数据中心机房变风量系统数值模拟

随着互联网的普及,出现了越来越多的数据中心机房。合理地布置数据中心机房一方面要满足其对温湿度等的基本要求,另一方面对降低机房能耗有很大作用。用Airpak软件模拟计算了机房采用地板下送风,冷热通道隔离布置机柜时的变风量空调系统和定风量空调系统的能耗,并对两者进行对比分析,为如何布置数据中心机房提供了参考。     

某型无人机机翼三维湍流流场数值模拟

无人机机翼的气动特性关系到无人机的飞行性能．常规设计采用经验设计并注重风洞试验。本文采用计算流体力学软件对某型无人机机翼的三维外部流场进行模拟,得到了机翼三维气动特性。对数值结果与实验结果进行了比较分析,说明所采用的模型和方法能够正确地模拟机翼外部的复杂流动特征,为机翼的设计和改进奠定了基础。     

射流式单重态氧发生器一维数值模型计算

本文通过建立射流式单重态氧发生器（JSOG）气液反应一维动力学方程，理论研究了JSOG中氯气利用率以及O2（1△）产率依赖于氯气工作压力以及反应区长度的变化关系，为JSOG工作参数的最佳化确定了理论依据。     

热容激光器激光输出特性的数值模拟

热容激光器在激射过程中，激光介质的温度快速升高，导致了热容激光器具有特殊的激光输出特性。通过理论分析、数值模拟和实验研究等方法，对热容激光器的激光输出特性进行研究，掌握热容激光器工作的基本规律，为热容激光器的设计、实验提供了重要的参考。建立了描述热容激光输出特性的理论模型，给出了输出功率随激光介质温升及工作时间的变化关系。数值模拟研究结果表明。激光介质的温度从300K升高到400K过程中，阈值功率密度从2．6W／cm^3增加到33．6W／cm^3，输出功率下降7％。利用建立的热容激光器实验装置．测量了不同占空比情况下的输出功率，占空比越高输出功率随时间下降得越快，与数值模拟结果相符。在低占空比时，数值模拟和测量结果吻合较好；在高占空比时出现误差，而且占空比越高误差越大。     

半球形不同聚能装药对射流发电工质影响的数值模拟研究

针对目前聚能装药难以得到均匀射流的问题,运用ANSYS/LS-DYNA软件,建立半球形聚能装药有限元模型,对奥克托今(HMX)、奥梯炸药(Octol)、B炸药、黑索金(RDX)四种典型的半球形聚能装药通过爆轰压垮药型罩形成金属射流发电工质的过程进行数值模拟,对比分析半球形不同聚能装药对射流发电工质的影响。结果表明RDX装药爆轰要压垮药型罩形成的射流发电工质具有较高的头部速度,均匀性最好,可为进一步优化射流发电工质的均匀形态提供一种可借鉴的新型聚能装药方案。     

CCEPS激光器水冷设计的流固耦合传热数值研究

用计算流体力学(CFD)方法对传导冷却端面抽运板条(CCEPS)激光器的多种水冷设计方案分别进行了流固耦合传热数值模拟,比较了流固耦合传热模拟和单纯的导热模拟结果的差别,对各种水冷设计方案进行综合比较,研究了冷却通道的尺寸、数量以及冷却水流量等因素对激光板条温度分布以及对热沉的流动阻力特性的影响。一般情况下,减小通道的特征尺寸,增加通道数目和冷却水的流量可以降低固液耦合界面的传热热阻,因此,微通道冷却方式比常规的空腔冷却和小通道冷却显著提高了总传热系数,降低了总热阻,可将发热部分的温度明显降低,但是微通道冷却方式必然造成较大的流动压力损失。     

自聚焦光束的数值计算和数值模拟

基于旁轴近似下的非线性的薛定谔方程在光束的自聚焦点附近是崩塌的,与实际现象严重相悖,这是由于旁轴近似下的波方程无法描述光在自聚焦点附近的状态.因此,本文引入非旁轴项,建立光束自聚焦的数学模型,数值模拟出光束在自聚焦过程中的非崩塌现象.     

