封闭腔内纳米流体自然对流换热的数值模拟

采用数值模拟方式研究充满了纳米流体的封闭腔内的稳态自然对流。重点分析了纳米颗粒的体积分数,Ra数以及不同类型纳米颗粒对自然对流换热特性的影响。数值模拟结果表明:在纯水中加入纳米颗粒可以显著提高基液的自然对流换热特性;对于给定的Ra数下,随着纳米流体的体积分数增大,纳米流体换热效果显著增强;对于给定的体积分数下,随着Ra数增大,纳米流体的换热强度也随之增大,并且换热机理由热传导为主变为热对流为主;通过Ag,Cu,CuO和Al2O3四种纳米颗粒的对流换热效果比较分析得出,金属Ag和Cu纳米颗粒比金属氧化物CuO和Al2O3的纳米颗粒制备的纳米流体的对流换热效果更好。     

普通Petri网最大可达数的两段式死锁控制策略

针对普通Petri网的死锁问题,本文提出了可实现最大可达数的两段式死锁控制策略(deadlock control policy,DCP).第1步,该策略求解原网(N0,M0)的基本信标(elementary siphons,ES)和从属信标(dependent siphons,DS),对每个基本信标添加控制库所(control place,CP)和控制变迁(control transition,CT),获得拓展网系统(N′,M′).第2步,构建拓展网系统的P–不变式整数规划问题,测试原网中从属信标的可控性.若所有从属信标满足可控条件,则直接得到活性受控网系统(N*,M*);反之,对不满足可控条件的从属信标也添加控制库所和变迁,从而也得到了(N*,M*).通过理论分析和算例验证,表明了该死锁控制策略的正确性和有效性.相比目前文献中的可实现最大许可行为数目(number of maximally permissive behavior,NMPB)的普通Petri网死锁预防策略,该DCP获取的活性受控网系统(N*,M*)可达数目与原网(N0,M0)是相同的,且最大可达数(maximally reachable number,MRN)高于最大许可行为数目NMPB.     

周期性边界变化条件下封闭腔内纳米流体的流动模拟

文献采用数值模拟方式研究充满了纳米流体封闭腔内的瞬态自然对流。热边界条件为温度周期性变化的正弦函数。重点分析了在同一Ra下,正弦函数的振幅和频率(或周期)对纳米流体强化对流换热的影响;结果显示:随着热边界的正弦函数的振幅和频率变大,热边界的瞬态Nu数和平均Nu数也越大;同时还观察封闭腔内的漩涡中心,随时间变化周期性发生转移;这些结果对后期研究纳米流体的瞬态自然对流有很大的帮助。     

倾斜角度对封闭方腔内液体自然对流的影响

在多种倾斜角度下,对封闭腔内液体进行了数值模拟。重点分析了Ra数变化和倾斜角度对对流传热的影响。研究表明：随着Ra数的增大,换热由热传导为主转化为对流换热为主;倾斜角度对Nu数的变化影响很大,并且当倾斜角度处于90o～135o时,Nu数可以达到最大值。     

层状通风不同回风口布置对室内污染物分布的影响数值模拟分析

针对新型通风方式-层状通风,采用RNGk-ε模型对4种不同回风口布置方式下的通风房间进行数值模拟,对4种工况室内污染物衰减结果及污染物浓度场进行分析比较,并通过示踪气体衰减方法计算室内通风效率。结果表明回风口位于房间顶部的通风效果最优。     

一种扁管管翅式换热器的高效数值设计方法

传统的数值模拟方法计算量大,计算时间长,很难满足现代工业发展的需求。以扁管管翅式换热器为例,采用适体坐标与最佳正交分解（POD）相结合的方法构建了低阶模型,在等热流边界条件下对扁管管翅式换热器中流动与传热过程进行计算,并将POD计算结果与有限体积法（FVM）计算结果进行了对比。结果表明：POD方法能准确地捕捉到不同数量参数变化情况下的温度场及速度场信息。对于3变量工况重构速度场及温度场的相对偏差平均值的最大值分别为1.90%、0.308%。采用POD方法在保证计算精度的前提下将FVM计算速度最大能提高3093.4倍。研究对于提高扁管管翅式换热器数值设计效率、拓展POD方法的工程应用领域有一定的理论参考价值。     

