基于一维热电耦合仿真模型的锂电池温度估计

锂电池热管理设计的首要部分是对电池在不同充放电倍率下温度的准确估计,为了实现温度的准确估计,同时提高便捷性和经济性,本文基于Bernardi发热方程对锂电池发热量进行估算,并提出使用Simulink搭建一维热电耦合仿真模型对锂电池内外温度进行估计。我们在不同倍率放电实验和HPPC恒流充放电实验的基础上对模型参数进行优化和验证。以软包锂电池为例,模型充分考虑层叠式电芯内部各种不同材料比热容和热阻的影响,实现了不同放电倍率下锂电池内外温度的准确估计。最后通过实验数据验证了模型结果的准确性,证明所提出模型能够快速有效地满足锂电池热管理温度估计的需求。     

基于热电类比理论的油浸式变压器绕组热行为计算模型

基于热电类比理论的油浸式变压器内部绕组与油之间热行为计算模型,在分析饼间热阻对计算结果的影响后,不再采用经验公式估算热阻结果,而是经过分析油浸式变压器绕组线饼间水平油道的油流状态后,通过基于稳态热流法构建实验模型,模拟油浸式变压器绕组饼间环境,进一步得出更具优势的热点温度的组成关系,并且从实验测得热阻数据选取能够清楚显示出热点温度变化的参数,引入到分布式参数热路模型中,得到仿真结果。将仿真结果与实际运行中的变压器监测数据对比,误差达到了1.1℃。     

基于一般模型控制的高纯内部热耦合精馏策略

内部热耦合精馏塔（ITCDIC）是精馏节能控制的一个前沿。本文提出了一种基于一般模型控制（GMC）的内部热耦合精馏塔的先控策略,以解决导致传统线性控制策略难以得到较好控制效果的高纯下内部热耦合精馏塔的非线性。以苯-甲苯物系作为研究实例,对所提出的高纯ITCDIC控制策略进行了详细研究。设定值改变和过程扰动下的控制品质表明了所提出的高纯ITCDIC的GMC控制策略的切实有效性。     

基于内部热耦合精馏塔非线性wave模型的高纯控制

首先建立内部热耦合精馏塔（ITCDIC）的非线性波动降阶模型,并将非线性波动理论（wave）应用到ITCDIC控制问题中,实现一般模型控制（GMC）方案.与传统控制方案相比,基于波动理论的一般模型控制（waveGMC）不再采用ITCDIC的近似线性模型,更好地解决了高纯控制过程中的非线性问题,通过对波形的速度和位置控制能够在短时间内使系统达到稳定.苯-甲苯物系的实例研究表明,ITCDIC波动模型在高纯控制过程中能够精确反映ITCDIC的动态特征,waveGMC控制方案较传统控制方案更加稳定可靠.     

基于流固热耦合的平直翅片管换热器结霜过程数值模拟

平直翅片管换热器结霜是湿空气、霜层和换热器结构多物理场交互作用的结果。基于流固热耦合计算方法,考虑结霜过程中霜层密度和导热系数的变化,定义更真实求解域边界,对三维平直翅片管换热器的结霜过程进行数值模拟研究。模拟计算得到的结霜量与实验值之间的平均误差为4.67%,较以往数值模拟方法得到的结果精度有所提升。计算对比了湿空气进口流速分别为1.0, 2.0, 3.0, 3.7 m/s,相对湿度分别为60%, 70%, 80%时霜层的生长情况。结果表明,霜层厚度沿气流方向不断降低,随着来流速度和相对湿度增加,生长速率增大。对空气侧换热系数的研究表明,在结霜初期,空气相对湿度越大,换热系数越大;在结霜后期,空气相对湿度越大,换热系数越小。     

CFD技术对室内热环境的数值模拟

采用CFD技术中的Fluent软件对某建筑物室内冬季采暖热环境进行了数值模拟,通过对不同热源温度下,室内不同高度处温度场的分析,提出了满足规范要求和人体舒适度要求的热源温度.为相关系统的采暖设计提供了参考.     

燃煤电站氧热法联产电石的热力计算与分析

在燃煤电站整合氧热法生产电石的技术工艺路线中,电石反应器串接在锅炉炉膛前,采用干燥煤粉、石灰粉和氧气作为反应原料,反应副产物烟气和含未燃碳的飞灰送入锅炉炉膛放热并燃烧,回收其热能与化学能。基于热力学原理构建化学反应的热平衡模型,计算产出电石纯度、原料耗量和电耗、能量的利用和回收情况,并探讨变换反应原料对上述参数的影响。结果表明:煤粉氧热法产出的电石纯度为65.97%,每生产1t CaC₂,消耗煤粉1747.08kg,石灰粉980.5kg,氧气1285.25m³,电耗554.28kW·h;提高氧气纯度,各量变化十分微小,而制氧电耗大幅上升,采用不同煤种,各量的变化比较显著。论证了燃煤电站氧热法联产电石工艺的可行性,并为实际生产中原料的选取提供了理论指导。     