20W铜蒸气激光器的数值模拟

本文采用自洽模型,对20W铜蒸气激光器的放电动力学过程进行了数值模拟,其结果与实验相符。     

热容激光器冷却过程的热力学数值模拟

为了研究热容激光器冷却过程中激光介质的热力学特性,建立了激光介质热力学理论模型.该模型将介质表面的换热作为瞬态导热微分方程的热源,得到冷却过程中热传导模型.获得了激光介质在冷却过程中的瞬态温度场,进一步得到介质的热应力.利用数值模拟,得到了YAG介质和GGG介质在不同冷却条件下的冷却时间、温差和热应力.表面换热系数从0.1 W?cm-2?K-1增加到0.5 W?cm-2?K-1,冷却时间明显缩短;表面换热系数从0.5 W?cm-2?K-1增加到1 W?cm-2?K-1,冷却时间缩短不明显.对于相同体积、相同初始温度场的YAG介质和GGG介质,YAG介质的冷却时间少于GGG介质的冷却时间.在相同冷却条件下,YAG介质的温差小于GGG介质的温差,YAG介质的最大等效应力小于GGG介质的最大等效应力.     

高功率轴快流CO2激光器的数值模拟进展

综述了国内外高功率轴快流CO2激光器数值模拟的研究进展。分别从理论方程、计算方法、计算结果3方面对已有的数值模拟进行了比较和分析,重点探讨了理论模型的组成形式、物理意义和近似条件,分析了不同计算方法的优缺点,列举了不同计算结果得出的激光器性能和参量之间的关系。最新结果表明,轴快流量激光器的性能和输出与放电管的结构,电极结构,管内的温度场、速度场、压力场和湍流状态等参量分布都有关。依据轴快流CO2激光器和计算机技术的发展,提出了轴快流CO2激光器数的数值模拟未来需要改进的方向,进而对基于新的计算平台的数值模拟结果在激光器的优化和设计方面的应用前景进行了展望。     

流道截面参量对微通道水冷镜热变形的影响

采用将有限体积法求解三维层流传热方程获得的温度场耦合到ANSYS进行热变形分析的方法,研究了流道截面形状和尺寸对微通道水冷镜内传热现象和镜面热畸变的影响。计算了矩形、梯形、圆形3种截面形状以及3种不同水力直径(百微米量级)下微通道水冷镜的平均换热系数、温升和镜面热变形。结果表明,同一条流道,各壁面温度并不随激光辐照面和镜面呈对称分布,最高温度偏向下游;侧壁的换热系数最大,且沿水流方向逐步减小;流道距进水口距离越大,其换热系数越小。在3种截面形状微通道中,减小截面尺寸可获得较大换热系数,且梯形截面微通道水冷镜能获得最小的镜面热变形量,在热流密度为14730 W/m2,水力直径为239μm,入口速度为2.54m/s的条件下,其镜面热变形仅为0.016μm。     

脉冲激光毛化加工的计算机流体动力学数值模拟

激光毛化的温度场和熔化过程流动状态的变化,以及因辅助气体等导致的对流换热边界条件变化都会对材料表面成形质量和组织转变产生重要影响。于是建立了模拟激光毛化的三维瞬态模型,该模型考虑了热传导、对流传热及熔池表面的形貌变化等因素,采用焓法与流体体积(VOF)方法处理固液相变移动边界与自由表面的问题,利用Fluent软件和用户自定义函数(UDF)方法求解,处理了辅助气体的驱动作用及自由表面和相界面的演化,得出了脉冲激光毛化过程中各种加工参数下熔池的形状、大小以及熔池内的温度、速度分布。实际毛化加工结果与数值模拟结果基本一致。     

原子层沉积过程中腔室内前驱体分布的模拟研究

建立了原子层沉积 (Atomic Layer Deposition,ALD)反应腔室的三维模型,利用ANSYS Fluent软件模拟分析了ALD过程中压强、前驱体脉冲时间、温度等工艺参数变化对前驱体分布的影响。模拟结果表明:反应压强越低,Mg(Cp)₂前驱体分子的扩散系数越高,能更快且更均匀地分布在整个反应腔室之中;前驱体脉冲时间越长,在反应腔室内的分布越均匀;当脉冲时间为250ms时,Mg(Cp)₂在反应腔室内分布基本均匀,反应腔室内各部位的前驱体质量分数基本一致;当脉冲时间为200ms时,H₂O基本均匀分布在反应腔室内。在MgO薄膜的ALD温度窗口内,反应腔室内温度越高,Mg(Cp)₂前驱体分子的扩散效应越强。     

