以制冷剂R22为工质的地板辐射采暖模拟与优化

以空气源热泵为热源,直接用R22作为工质进行地板辐射采暖.在实验验证数值模拟可靠性的基础上,运用ANSYS软件分别对地板表面材料(瓷砖、木地板、毛毯),管间距(100-300 mm),填充层厚度(25-50 mm)影响地板表面温度均匀性和散热量进行模拟.结果表明:地面装饰层的材料对地板温度的均匀性和地板表面的散热量有着重要的影响;随着管间距的增大,地板表面温度和散热量分布更加不均匀;而填充层的厚度对地板表面的温度和散热量影响较小.     

基质层厚度对湿热地区种植屋面隔热性能影响研究

为研究基质层厚度对湿热地区容器式种植屋面隔热性能的影响规律,采用Energy Plus软件模拟裸屋面和3种基质层厚度（100, 200, 300 mm）种植屋面的内外表面温度全年变化情况。结果表明：与裸屋面相比,种植屋面的内表面温度波动不大,且内表面温度始终略低于外表面温度,体现了种植屋面的热阻效应。对于100 mm厚度的种植屋面,在夏季其内表面平均温度可降低15℃;在过渡季节,当室外空气干球温度高于20℃时其内表面平均温度降低12.5℃,而当室外空气干球温度低于20℃时,其内表面平均温度升高5℃;在冬季,其内表面平均温度可升高5℃。3种厚度的种植屋面,其内外表面温度变化规律基本相同,基质层厚度每增加100 mm,内表面平均温度在夏季可降低2℃,在冬季则升高1℃。     

室内家具对地板采暖效果影响的模拟分析

目的 研究应用地板辐射采暖时,室内家具对采暖的影响.方法 应用计算流体动力学软件FLUENT的离散坐标辐射模型分别模拟同一房间内无任何家具摆放(工况一)、放置支腿空腹床(工况二)以及放置箱式满腹床(工况三)三种工况时,室内温度场的变化情况.结果 地板表面散热量相同时,同一房间内室内平均温度由高到低分别为工况一,工况二,工况三;当地板表面散热量相同时,工况一室内平均温度比工况二高1.2～3.6℃,比工况三高1.6～4.2℃,工况二室内平均温度比工况三高0.3～0.6℃;随着地板表面散热量的升高,三种工况下室内平均温度的差值越来越大,且各工况室内平均温度与地板表面散热量近似呈线性关系.结论 在地板辐射采暖的设计中,应当考虑室内家具选择及摆放对采暖效果的影响,应尽量少的覆盖地板面积,这对建筑节能和室内热舒适都有着重大意义.     

寒冷地区农宅地基节能改造

目的为减小由地基传热导致的热损失,提升房间整体热工性,研究寒冷地区农宅地基传热对住宅建筑能耗的影响,优化农宅地基节能改造.方法选择东北地区的农宅进行实验,测试农宅室内外温度和地面下方土壤温度,分析地基的传热过程;利用计算流体力学软件对地基模型的传热过程进行数值模拟,得到地基的温度场分布,分析设置不同厚度的保温层的地基传热过程,并对不同方案的模拟结果进行对比,得出最优方案.结果寒冷地区农村住宅建筑的地基改造可有效减少建筑能耗,当地基外表面敷设保温层为60 mm的苯板时其保温效果和经济性最好,室内地面和墙角相比于不加保温层温度分别增加0.712℃和3.519℃.结论地基的传热过程对室内热舒适性影响较大,在地基外表面设置保温层可有效提高室内墙角温度和室内地面温度,从而减少农宅建筑能耗.     

地板遮盖对地板辐射供暖影响的研究

介绍了低温热水地板辐射采暖系统的优点和工程设计的一般方法。由于地板辐射采暖与传统的对流换热采暖的机理不同,所以在设计中存在认识上的一些问题,导致了实际应用中低温热水地板辐射采暖系统的散热量与设计热负荷不符。本文结合设计规范中已有的公式计算得出低温热水地板辐射采暖系统的辐射散热量在允许的各地板表面平均温度tb和室内设计温度tn下所占的比例以及地板遮挡面积对房间采用低温热水地板辐射采暖系统时造成的散热量的降低．时低温热水地板辐射粟嗜系统设计中因地板遮挡面积引起的散热量损失有所拳孝。     

低温热水辐射地板动态散热特性研究

根据地板二维非稳态散热过程数值分析发现,在常用辐射供暖地板结构下,系统停止运行后13 h左右,地板散热趋于稳定,20 h后可认为地板散热过程结束.为了便于工程上辐射地板散热量计算,把地板二维非稳态散热数学模型简化为一维散热数学模型.通过一维解析解与二维数值解对比分析,发现两者差异在1.5%之内.通过对地板散热数学模型求解分析:获得了系统停止运行后不同填充厚度地板表面平均温度变化率最大值出现时间;填充层厚度越大,地板动态散热越稳定;厚度大于60 mm时,温度变化率已无明显差异.     

