相变材料蓄冷球蓄冷过程的数值模拟

采用ANSYS程序对一种相变材料蓄冷球的凝固过程进行数值计算,得到了在第一类边界条件下蓄冷球的相界面移动速度,各点温度随时间的分布和凝固时间与传热温差的关系.     

蓄冷球内高温相变材料凝固特性的实验研究

针对一种自行开发具有较高融点的新型高温相变材料在小型蓄冷实验台上进行了实验研究,得到了在不同工况下蓄冷量和球内相界面位置随时间的变化关系.结果表明实验结果与理论计算基本相符,并分析了实验数据与理论数据之间存在的误差原因.所得到的结论对蓄冷装置的设计和工程应用具有一定的参考价值.     

纳米流体强化相变蓄冷的数值模拟

采用Fluen软件对封闭腔内Cu-H2O纳米流体强化相变蓄冷进行了数值模拟,重点分析Cu纳米粒子添加量和Gr数对蓄冷性能的影响,并解释其换热机理.研究结果表明:Gr数对其结冰时间影响不大,但纳米流体的质量分数是影响纳米流结冰时间的一个主要因素.对于一给定的Gr数,随着纳米粒子质量分数的增加,结冰时间减少,这是由于纳米流体相比基液具有较高的导热系数.另一方面,由于纳米流体融解潜热降低,则纳米流体结冰时,每单位质量的纳米流体需要的能量较少,所以纳米流体具有较高的热释放率,在相变储能应用中具有巨大优势.     

平面流铸快速凝固过程的数值模拟研究进展

本文对平面流铸工艺快速凝固过程的数值模拟研究现状作了介绍。主要内容包括：（1）对溶潭的形成及特征、平面流铸工艺参数对条带形成及质量的影响的数值模拟；（2）结合快速凝固过程的形核和晶体生长的动力学特征对平面流涛凝固过程的数值模拟；（3）平面流铸过程界面传热系数的数值模拟。文章最后，提出了平面流铸工艺快速凝固数值模拟研究的进一步发展方向。     

具有低温蓄冷剂的斯特林低温冰箱性能研究

生物制品的低温转运对便捷式低温冰箱的蓄冷功能提出了明显需求。本文通过实验研究斯特林低温蓄冷冰箱在停电时的温度变化,基于实验建立三维数值模型,进一步研究了侧摆布置的蓄冷板高度比对箱内空气升温和蓄冷剂相变的影响。实验结果表明：环境温度为20℃时,无蓄冷冰箱的中心温度由-86℃升至-70℃需0.26 h,而载有3.2 kg蓄冷剂(EO-75)的蓄冷冰箱中心温度由-86℃升至-70℃的时间延长为5.33 h。模拟结果表明：侧摆布置的蓄冷板高度比具有重要影响,蓄冷板高度比由50%增至90%,箱内中心温度维持在-86～-70℃的时间由2.96 h延长至7.66 h,蓄冷剂的保冷效率由29.18%增至48.28%,故推荐蓄冷板高度比为90%。该研究结果可为低温冷链运输技术提供参考。     

蓄冷平板相变换热器凝固传热特性研究

建立了蓄冷平板相变换热器中蓄冷平板单体凝固过程变化规律的数理模型,并用一种简便方法求解了凝固过程非稳态移动界面传热问题, 获得了有关传热速率、界面移动、载冷剂出口温度的变化规律, 讨论了蓄冷平板相变换热器的传热特性。     

蓄冷平板相变换热器凝固传热特性研究

本文建立了蓄冷平板相变换器中蓄冷平板单体凝固过程变化规律的数理模型,并用一种简便方法求解了凝固过程非稳态移动界面传热问题。获得了有关传热速率,、界面移动,载冷剂出口温度的变化规律,讨论了蓄冷平板相变换热器的传热特性。     

Al-Pb合金快速定向凝固的数值模拟

在考虑凝固界面前沿第二相液滴形核、长大以及迁移综合作用的基础上 ,提出了描述偏晶合金在快速定向凝固条件下微观组织形成过程的数学模型 ,并对Al-Pb轴承合金在垂直Bridgeman定向凝固条件下的凝固组织进化过程进行了计算分析 .结果表明 :在大的凝固速度条件下 ,凝固界面前沿存在成分过冷区 ,液 -液相分解在此区域内进行 ;在恒定的温度梯度条件下 ,凝固速度越快 ,第二相液滴的形核速率越大 ,液滴的数量密度越高 ,平均半径越小 ;凝固界面前沿液滴的平均半径 (R)与凝固速度 (v)之间存在如下指数关系 :R(z =0 ) =C2 v-0 .3 9± 0 .0 1     