高超声速飞行器流-热-固耦合数值模拟

选用HiFire-1锥体部分作为研究对象, 采用顺序耦合方法, 对飞行器锥体的流-热-固耦合场进行了研究分析。在外流场的数值模拟中采用Transition k-kl-w湍流模型准确计算出了转捩位置和热流数值, 在温度场和应力场的数值模拟中计算了气动加热1 s时温度场和应力场的分布, 温度最高点和变形最大处均出现在头锥顶端, 温度在轴线方向上呈现环状的分布, 沿轴线逐渐降低, 整体结构的弹性变形和温度正相关, 且主要变形区域集中在前端高温区。     

耦合燃烧室的焦炉炭化室内热过程的数值分析

基于焦炉炼焦的流动、燃烧和传热过程,以质量守恒、能量守恒和动量守恒定律为基础,建立了焦炉燃烧室-炭化室耦合的三维非稳态数理模型,开展了数值模拟,将焦饼中心温度计算值与测量值进行了对比,进一步比较了3种不同水分蒸发模型的计算结果,分析了装炉煤水分含量、初始温度以及堆密度等工艺参数和操作参数对结焦时间的影响。研究结果表明,所建立的燃烧室-炭化室耦合模型能够较好地模拟焦饼的加热过程,并反映焦饼加热的高向均匀性,同时采用煤预热技术、煤调湿技术、煤料密实工艺可以很好地提高生产效率,为焦炉生产实际提供理论指导依据。     

内部热耦合精馏塔的初步设计(I) 模型化和操作分析

引　言将热量从精馏段传到提馏段来实现节能是精馏过程节能的一种有效方法 ,即二次回流和蒸发[1](ＳＲＶ) .内部热耦合精馏塔 (ＩＴＣＤＩＣ)的热耦合机理仍是ＳＲＶ方法 ,但去掉了再沸器和冷凝器 ,具有较大的节能潜力 .它的研究只有近 1 0年的历史[2 ,3],目前 ,还没有见到详细的操作分析和设计优化的文献报道 ,只有一些较为相关的文献[4 ,5 ].本文对理想热耦合精馏塔进行了建模和操作分析 .1　模型化图 1是ＩＴＣＤＩＣ的示意图 .精馏段和提馏段被分为两个塔 .热耦合通过两段之间的热交换器来实现 .为了提供传热必须的推动力 ,精馏段将在较…     

基于热管的储能型热管理系统的实验探究

基于相变储能系统的储能及热管理性质,结合热管的热超导性与均温性,设计了一种耦合热管的储能型热管理装置。对装置在不同工况下进行测试,获得了装置各部分的温度分布及热管热阻变化。结果表明,引入储能模块可有效降低系统中热管热阻及蒸发端温度,保证了热管良好的均温性质,其中在20～160 W热输入区间测试时,添加储能单元的系统热管热阻降低了35.5%～44.5%,在80 W热输入时存在热阻最小值为0.053 91℃/W。通过对比装置不同放置角度下相变材料(PCM)熔化特性及热管性能发现,水平放置时自然对流影响更为显著,PCM熔化速率更快,熔化更均匀,储能装置中PCM储能效果更佳,系统热阻最小。同时,由于PCM存储了一部分输入热量,可达到一个优异的热管理效果,有效地提高了系统的稳定性及可靠性。     

CO2羽流地热系统热开采过程热流固耦合模型及数值模拟研究

建立了CO₂羽流地热系统（CPGS）热开采过程的热流固（THM）耦合模型,结合五点布井方案和多岩层三维几何模型,对一理想热储进行CPGS热开采数值模拟。分析了CPGS热开采过程中热储内的岩体变形特征及其对系统采热性能的影响,并研究了THM耦合下热储初始孔隙率对CPGS热开采的影响。结果表明：CPGS的运行会引起岩体的冷却收缩,造成热储表观体积的减小和热储孔隙率的增大,这有助于提高热储渗透率,加快地热开采速率,从而对地热开采产生积极影响。初始孔隙率越小,岩体变形对热开采的影响越明显。在假设初始渗透率相同的情况下,初始孔隙率越小,岩体变形引起的渗透率增幅越大,系统的热开采速率越快。     

基于混合模型法的精馏塔热耦合技术研究

针对非理想物系,提出了基于混合模型法的精馏塔热耦合参数优化方法,充分结合了Aspen软件对过程的准确模拟和神经元网络简洁计算的优点,首先获得参数寻优的可行域,然后利用遗传算法对目标函数进行全局寻优.将优化后的热耦合技术应用于中国石油吉林分公司脱乙烷塔与乙烯精馏塔,可节省能耗22.9%.该方法还可用于相关工业过程热耦合技术中.     

