鼓式燃气换热系统的性能模拟及试验验证

燃气换热器在研发过程中需要进行大量的测试,并投入巨大的资源。为了节约成本,本文利用计算流体力学(CFD)的方法,在试验的基础上,针对一款包括鼓式燃气换热器(DGH)的换热系统建立数学模型。采用Eddy-Dissipation化学反应模型分析燃烧过程;采用k-ω模型分析流体湍流流动;采用Discrete Ordinates (DO)辐射换热模型分析辐射换热。最后以此为基础针对现有设备进行分析。结果表明:所建立的CFD模型可以很好地分析设备的运行,为产品设计和优化提供理论指导。     

家用管式燃气换热器模拟模型简化及精度分析

在管式燃气换热器(TGH)全尺寸模型的基础上简化CFD模型，采用图像测速法获取引风机出口风场分布，采用k-ω模型以稳态方法进行流体湍流流动计算；以DO(discrete ordinates)模型分析辐射换热；分析ED(eddy-dissipation)模型、FR/ED(finite-rate/eddy-dissipation)模型和FGM(flamelet generated manifolds)模型的适用性。对比模拟结果发现，对于TGH设备，不同的燃烧模型可以获得相近的计算热效率值，ED模型对计算资源的依赖更低，适用于快速获得计算结果的情况；FGM模型可以获得更加精确的热管温度，更适合模拟TGH的运行状态。最后，基于FGM模型模拟不同工况下TGH的运行状态，结果表明简化模型计算精度较高，与TGH不同试验工况的测试结果较一致，满足研发要求。简化模型可以减少计算量，缩短TGH开发周期。     

改进的Vrentas-Duda扩散模型及其应用(Ⅰ)预测弱极性分子在聚合物膜中的扩散系数

在膜分离过程中,渗透物分子在聚合物膜内的扩散过程,是影响聚合物膜分离性能的关键因素.详细考察了目前被广泛使用的Vrentas-Duda扩散模型,对其进行改进,提出了新的计算ζ的公式.根据新提出的公式,对聚苯乙烯/甲苯(PS/toluene)、聚苯乙烯/乙苯(PS/ethylbenzene)、聚乙酸乙烯酯/甲苯(PVAc/toluene)3种体系中弱极性渗透物分子的扩散系数进行了预测,其较之原Vrentas-Duda扩散模型、Ju改进的Vrentas-Duda扩散模型有更好的预测结果.     

基于遗传算法的材料特性参数的辨识

为了得到一个相对精确的材料特性参数,引入遗传算法(GA)到有限元模型更新的应用中,以一个简单的转轴模型为例,以模态实验得到的固有频率数据和模型输出数据之间的误差建立遗传算法的目标函数,以材料的特性参数为更新参数,对该转轴的有限元模型进行了修正,辨识出了材料的特性参数.然后通过比较由修正后的模型计算得到的频率响应函数(FRF)和模态实验得到的FRF,检验了基于GA辨识的有效性.最后比较了模型计算得到的固有频率、FRF和模态实验,结果表明吻合性非常好.     

节能电渗析用于海水纳滤产水二级脱盐研究

针对主流海水淡化工艺SWRO在高操作压力和高能耗等方面的缺陷,提出"纳滤/倒极电渗析(NF/EDR)"集成膜过程低能耗海水淡化新工艺,并对ED过程工艺优化进行研究.进水为NF产水,电导率为8 790μS/cm,ED用膜为常规异向离子交换膜,以脱盐率和能耗为主要指标,对ED运行参数和工艺进行综合优化.结果表明,当淡水流量为150L/h,浓水流量为120L/h,采用一级两段膜堆构型,两段膜对数比为27/23时,ED系统的脱盐率可达90%,本体吨水能耗低至0.98kW·h.研究表明,基于节能ED工艺与高脱盐NF工艺集成,有望实现低能耗海水淡化.     

