和进出口温差的计算值与实验值的误差小于6%,较准确地反映了换热器内整体的流动和换热特性,可直接用于研究板式换热器的性能,具有一定的工程实际意义.     

Thermohydraulics of square-section microchannels following a serpentine path

Fully developed laminar flow and heat transfer behaviour in serpentine channels with a square cross-section has been studied using computational fluid dynamics. Studies were performed up to Re=200, beyond which the flow became unsteady. The effect of geometric configuration was examined in detail for Re=110, 0.525<R _c/d<2 and 3.6<L/d<12 (where d is the side length of the square section, R _c is radius of curvature of the serpentine bends, and L is the half-wavelength of the serpentine path). Simulations were carried out at (Pr=0.7, 6.13 and 100) constant wall heat flux (H2 boundary condition) and constant wall temperature (T boundary condition). Dean vortices formed at the bends promote fluid mixing transverse to the main flow direction. This leads to significant heat transfer enhancement (up to a factor of 8 at high Pr and Re) with relatively small pressure-drop penalty (factor of 1.8 at high Re). Increasing R _c/d mitigates these effects while the effect of increasing L/d decreases the frictional penalty without greatly affecting the heat transfer enhancement.     

高热流微冷却器的换热性能研究

对以水为换热介质的微通道冷却器对模拟发热电子芯片进行冷却的换热性能进行了实验研究.通过测量流体的流量、进出口温度、发热片表面热流密度,获得了不同几何结构微通道冷却器在不同加热功率、不同Re数条件下的换热特性和冷却效果.结果表明,微通道冷却器可以有效地对表面热流密度高达5.34×105 W/m2的发热电子芯片进行冷却;微通道冷却器的换热性能随Re数的增大而提高,所提高的幅度随加热功率的增大而增大;微通道的几何结构对换热性能有显著影响,平均Nu数随微通道的宽深比增大而增大.     

热电堆传热过程的数学建模方法

以半导体制冷热电堆为研究对象,建立其控制系统的动态数学模型。选取通过热电堆的直流电流为控制量,冷端和热端的温度分别为输出,将半导体热电堆传热的物理过程用热电堆的五种效应通过状态方程表达出来,建立起输入输出间的动态数学模型。基于MATLAB仿真平台,建立动态数学模型的仿真模型,并求解。通过调节电流的大小,仿真模拟出控制量变化时的曲线。