基于热电效应与相变耦合的锂离子电池热管理数值研究

温度对锂离子电池工作性能影响巨大,需要增设热管理系统对电池在高温工况下散热。文中建立了一种基于热电效应和相变材料耦合的电池热管理系统,采用半导体制冷片冷端直接为电池制冷,热端采用相变材料散热。为进一步强化系统散热性能,通过数值模拟的方法探究半导体制冷片及相变材料对电池散热的影响。结果表明：半导体制冷片在高工作电流下,其制冷效果突出,但存在电池内部温差过大、相变材料短时间失效等问题难以在电池放电全程维持其合适工作温度,可应用于紧急情况下为电池迅速散热。当制冷片在低工作电流下工作时,制冷片输入工作电流为0.4—0.6 A,相比电池无热管理系统下的平均温度,电池最高平均温度降低约45℃,电池在放电全程散热效果显著,且电池内部最大温差小于5℃,均匀性良好。相变材料的熔点及潜热值大小对热管理系统散热性能也起到了重要作用。     

基于热固耦合的制动盘热变形仿真及影响分析

为了控制制动盘的温升和热变形,进一步提升汽车的安全性,舒适性和经济性,需要系统性的分析关键设计参数对性能的影响,并针对性的进行优化。汽车制动盘的热变形,是制动系统开发中的关键指标,通过控制关键设计因素,从而降低制动盘热变形,对提升制动系统性能具有重要意义。通过对制动盘热变形的影响因素进行了总结分析,以某车型通风制动盘为研究对象,基于热固耦合方法,对热变形的影响因素进行研究。结果表明,摩擦环设计、盘帽/摩擦环连接处设计、以及盘帽设计对制动盘的热变形有重要影响。     

基于COMSOL的多孔介质热-流-变形耦合数值模拟

针对在稠油热采过程中,将高温高压流体注入油藏多孔介质所引起的岩石骨架变形、储层压力增大和油藏温度变化等问题,基于达西定律,应用连续介质力学和能量守恒定律,建立了稠油热采过程中的热-流-变形耦合方程,对基于REV尺度建立的多孔介质进行数值模拟计算和分析。结果表明：增加渗透率对多孔介质的效果优于增加入口温度和压力;增加入口压力能够增加热量传递速度;增加入口温度会导致骨架变形量增大,岩石破裂。     

SJ-96热回收炼焦炉温度场分布的数值计算

通过对SJ-96清洁型热回收焦炉传热过程的理论分析,建立了包括炉侧墙、炉底及煤料的两维传热数学模型,编写可用数值方法进行计算的Fortran程序,根据实际焦面温度测量结果,及结合文献的基础数据,求解了该焦炉在成焦过程中的温度场分布及结焦时间,结果表明：在成焦4h～64h之间,热量由煤料上部及炉墙、炉底向煤进行传热,到结焦64h,顶部焦面的温度达到最高,整个炭化室中温度也最高,焦炭已接近成熟,到100h,炭化室中全部焦炭已达到1000℃,而后随挥发分释放的减少,整体焦炭温度下降．随炭化时间的延长,炭化室中横向及竖直方向温差进一步减少．     

基于热耦合的分隔塔装置的研究进展

从热耦合的角度介绍了几种新型的精馏装置—分隔塔 ,着重于介绍分隔塔在三组分、四组分混合物的分离上的应用 ,并给出了用于三组分分离的分隔塔的数学模型。     

大规格建陶坯体对流干燥热质耦合传递的数值模拟

以Whitaker的体积平均方程为基础,推导出多孔介质内部热质传递的等效耦合扩散模型,并对瓷质砖坯体干燥过程进行了数值分析和实验测定。探讨了干燥介质参数（湿度、温度和流速）和坯体物性参数（有效导热系数和有效扩散系数）对干燥过程的影响。结果表明,温度高、流速快、湿度小的热空气有利于干燥,其中,改变风速对干燥速率的影响很小,介质的温度和湿度对干燥影响较大,但有可能造成干燥缺陷。有效扩散系数对坯体内湿度的分布影响很大,而有效导热系数对坯体内湿度的分布几乎没有影响。     

基于内模控制的内部热耦合精馏策略

精馏过程约占工业总能耗的1/3,其节能控制潜力很大。内部热耦合精馏(ITCDIC)是迄今为止所提出的节能效果最好(比常规精馏节能40%以上)却没有商业化的节能技术。主要原因在于该过程具有较强的非线性、复杂的动态特性以及耦合性,给控制方案的设计带来了极大的困难。通过建立更为精确的二阶内部模型,提出了一种有效的ITCDIC内模控制方案。实例研究结果表明,与传统控制方案PID相比,控制品质更加稳定可靠;同时,与目前国际上公开报道的最好结果相比,该控制方案有更广泛的操作域,鲁棒性更强。