壁温周期振荡条件下方腔内纳米流体自然对流换热研究

对充满Cu-水纳米流体方腔内的非稳态自然对流换热进行了数值研究。综合研究了不同振荡波形下,纳米颗粒的体积份额和振荡波幅A对自然对流换热的影响。结果表明:在水中添加Cu纳米颗粒可以强化水的自然对流换热;体积份额和振荡波幅A的增大都加强纳米流体自然对流换热,但是不同振荡波形,加强程度不同并提出振荡面积S的概念,即振荡波形与其平均值围成的面积,曲线拟合显示时均努塞尔特数Nu随S增大呈指数曲线上升。     

纳米颗粒粒径对太阳能热水系统热性能的影响研究

为研究纳米颗粒粒径对太阳能热水系统热性能的影响,利用TRNSYS软件对海口地区纳米流体太阳能热水系统热性能进行了动态模拟研究。采用Cu-水、Al₂O₃-水、TiO₂-水和SiO₂-水4种不同的纳米流体作为系统的换热介质,选取全年和典型天进行仿真模拟,分析了纳米颗粒粒径对太阳能保证率、系统效率、集热器出口温度和系统有效得热量得影响。研究结果表明,随着纳米颗粒粒径的增大,太阳能保证率、系统效率、集热器出口温度和系统有效得热量逐渐降低。当纳米颗粒粒径大小为25 nm时,相比于水,太阳能保证率、系统效率、集热器出口温度和系统有效得热量分别提高了7.18%、7.43%、8.68%和3.84%。而粒径大小为50 nm是一个很明显的分界点,当粒径大于50 nm时,有效得热量的下降速率变的平缓。因此,减小纳米颗粒粒径可以提升热水系统热性能,在设计纳米流体太阳能热水系统时,粒径大小应小于50 nm。     

壁面辐射对具有内置翅片的封闭腔内湍流自然对流传热特性影响

为研究有内置翅片的封闭腔内壁面发射率(ε)对腔内湍流自然对流传热特性的影响,采用RNG k-ε湍流模型对流体为空气、高宽比为1的封闭腔内的温度场、流场、壁面传热能力进行数值分析。结果表明:内置翅片与壁面辐射的综合效应使得竖向热边界层和速度边界层厚度均增大,腔体顶部及底部区域水平速度产生了一定波动。考虑壁面辐射时,双翅片结构对热壁面局部传热能力的影响趋势与单翅片结构类似;ε为0.3、0.6、0.9时,单翅片对热壁面平均努塞尔数(Nu)分别提高39.95%、88.55%和144.97%,双翅片对热壁面平均Nu分别提高41.09%、87.32%和141.23%;ε过大对双翅片结构的封闭腔内对流散热反而不利。     

应用控制变迁的柔性制造系统死锁控制策略

不同于目前许多文献中基于添加控制库所的死锁预防策略,本文提出了控制变迁方程(CTE)的概念和相应的基于添加控制变迁(CT)的死锁控制策略(DCP).通过分析存在死锁的原网(N0, M0)的可达图(RG),该DCP求解出所有死锁标识(DM).基于CTE,构造出所需的控制变迁.然后,对每个DM添加相应的CT,进而消除了原网(N_0, M_0)中的死锁标识,得到了活性受控网系统(N~?, M~?).通过理论分析和相关算例的应用,该DCP的正确性和有效性得到了验证.此外,该DCP获取的活性受控网系统(N~?, M~?)可达数目与原网(N_0, M_0)是相同的,即最大可达数(MRN).