Two- and three-dimensional simulation of chemical vapor deposition SiC epitaxial growth processes

Three-dimensional (3-D) computational fluid dynamics (CFD) tools were applied to enhance capabilities of the two-dimensional (2-D) simulation in predicting such important characteristics of the SiC Chemical Vapor Deposition (CVD) epitaxial growth process as growth rate, growth rate nonhomogeneity in longitudinal and transverse directions, and growth morphology. Depletion of the precursors in the gas phase along the growth direction was shown to be one of the most important sources for the growth rate nonhomogeneity. The rate of precursor depletion along the growth direction in the center of the susceptor is different from that closer to the sides of the susceptor due to the nonhomogeneous temperature profile in the transverse direction. This difference causes a significant increase in the growth rate away from the center of the susceptor toward the reactor walls. Simulated precursor supersaturation above the growth surface was the highest at the leading edge of the susceptor and near the reactor walls, which correlates with the morphology degradation in those regions.     

压电合成射流驱动器孔型结构数值仿真研究

研究了压电合成射流驱动器(PSJA)的4种不同孔型结构与出口射流性能的关系.基于雷诺平均法数值仿真了不同孔型的PSJA流场分布特性,分析比较了其出口射流速度分布情况.通过比较发现,锥形出口驱动器的射流最集中,横向扩散最少,纵向速度最大,是一种较理想的出口形式;而圆弧形出口驱动器由于横向扩散严重,纵向传输能力最弱,基本无法实现连续的射流.对于直口和阶梯形出口的PSJA,其出口射流沿中心线的分布规律及速度大小都基本重合.     

大口径离轴碳化硅非球面反射镜加工与检测技术研究

分析了碳化硅作为空间反射镜材料的各种优点,研究了加工和检测离轴碳化硅非球面反射镜的各项关键技术。利用自行开发的非球面加工中心FSGJ-2对离轴碳化硅非球面进行了研磨、抛光和轮廓测量,分析了计算全息补偿检测离轴非球面的基本原理,并专门设计研制了计算全息衍射检测装置,对大口径离轴非球面反射镜进行了零位补偿干涉测量。结合工程实例对一口径为468mm×296mm的离轴碳化硅非球面进行了超精加工与检测,最终面形误差峰谷(PV)值为0.148λ,均方根(RMS)值为0.017λ(λ=632.8nm),达到了良好的效果。     

6阶掺锗级联喇曼光纤激光器的数值模拟及分析

为了研究多阶级联喇曼光纤激光器的结构参量对输出特性的影响,利用数值模拟的方法对表征多阶级联喇曼光纤激光器的非线性耦合方程组进行了求解,在此基础上,对6阶掺锗级联喇曼光纤激光器进行模拟分析,得到了光纤长度、输出镜反射率、抽运功率等因素与6阶级联喇曼光纤激光器结构参量的关系。结果表明,在抽运功率不变时,光纤长度取300m左右,输出镜反射率取10%左右,阈值功率比较小,可以获得最大输出功率。     

高压水射流技术的发展及应用

作为一种高能束加工新技术,高压水射流以其高效、节能、清洁、机动灵活的特点,在各行各业中的应用越来越广泛。本文简要介绍了高压纯水射流、脉冲射流、空化射流及磨料射流的发展、特点及其在清洗、切割和其它方面的应用。     

基于压电效应的振荡水柱发电系统CFD分析

"透明海洋"开发需要为远洋检测传感器提供可持续电源,基于压电效应的振荡水柱发电原理是采集波能驱动压电功能材料形变实现能量转换,系统结构简单,稳定性好。基于线性波浪理论,建立振荡水柱(OWC)二维数值波浪水槽。流体动力学(CFD)分析结果表明,造波稳定,波浪在气室内形成的空气压强在时域上呈现一定周期性,经数据处理拟合为正弦曲线。应用ANSYS软件系统的参数化设计语言(APDL)功能开发空气驱动压电材料形变输出能量的仿真模型,分析产生电压变化特性。