单晶铸件凝固过程工艺优化的数值模拟

采用ProCAST软件系统研究了LMC(Liquid Metal Cooling)以及HRS(High Rate Solidification)工艺下,不同工艺参数对单晶铸件凝固过程中纵向温度梯度、温度梯度角、凝固界面位置的影响。结果表明:HRS工艺受型壳厚度影响很小,型壳表面的辐射散热是HRS工艺的主要影响因素,型壳的导热或者型壳和合金之间的换热是LMC工艺的主要影响因素;提高保温炉温度有利于提高纵向温度梯度;拉速是影响定向凝固最重要的参数,随拉速的增加,单晶铸件的纵向温度梯度先增大后减小,因此,制备不同合金铸件时应当采用不同的拉速;不同浇注温度时,经过10min的静置时间后,单晶铸件的初始温度分布趋于一致,对后续凝固过程影响很小。提出了以纵向温度梯度G∥、温度梯度角θ以及凝固界面位置Rp考察定向凝固工艺参数优劣的标准,纵向温度梯度、温度梯度角、凝固界面位置是评价定向凝固参数优劣的有效手段。     

蓄冷平板相变换热器凝固传热特性研究

本文建立了蓄冷平板相变换热器中蓄冷平板单体凝固过程变化规律的数理模型,并用一种简便方法求解了凝固过程非稳态移动界面传热问题,获得了有关传热速率、界面移动、载冷剂出口温度的变化规律,讨论了蓄冷平板相变换热器的传热特性。     

相变蓄热型空气源热泵系统的模拟

为提高空气源热泵系统的低温适应性,将相变蓄热技术与空气源热泵结合,实现白天蓄热、夜晚放热的运行模式。本文通过模拟研究了相变蓄热型空气源热泵系统的蓄放热特性和应用多级相变材料对系统的影响。结果表明：系统蓄热量随时间线性增大,380 min时达到18.94 kW·h,平均COP为2.51;系统放热量先随时间线性增大,随后增大速率有所减缓,180 min时达到13.58 kW·h。放热过程进口水温为35℃时,系统经过6次蓄放热循环后达到稳定运行状态,蓄放热效率为99.06%。相比单级PCM,应用三级PCM的系统蓄热时间缩短9.60%,COP提高3.97%,总■效率提高4.84%,其中降低过冷区PCM熔点对提高系统性能起到关键作用。     

相变材料蓄冷板凝固过程的传热研究

采用精确解法与积分近似相结合的方法,对一种自制相变材蓄冷材料充冷凝固过程的相变导热问题进行了求解.获得了该蓄冷介质在板式蓄冷器中凝固时的相界面移动速度,边界面热流密度随时间变化的规律,及不同工况下蓄冷板厚度与预测蓄冷时间的关系.计算结果与实验结果吻合较好.结果表明,边界面的热流密度随固相区厚度的增加而减小;预测蓄冷时间随冷媒流体温度的降低而减小,随平板厚度的增加而增加.     

凝固过程微观组织模拟研究进展

综述了凝固过程微观组织模拟的研究现状,重点介绍了微观组织演变过程中晶粒形核、长大、相关的理论模型和常用的数值模拟方法,并对微观组织模拟的未来发展进行了评价和展望.     

金属凝固微观组织数值模拟研究现状

通过对凝固微观组织的模拟,能很好地预测材料的性能,对实际应用具有重要意义。对微观组织模拟中的3个主要模型(确定性模型、随机性模型和相场模型)及它们的应用现状进行了阐述,并分析了它们的优缺点。随着计算机技术的发展,新的计算模型的出现将使金属凝固微观组织的数值模拟向着高精度、高效率和高速度的方向发展。     

镍基单晶高温合金定向凝固的数值模拟

概述了目前国内外镍基单晶高温合金定向凝固数值模拟的研究进展,定向凝固过程的数值模拟由宏观向微观转变,详细介绍了微观组织数值模拟的几种主要方法:决定论方法、随机论方法和相场方法,评述了这几种方法的特点以及局限性,指出宏观和微观现象的完整耦合可以对镍基单晶高温合金凝固过程做出更加准确的模拟预测。     

短纤维增强铝铜二元合金复合材料凝固偏析的数值模拟

根据凝固过程中的守恒原理,建立了铝基复合材料凝固过程的数学模型.根据所建立的模型对氧化铝短纤维增强铝铜二元合金复合材料进行数值模拟,模拟结果表明:氧化铝短纤维周围有低熔点物质及溶质富集;随冷却速度增大,复合材料基体偏析加剧;随复合材料中纤维体积分数增大,基体中偏析减小.     

基于硫系相变材料的存储机理和方法的研究进展

以GeSbTe及AgInSbTe等硫系合金化合物为载体,较全面地介绍了当前相变存储研究领域比较热门的几种存储方法,对各自的研究进展作了必要阐述,重点突出探针相变存储技术的研究方法,并对各种方法的优缺点进行了比较说明,同时结合自身研究实际,展示相变存储的研究方向和所取得的成果,并进一步列举了一些尚待解决的问题,指出了其今后发展的一般趋势.     

定向凝固微观组织相场法模拟的研究进展

定向凝固过程中的界面形态对凝固组织有着决定性作用,相场法可以很好地展示凝固过程固液界面形态的演变。阐述了定向凝固相场方法数值模拟的基本原理及国内外研究现状,并指出了该领域目前面临的问题及未来发展趋势。