DGH方程的持久性和唯一连续性

本文研究了DGH方程的持久性和唯一连续性.我们证明:如果DGH方程的强解与它的空间导数在初始时刻指数递减,而且在以后的任一时刻解本身也指数递减,那么解必然恒为零.     

我看尼康Zoom120ED/QD奥林巴斯ZOOM140DELUXE

尼康(Nikon)Zoom120ED/QD(以下简称尼康120ED/QD)与奥林巴斯(Olympus)ZOOM140DELUXE(以下简称奥林巴斯140DELUXE)这两种型号的轻便全自动变焦型照相机,分别由日本的两大著名光学公司:尼康光学株式会社及奥林巴斯光学工业株式会社在2 0世纪末推出的产品,其中奥林巴斯140DELUXE推出时间(约在1998年)略早于尼康120ED/QD.因此,奥林巴斯140DELUXE在市场上的占有率相对较大,这除了该品牌照相机的光学素质较高外,主要还得益于其独特的外观设计及营销策略.     

电渗析和离子交换耦合过程对苏氨酸发酵液脱盐处理

苏氨酸作为一种高附加值的精细化工产品,具有广泛的应用前景.本文采用电渗析(ED)和离子交换(IX)两种方法处理苏氨酸发酵液,并研究了将这两种方法进行耦合的电去离子技术(EDI)的脱盐效果.ED过程中,改变料液浓度和回收次数,结果表明,在30V工作电压下操作最为有利;料液稀释倍数越大,越快达到脱盐终点,苏氨酸回收率越高,过程能耗也越低;能耗和回收率的数据表明,进行一次回收ED后不适合再继续进行ED回收苏氨酸.对于IX过程,使用717型树脂,对硫酸盐的脱除率和吸附容量分别能达到44.02%和33.88mg/g;树脂用量越多,吸附率越高(31.92%~74.73%),但吸附容量逐渐降低(38.43~14.99mg/g);发酵液初始浓度增大,溶液中吸附质离子增多,树脂的吸附容量增加.对于EDI过程,达到脱盐终点的速度比ED过程更快,脱盐效率也更高.综合效果表明,混合添加5mL Na型和5mL Cl型树脂,采用EDI过程处理发酵液,在能耗(0.269kW·h/L)和脱盐速率方面都更有优势.     

高强韧钢淬火-配分工艺中碳配分计算模型的研究进展

淬火-配分(QP)钢作为第三代先进高强钢,为汽车轻量化、能源使用效率提升及更早地实现“碳达峰、碳中和”的目标提供了重要保障。在淬火-配分(QP)工艺中,淬火过程形成初始组织(残余奥氏体+马氏体),配分过程则是保留和稳定残余奥氏体的关键环节。QP钢配分时除了会发生碳配分,还常常伴有置换原子短程扩散、奥氏体/马氏体界面迁移、奥氏体/马氏体间相变、奥氏体/贝氏体间相变及碳化物析出等现象,使得对配分过程组织演化和碳浓度分布的研究变得十分困难。国内外学者以相关实验为基础,针对具体配分过程提出了许多计算模型,以达到对最终组织相组成的准确预测,并揭示配分过程中多现象同时发生的潜在机制。本文从以下两方面对QP钢碳配分过程的计算模型进行了综述：(1)基于热力学和动力学建立的计算模型,主要包括理想化的CCE模型、考虑界面移动性的QP-PE模型和QP-LE模型、考虑碳化物析出的CCEθ模型和QPT-LE模型、考虑贝氏体相变的耦合模型以及考虑多现象同时发生的耦合模型;(2)利用相场手段进行的相关计算模拟。最后,对今后碳配分过程的模拟计算研究前景做出展望。     