地板辐射与置换通风空调系统运行参数

建立了基于EnergyPlus的地板辐射供冷加置换通风空调系统模型,模拟得到的室内温度和辐射地板所承担冷量与实验结果的误差小于±79／6。在此模型基础上,改变送风参数和供水参数,得到置换通风供冷量、辐射地板供冷量、地板表面温度、室内空气平均温度、AUST温度等参数的变化规律。结合热舒适性模型,得到满足室内热舒适性（-0．5≤PMV≤0．5）条件下,置换通风的送风参数和辐射地板的供水参数范围,为复合系统设计和应用提供依据。     

改善火炕炕面温度分布技术模拟

为了使火炕的表面温度分布均匀,提高室内环境的热舒适性,提出了倾斜布置炕板来改善炕面温度分布的不均匀性．通过对炕板倾斜程度不同的落地炕和吊炕进行数值模拟,结果表明:当落地炕的炕头粘土层厚度为80 mm、炕梢粘土厚度为20 mm时具有相对最佳的取暖效果;当吊炕的炕头粘土层厚度为80 mm、炕梢粘土厚度为20 mm时具有相对最佳的取暖效果．     

隔热盛钢桶性能分析

比较了盛钢桶内衬加保温层和不加保温层两种条件下盛钢桶外表面温度的变化，用稳态导热模型分析了这两种条件下的热损失，并分析了加保温层对盛钢桶性能的影响，结果表明隔热材料的使用有利于包衬寿命的提高。     

基于有限元分析的转辊式无针头静电纺电场优化

为克服转辊式无针头静电纺丝过程中的边缘效应,采用对转辊式纺丝头进行倒角处理和增加辅助电极两种方式来改善转辊式无针纺丝头场强分布的均匀性.采用COMSOL Multiphysics有限元模拟软件,对倒角半径、辅助电极直径、辅助电极与纺丝头间距及辅助电极厚度对电场强度及其分布的影响进行分析.结果表明:随着倒角半径从0增加到65 mm,场强平均值逐渐降低,场强均匀性明显增加,场强CV值由26.3%降低到11.8%;随着辅助电极直径增加,场强平均值逐渐降低,场强均匀性先降低后升高;随着纺丝头与辅助电极间距的增加,场强平均值略有增大,而场强均匀性逐渐增加;随着辅助电极厚度增大,场强平均值基本不变而场强均匀性先升高后降低;辅助电极直径160 mm,辅助电极与纺丝头间距45 mm,辅助电极厚度3mm时,辅助电极对纺丝头电场强度分布均匀性的改善效果最佳,场强平均值为1.64×108 V/m,场强CV值为1.68%;与倒角处理相比,增加辅助电极对克服边缘效应和提高场强均匀性更为有效.     

空气层对织物热传递影响的模拟分析

为了分析空气层厚度与位置对织物热传递的影响,利用ANSYS建立3层材料热传递有限元模型。2种模型的空气层分别处于底部(模型1)和中间(模型2),空气层厚度为1~5mm,逐渐增加。对织物模型进行一维热传递的数值求解,分析不同条件下多层织物传热过程的温度分布和织物表面的瞬态温度值。结果显示:达到稳态之前,在相同时间点模型1的织物外表面温度要低于模型2;空气层的厚度对织物表面稳态时的温度有影响,随着空气厚度的增加,在相同时间点各模型外表面温度逐渐降低,且下降梯度逐渐变小。进一步通过恒温板实验验证,结果发现织物外表面温度的模拟值与实验值随时间变化的一致性较好,最大相对误差为5.65%。     

架空管道几种保温材料的对比模拟研究

基于架空蒸汽管道输送高温蒸汽时产生的热损失, 建立了蒸汽管道的物理模型和数学模型, 对比了目前架空管道常用的三种保温材料。研究结果表明, 纳米气凝胶复合反射式保温结构应用效果最好。模拟了不同的蒸汽温度、 管径、 绝热层厚度下的管道及保温层的温度场分布。模拟结果表明, 管径对架空蒸汽管道热损失的影 响最大, 当管径从1 2 6mm增加到1 3 2mm时, 热损失增加1 0. 7 0 26 2k J /( h·m) 。     

寒区隧道保温层设置及保温效果数值模拟分析

在寒冷地区,保温层对隧道防冻抗冻起着至关重要的作用。为研究适合高海拔寒区隧道保温层的设计结构,通过有限元数值模拟软件建立了含相变的二维温度场计算模型,对青海省多隆隧道保温层铺设方式、设计厚度、导热系数以及不同保温材料的最优选取进行研究。结果表明：(1)对于拱脚和仰拱,双层铺设和夹层铺设的保温效果优于表层铺设,对于拱顶,3种铺设方法均可有效避免冻结冻害。(2)年平均温度大于0℃时,保温层的厚度宜选取5～9 cm;年平均温度小于0℃时,最佳保温层厚度为13 cm。(3)多隆隧道在运营十年内,保温层厚度为5 cm,保温层的导热系数取值为0.03 W/(m·℃)及以下可以避免衬砌产生冻害。(4)通过对铺设保温层和不铺设保温层的隧道洞壁表面温度进行对比分析,以及对不同保温材料的保温效果进行定量分析,发现保温效果最好的是硬质聚氨酯保温板,聚酚醛泡沫塑料次之,最差的为泡沫玻璃。     

