Analysis of melting driven by friction and temperature difference under sliding plate

The contact melting processes of phase change material (PCM) under a sliding plate, which is driven by the friction and temperature difference ΔT, are studied. By using film theory, the fundamental equations for the melting process are derived. The thickness of boundary layer, the pressure distribution inside boundary layer and the mass melting rate of PCM are also obtained with the numerical method. It is found that (1) the larger the temperature difference is, the larger the thickness of boundary layer and the mass melting rate are, and the more asymmetric the pressure distribution is; (2) the quicker the sliding velocity is, the larger the mass melting rate is, the flatter the thickness of boundary layer is, and the more symmetric the pressure distribution is; (3) the results of the contact melting driven together by the friction and temperature difference cannot be obtained by the addition of those driven respectively by the friction and temperature difference.     

Analysis of melting driven by friction and temperature difference under sliding plate

The contact melting processes of phase change material (PCM) under a sliding plate, which is driven by the friction and temperature difference AT, are studied. By using film theory, the fundamental equations for the melting process are derived. The thickness of boundary layer, the pressure distribution inside boundary layer and the mass melting rate of PCM are also obtained with the numerical method. It is found that (1) the larger the temperature difference is, the larger the thickness of boundary layer and the mass melting rate are, and the more asymmetric the pressure distribution is; (2) the quicker the sliding velocity is, the larger the mass melting rate is, the flatter the thickness of boundary layer is, and the more symmetric the pressure distribution is; (3) the results of the contact melting driven together by the friction and temperature difference cannot be obtained by the addition of those driven respectively by the friction and temperature difference.     

围绕水平椭圆柱热源接触熔化的分析

对水平椭圆柱热源依靠其自身重量在相变材料中接触熔化过程进行了研究．根据椭圆作图法则，将其分段圆弧化后，利用Ｎｕｓｓｅｌｔ液膜理论，对接触熔化区的液体传热与运动进行了分析．求得无量纲的热源运动速度与熔化的液体体积，并讨论了椭圆压缩系数对它们的影响．所得结果包含了圆柱热源时的结论．     

绕流椭圆柱管束的流动与传热特性

椭圆柱管束换热器在工业领域中得到广泛的应用。本文采用一种简单合理的自由表面模型深入研究了流体绕流椭圆柱管束的流动与传热问题。通过适体坐标转换方法在非规则流道截面上求解出动量与热量传递控制方程,获得了等壁温条件下的流道内的阻力系数和努塞尔数等准则数,并且和文献值进行了对比。文献值和模拟值之间的最大绝对误差小于3.5%,表明所建立的数学模型是正确的。利用所建立的数学模型分析了流动方向、椭圆柱横截面形状、管束结构参数以及壁面边界条件 对绕流椭圆柱管束的流动与传热特性的影响。获得了等壁温和等热流密度条件下的阻力系数和平均努塞尔数。这些准则数为椭圆柱管束的设计和优化提供理论指导。     

相变材料在有限长矩形腔内接触熔化的分析

对水平矩形腔内相变材料的接触熔化过程进行了研究．矩形腔的长度可以小于、大于宽度，且在底面保持恒温对相变材料加热．通过边界层理论分析，求得了传热过程的熔化规律与液体边界层厚度，并与实验数据进行了比较，讨论了矩形长度对它们的影响，给出有益的结论．     

Unified analysis of pressure melting of ice around horizontal columns

The contact melting processes of ice, caused by pressure under the two-dimension axisymmetric horizontal columns, are generally studied. The unified mathematical expressions of the characteristic parameters for the pressure contact melting processes are obtained. Applying these expressions to the analysis of the pressure contact melting of ice around the horizontal cylinder, elliptical cylinder and flat plate, the related results in the published literatures are obtained, which prove the correctness and validity of the expressions. In addition, the expressions for the pressure contact melting of ice around the wedge-shaped object are also derived.     

等温椭圆柱上的自由对流边界层

就水平放放置的椭圆柱体温度骤然升高所产生的自由对流问题，选取椭圆坐标系，建立了与时间相关的边界层方程，应用傅里叶级数简化方程组的边界条件，并以此逼搂得到精确解。同时介绍了用中心差分格式建立的数值解法，为进一步计算各种流体物理量奠定了理论基础 。     

体积力与强制对流共存时椭圆柱外的膜态沸腾换热

本文研究了体积力与强制对流共存时椭圆柱外的膜态沸腾换热问题;分析了共存参数、显潜热比参数以及椭圆柱形状与局部位置对换热的影响;得到了分离角,估计了分离发生的条件;计算了汽液边界层的速度场。     

Unified analysis of pressure melting of ice around horizontal columns

The contact melting processes of ice, caused by pressure under the two-dimension axisymmetric horizontal columns, are generally studied. The unified mathematical expressions of the characteristic parameters for the pressure contact melting processes are obtained. Applying these expressions to the analysis of the pressure contact melting of ice around the horizontal cylinder, elliptical cylinder and flat plate, the related results in the published literatures are obtained, which prove the correctness and validity of the expressions. In addition, the expressions for the pressure contact melting of ice around the wedge-shaped object are also derived.     

混合工质制冷机中凝结传热的计算

分析了混合工质制冷机中水平管外凝结传热的计算问题,对守恒方程进行了处理,得出了分析解.通过对分析解的结果的研究,得出了近似算法,它可使计算过程大为简化,且近似程度又较为令人满意.     