基于CFD的地面颤振模拟试验非定常气动力重构方法研究

为满足地面颤振模拟试验中气动力计算的实时性以及插值点数量要求,提出一种基于计算流体力学(computational fluid dynamics, CFD)的非定常气动力重构方法。首先,通过模态激励的方式建立广义坐标下的气动力降阶模型(reduced order model, ROM),提高气动力计算效率;然后,利用提出的物理坐标与广义坐标物理量的转换关系将模型转换至物理坐标下,并基于优化算法对插值点进行缩聚处理;最终,采用标准模型AGARD445.6对建立的非定常气动力进行仿真。分析结果表明,基于重构的气动力模型获得的颤振边界与计算流体力学/计算固体力学(computational fluid dynamic/computational solid dynamic, CFD/CSD)直接耦合及风洞试验结果吻合较好,证实了该方案的可行性。     

Moore响度的三种计算方法

简单介绍了Moore响度模型的计算过程,针对该模型以参数化方式输入信号频谱的特点,提出了直接FFT(快速傅里叶变换)频谱算法、FFT校正频谱算法和1/3倍频程谱算法等3条Moore响度计算路线,分析对比了3种不同算法对典型信号响度计算精度的影响。分析结果表明:对纯音或复合音信号,可采用FFT校正频谱算法或点数为4096的直接FFT频谱算法计算响度;对带宽较宽的噪声信号,建议采用1/3倍频程谱计算响度。     

玻璃GRIN光学元件光学性质计算模型的适用性

建立在均匀、无应力状态基础上的玻璃性质计算模型,在用于离子交换法制备的GRIN光学元件的折射率变化值(△N)计算时与实验结果有一定的偏差.本文对HSD(Higgins,Sun和Davis)模型和干福熹模型进行了比较,结果表明,干福熹模型用于低应力光学元件的计算时计算结果与实验值偏差较小,但对高应力GRIN光学元件的△N计算偏差很大;HSD模型在计算过程中分别考虑了玻璃组分的极化率因素和体积因素对其折射率的影响,在用于高应力GRIN光学元件△N计算时具有更强的适用性.     

基于CFD/CSD耦合的二维壁板颤振特性研究

该文基于CFD/CSD(计算流体动力学/计算结构动力学)耦合方法,在时域内对二维壁板的颤振进行了分析.采用D'Alembert原理和有限元方法,建立了壁板在超声速流作用下的非线性动力学模型.采用Von Karman非线性应变位移关系来描述结构大变形,用Euler方程计算了非定常气动力.应用载荷参数空间插值传递方法,实现...     

原位乳液聚合改性玻璃纤维增强SAN

采用原位乳液共聚合接枝方法改进玻璃纤维(GF)与苯乙烯-丙烯腈共聚物(SAN)之间的界面粘接性能。先用硅烷偶联剂预处理GF,以苯乙烯(St)、丙烯腈(AN)为单体,制备了不同GF/单体质量比的接枝SAN的玻璃纤维(GF-g-SAN),再与SAN树脂共混,制备了不同GF-g-SAN含量的GF-g-SAN/SAN复合材料。采用SEM研究了冲击断面的形态,测试了GF-g-SAN/SAN的冲击强度和动态力学性能,并采用COX模型进行力学模型分析。冲击性能测试、SEM形貌分析和DMA表征均说明改性后的玻纤同SAN之间具有良好的界面粘合力;GF/St质量比为1∶1时,短GF在低含量范围内、长玻纤在较高含量时能有效改善SAN的刚性和韧性;采用COX模型计算的结果与实验数据接近。     

数字图像相关方法辅助的IM7/8552碳纤维/环氧树脂复合材料单向带层合板沿厚度方向非线性本构参数识别

提出了采用数字图像相关(DIC)方法和有限元模型修正(FEMU)技术相结合,通过短梁剪切(SBS)试验获得碳纤维增强环氧树脂(IM7/8552)正交各向异性复合材料单向带层合板沿厚度方向压缩本构关系参数的试验方法.该方法根据假设材料初始本构,采用3D有限元模型(FEM)计算获得主平面压头下方沿厚度方向的应力和应变分布,...     