Monel-400合金板焊接温度场有限元分析

利用ANSYS有限元分析软件,根据钨极氩弧焊焊接特点,建立了高斯衰减热源模型,并在一定厚度、一定焊接工艺条件下对Monel-400合金板焊接温度场进行了模拟计算。模拟结果分析得到：利用高斯旋转热源在焊接过程中形成了长度为12 mm,宽度为7 mm,深度为5 mm的熔池。熔池上表面与下表面温度相差约620℃,热影响区节点温度随到焊缝中心距离的增加而不断减小。模拟结果表明改进后的热源模型与实际焊接较为吻合,有利于提高焊接温度场的模拟计算精度。     

低温地板辐射供暖的动态仿真

建立了低温地板辐射供暖系统传热过程的数学模型,通过数值模拟,用有限差分法计算了地板内的温度场.利用动态仿真程序预测了不同的供回水温度、埋管层厚度、盘管间距对地板传热过程、地板表面温度的影响,并在典型工况下,通过对理论值与实验值的分析,验证了本模拟程序的正确性.该研究为地板辐射供暖系统的推广应用奠定了基础.     

低温地板辐射供暖的动态仿真

建立了低温地板辐射供暖系统传热过程的数学模型，通过数值模拟，用有限差分计算了地板内的温度场。利用动态仿真程序预测了不同的供回水温度、埋管层厚度、盘管间距对地板传热过程、地板表面温度的影响，并在典型工况下，通过对理论值与实验值的分析，验证了本模拟程序的正确性。该研究为地板辐射供暖系统的推广应用奠定了基础。     

埋地热油管道保温层优化与经济评价

以保温材料的年分摊费用和保温后的年散热损失费用之和为目标优化函数,给出了埋地热油输送管道保温层经济厚度的计算模型。模型考虑了埋设深度对管道周围环境温度、保温层外壁放热系数及总传热系数的影响。借助C#程序语言编制了埋地热油管道保温层厚度优化的计算机求解程序和EXCEL经济评价程序,结合实例进行了计算。结果表明,埋地热油管道保温层厚度对项目的经济效益具有较为明显的影响,因此确定保温层厚度时要兼顾技术层面及经济层面的要求。研究结果可为热油输送管道施工的优化设计提供一定的理论参考。     

低温热水地板辐射供暖地面散热量的计算

利用有限单元法求解了非线性边界条件下不同地面层材料及尺寸的地板板体中发生的多介质二维导热问题,并讨论了地面层材质以及厚度、管间距、管径、水温、室温等因素对地面散热量的影响。结果表明:在一定条件下,地板板体散热量随管间距的减小而增大,随室内温度的升高而减小,随供水温度的升高而增大,随填充层厚度的增加而减小,随管径的增大而增大。作者提出的模型处理方法较合理,所得结论对有关标准的制订和该技术的推广应用有较好的参考价值。     

掺杂硅硅栅晶圆片快速热处理工艺中的温度分布

为了提高晶圆片温度分布的均匀性、改善加热元件性能,采用传导与辐射耦合传热模型,对快速热处理工艺中晶圆片内传热过程进行了数值模拟,研究了3种掺杂硅硅栅宽度(lG=0,0,60 μm)条件下,硅栅宽度与图案周期之比(lG／lP=0.5,0.0,0.25)变化对晶圆片温度分布的影响．结果表明:在相同掺杂硅硅栅宽度条件下,随着硅栅排列密度的增加,晶圆片总的温度水平下降,晶圆片表面温度温差变小,温度均匀性提高;在相同硅栅排列密度条件下,随着硅栅宽度的增加,晶圆片温度水平不断提高,而晶圆片表面温度温差几乎没有变化．这是因为晶圆片表面图案结构变化改变了表面吸收特性,调整了对入射辐射能量的吸收和分配,影响了晶圆片温度水平和温度均匀性．     

介电材料间歇微波热过程三维模拟研究

微波能作为清洁可再生能源,应用在介电材料热过程时与传统加热方式相比具有高效、均匀、快速等优势.文中建立了基于多物理场耦合的理论三维数学模型,描述了含水介电材料间歇微波热过程.随着间歇微波热处理的进行,介电材料内的平均电场模增加,电场强度分布均匀性变好;平均温度增加,温度分布均匀性先变差然后趋于稳定;平均含水率减小,含水率分布均匀性变差,但含水率变异系数极低,因此,介电材料内水分分布均匀.此外,随着环境相对湿度或压力的增加,介电材料内部平均电场模减小,电场强度分布均匀性变差;平均温度增加,温度分布均匀性变好;平均含水率增加,含水率分布均匀性变好.比较环境相对湿度和压力对模拟结果的影响可知,环境压力对介电材料内电场强度和含水率的影响更为显著.