在不同碰撞角度下爆炸焊接界面熔层厚度计算

爆炸焊接界面附近温升是由爆炸绝热压缩和畸形变形能沉积两者造成的。通过计算绝热压缩温升和畸形变形能沉积产生的温升,给出熔化判据,估计出了不同碰撞角下爆炸焊接界面熔化层厚度。     

扭转问题中界面附近的边界层

基于经典的弹性理论分析 ,在剪切载荷作用下 ,异质材料的界面处存在转角的突变。根据偶应力理论 ,这一突变将导致偶应力趋于无穷大 ,显然这是不合理的结论。利用偶应力理论分析了含有界面的圆柱体的扭转问题 ,并由摄动方法给出了位移、转角和应力场的渐近解。在此基础上 ,分析了转动梯度对异质材料界面和固定边界性质的影响。分析结果表明 ,在材料界面和固定边界附近 ,存在一组边界效应解 ,它对经典的弹性理论解有可观的修正 ,修正的大小与界面两侧材料的性质有关。     

采用边界层抽吸方法提高透平通流部分效率

介绍采用边界层抽吸提高透平通流部分效率的方法，给出了叶栅部次流损失与来流边界导位移厚度间的定量关系，通过边界层计算和透平级通流计算，确定合理的抽吸流量和相关的透平级通流部分主要结构尺寸，分析对透平极效率及热力特性的影响，对２００ＭＷ汽轮机高压缸的计算表明，主要抽吸技术，可使缸效率提高０．４％左右。     

流体边界层对低渗透油藏渗流特征的影响

 低渗透油藏孔喉细小、孔隙结构复杂,固液界面相互作用力很大,在靠近孔喉壁面处存在一层流体边界层,阻碍流体在孔喉中的流动。为研究流体边界层对低渗透油藏流体渗流特征的影响,以去离子水在半径分别为10.0,7.5和5.0μm的微圆管中流动的实验数据为基础,通过数据拟合分析,确定了流体流动速度、边界层厚度与压力梯度之间的关系。结果表明,由于流体边界层的存在,低压条件下,去离子水在不同半径微圆管中的流动偏离经典的达西流动规律,表现出非线性特征,且存在启动压力梯度;随着管径的降低,流动偏离达西渗流规律的程度增大,非线性越发明显;随压力梯度增加,流体边界层厚度呈指数规律递减,压力增大到一定程度后,趋于定值。运用不等径毛管束模型,给出低渗透油藏单相流体渗流公式。     

探头式电磁流量计的理论研究和样机试验

本文分析了探头式电磁流量计的基本原理。根据电磁学和流体力学的理论求得了圆柱二电极、圆柱四电极、椭圆柱以及流线型柱体探头感应电动势的解析解。文中还讨论了边界层绕流圆柱探头和有限区间对探头输出信号的影响。从理论解可以看出,探头电极间的感应电动势与来流速度之间呈明显的线性关系。此外,文中还推荐了几种延迟或避免探头表面发生边界层分离的方法。对于圆柱和椭圆柱样机的实验证实了理论分析的结果。     

二维离心流场叶片边界层方程

建立了简化成二维定常不可压缩流体的离心泵叶片的边界层方程,并对相关量进行了分析。强调构造边界层内速度分布函数并设法得到边界层厚度的迭代式式对求解边层动量积分方程的重要性。     

基于Micro-PIV的不同截面形状微柱群内部流场特性研究

采用显微粒子测速技术（Micro-PIV）对圆形、椭圆形及菱形等不同截面形状错排微柱群绕流流动进行研究,得到了不同雷诺数（Re）下微柱群内部的速度场、流线等绕流流场信息,分析了Re与截面形状对绕流流场结构的影响规律。研究结果表明,微柱体绕流过程中漩涡脱落相对于常规尺度具有一定的滞后性;圆形微柱体背风区最早发生流动分离,菱形、椭圆形次之;随着Re的增大,微柱体尾流区出现涡结构,回流长度逐渐增大,在三种截面形状微柱群绕流流动中圆形截面微柱群的回流长度和回流区域最大。     

边界层分离流动的三层结构理论计算

在流动分离的高雷诺数渐近理论“三层”理论的基础上,发展了一套计算二维定常不可压脱体分离三层结构的数值方法。采用相互作用程序控制方程组获得了椭圆型的数学结构,克服了传统边界层计算不能通过分离点的困难,得到了分离点附近的流场分布。计算结果令人满意。     

黏性水波场和水平方柱波浪载荷的数值模拟

随着海洋工程的快速发展,作用在建筑结构上的波浪力问题得到了广泛的重视．以N—S方程为控制方程,VOF法追踪自由面,通过在动量方程中加入简单动量源,建立了具有造波和消波功能的二维数值波浪水槽,模拟了水平方柱的波浪受力．通过实验验证：采用1倍波长造波区源项造波效果较好,解决了计算域内障碍物的二次波浪反射问题;光滑水平方柱的Morison公式推荐系数为CD=2．05和CM=1．9;作用于柱体上的黏性剪切力很小,可以忽略不计．表明建立的数值波浪水槽可用于水平方柱的波浪受力模拟。     

层状地基上梁的边界元边界元耦合解法

分别对地基接触面和梁进行离散,假定地基反力的分布情况,并确定梁单元节点和反力未知量;将无限长EulerBernoulli梁的基本解作为梁边界单元法的核函数,然后把Euler-Bernoulli梁边界积分方程应用到各节点,建立起基础梁的边界积分方程组;将层状地基的基本解作为地基边界积分方程的核函数,通过边界积分方程建立起梁各节点竖向位移与地基反力未知量的沉降-反力柔度矩阵;最后,根据地基与梁接触面的位移协调条件,建立起层状地基与EulerBernoulli梁共同作用问题总的边界元-边界元耦合方程组.根据该理论,编制了相应的程序,通过与现有文献对比验证该理论的正确性,并分析了分层地基特性对基础梁的影响.研究结果表明:相比有限元-边界元耦合法,边界元-边界元耦合法的效率更高.