医疗服务系统到达过程的建模与预测

在服务运营管理研究领域,需求可变性的存在,对服务质量有着巨大的影响。医疗服务系统作为服务运营管理领域的重要代表,如何准确地拟合及预测病人的到达分布,对于医院合理安排资源配置起到了至关重要的作用。以以色列一家医院2007年1-10月份的急诊病人到达数据为基础,建立不同模型——非齐次泊松(NHPP)模型与幂律分布(Power-Law)模型——刻画急诊部门(ED)病人的到达规律,结果表明NHPP模型对数据的检验及拟合效果较好而幂律分布则仅能准确地刻画部分到达数据的特征。而为了进一步探究模型的适用性,对NHPP模型进行仿真,用幂律分布模型检验NHPP模型仿真得到的数据,结果显示幂律分布模型也能够较好地刻画该数据的分布特征,即印证了在一定条件下不同模型之间的可转化性,也为解决研究问题的多样化方法提供了有益思考。     

基于CFD的惯性管流动特性研究

湍流和近壁处理对惯性管计算结果有重要影响,这是造成基于一维、小压比的惯性管模型存在较大偏差的根本原因.借助商用计算流体动力学(CFD)软件F1uent,采用Reynolds时均方程对惯性管内气体流动进行数值模拟.构建包括惯性管和气库的二维轴对称数学模型.研究4种不同湍流模型对计算结果的影响.模拟结果表明:以调相角为标准...     

基于CFD气动力辨识模型的气动弹性数值计算

基于系统辨识技术的非定常气动力降阶模型(Reduced-Order Models,ROMs),保留流体力学(Computational Fluid Dynamics,CFD)计算精度的同时能提高计算效率,但对输入信号加载方式或/和信号频谱要求较高。因此采用基于随机白噪声的模态激励信号进行模型辨识。以一次激励一个模态加载方式在时域内建立多输入、输出的非定常气动力降阶模型。该模型由多个辨识所得单输入多输出自回归滑动平均(Autoregressive Moving Average,ARMA)模型线性叠加而成。用不同频率、形状激励信号对辨识模型与直接CFD计算结果比较结果表明,辨识模型与CFD计算精度一致。将该降阶模型转换为状态空间形式后与结构模型耦合用于Agard445.6机翼颤振边界预测。辨识模型计算结果与非定常N-S方程计算结果及风洞试验结果比较证实,该方法能用于高效气动弹性分析。     

纳米碳管中离散分布的金属Ni纳米线气-液/固-固填充模型

以Ni∶Cr=3∶1的双金属层作为催化剂,用C2H2为碳源气体利用化学气相沉积(CVD)法,在不同的温度下制备纳米碳管.扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)研究制备产物发现:当制备温度高于900℃时,没有纳米碳管生成,制备温度在700～800℃之间纳米碳管中填充有一些离散分布的金属Ni纳米线,制备温度在650℃有纳米碳管生成,但是纳米碳管中没有发现纳米线的填充.通过高分辨透射电子显微镜(HRTEM)分析发现,纳米线是以液态或是粘滞液态填充进纳米碳管.根据实验结果,提出了一个在本实验条件下纳米线填充进纳米碳管的气-液/固-固V- L/S -S(vapor- liquid/solid-solid)模型,这个模型能解释一些传统的V-L-S(vapor- liquid -solid)模型不能解释的实验现象.     

低温区间的Fe-N二元相图理论分析

采用亚点阵的化合物能模型计算低温区间Fe-N二元相图。计算结果表明,25～350℃低温区,分别存在着α-Fe(N)和γ＇-Fe4N,γ＇-Fe4N和ε-Fe₂N_1-x二相平衡。α-Fe(N),γ＇-Fe₄N,ε-Fe₂N_1-x均为热力学稳定相。依据Guillermet和Du的热力学性质参数计算的低温区间Fe-N二元相图与现有实验数据相符。