青藏工程走廊带多年冻土导热系数测试方法对比研究

为分析不同测试方法对青藏工程走廊带内多年冻土导热系数测试结果的影响规律,指导冻土工程的热工设计和为走廊带内冻土导热系数的测试方法选择提供依据,搭建了稳态对比法、稳态热流计法、瞬态平面热源法和瞬态热线法冻(融)土导热系数试验测试平台,运用理论模型对稳态对比法测试过程中径向漏热量进行了估算,分别从测试结果准确性、适用土性类别和适用场合等方面对各类测试方法进行了对比。结果表明:稳态对比法试验结果与文献理论值相差较大,测试过程中径向漏热量无法忽略;稳态热流计法和瞬态平面热源法的测试结果与理论计算值具有较好的一致性,80%以上的测量值与理论值相对误差小于±15%;瞬态热线法测试结果整体偏小,冻、融土平均偏小17.75%和15.03%.考虑到瞬态平面热源法测试结果准确,测试时间短,样品需求量小,因而是一种合适的青藏工程走廊带冻(融)土导热系数大规模测试方法。     

循环流化床锅炉变工况下的传热系数计算

为了提高循环流化床锅炉变工况下传热计算的精度,克服现有的关于炉内平均传热系数模型的不确定性,针对75 t/h循环流化床锅炉,依据在大量变工况试验的基础上所获得的不同负荷下沿炉膛高度的固体物料浓度分布,建立了变工况下分三区计算的传热模型。该传热模型正确反映了炉膛上部过渡区和稀相区平均固体物料浓度随循环流化床锅炉运行主导因素的变化规律。计算结果表明:依据三区传热模型计算的各区温度与试验运行值在各个工况下都吻合较好,该结果为循环流化床锅炉的动态特性研究和仿真研究提供了技术支持。     

防喷器电磁加热保温装置设计

利用非稳态传热数学模型计算了防喷器的瞬态温度变化情况,并确定了电磁加热装置的加热功率。同时根据实物测绘结果设计、加工了一套修井作业装置防喷器电磁加热保温系统。结果表明,防喷器表面温度非稳态变化的数值模拟结果与现场测试值吻合较好,所设计制造的防喷器电磁加热保温装置满足了冬季修井作业要求,具有升温快、保温效果好、安全便捷的优点。     

带压作业装置井口保温系统设计

利用非稳态传热数学模型计算了加热管表面的瞬态温度变化情况,并确定了装置的加热功率,同时根据实物测绘结果设计、加工了一套带压作业装置井口保温系统.结果表明,加热管表面温度非稳态变化的数值模拟结果与现场测试值吻合较好,所设计制造的带压作业装置井口保温系统满足了冬季修井作业要求,具有升温快、保温效果好、安全便捷的优点.     

毛细管墙体稳态模型的热工特性

为了深入研究毛细管墙体的热工特性,在非稳态传热热阻热容RC(resistance and capacity)简化模型的基础上,建立了毛细管墙体的稳态换热量分配比例模型,获得了毛细管与室内和室外换热量的比值。通过实验采集了室内外空气温度、毛细管墙体内壁面温度、毛细管层温度及毛细管与室内外交换的热流密度等实验数据,研究了冬季工况下毛细管墙体与室内外换热量的特点,分析了毛细管墙体的一维换热过程,并验证了毛细管墙体换热量分配比例模型的合理性。实验结果表明:毛细管辐射空调系统具有良好的稳定性,室内温度的波动较小;随着系统运行时间的增加,所建模型的计算值与实测结果更加趋于一致。该稳态换热量分配比例模型可应用于毛细管墙体热工特性评估,并可为进一步研究毛细管辐射空调系统室内负荷的计算提供理论依据。     

采用稳态模型的毛细管墙体热工特性研究

为了深入研究毛细管墙体的热工特性,在非稳态传热热阻热容RC(resistance and capacity)简化模型的基础上,建立了毛细管墙体的稳态换热量分配比例模型,获得了毛细管与室内和室外换热量的比值。通过实验采集了室内外空气温度、毛细管墙体内壁面温度、毛细管层温度及毛细管与室内外交换的热流密度等实验数据,研究了冬季工况下毛细管墙体与室内外换热量的特点,分析了毛细管墙体的一维换热过程,并验证了毛细管墙体换热量分配比例模型的合理性。实验结果表明:毛细管辐射空调系统具有良好的稳定性,室内温度的波动较小;随着系统运行时间的增加,所建模型的计算值与实测结果更加趋于一致。该稳态换热量分配比例模型可应用于毛细管墙体热工特性评估,并可为进一步研究毛细管辐射空调系统室内负荷的计算提供理论依据。     

熔盐反应堆堆芯动态特性的计算分析

基于点堆动力学和热平衡原理建立熔盐堆堆芯仿真模型,模拟了熔盐实验堆MSRE入口温度恒定工况下,引入50 pcm阶跃反应性后的功率瞬态及温度瞬态.计算结果表明,在小的正反应性引入情况下,堆芯功率一开始将快速增长,但由于负的温度反应性反馈,堆芯功率很快又会下降,并最终维持在比原先功率略高的新功率水平;熔盐温度的变化趋势与堆芯功率类似：由于石墨的温度主要来自熔盐向石墨的传热,因此在反应性引入后,石墨的温度一直上升并逐渐稳定在新的温度水平.本文计算结果与ORNL的结果在趋势上吻合较好,验证了物理模型和数值方法的正确性,为开展熔盐堆系统瞬态特性研究奠定了基础.     

圆钢管混凝土构件温度场的数值模拟

火灾下圆钢管混凝土柱的热量传递是瞬态传热,求解截面温度实际上是求解截面内部的热传导方程.文中采用了大型有限元软件ABAQUS对钢管混凝土截面进行了计算和分析,计算结果和文献试验结果吻合较好,证明了ABAQUS软件进行构件截面温度场的理论计算有一定的精度,其方法是可靠的.     

基于无网格边界元法的瞬态热传导问题研究

对于有内热源的瞬态传热问题,由于域内积分使求解复杂化,研究了一种无需域内离散划分网格的纯边界元法。首先采用格林定理将域内积分转换成边界积分,然后利用自适应辛普森法进行插值,推导了热源依赖时间参数和不依赖时间参数两种情况的数值实现方法。最后引入不同热源情况及时间依赖性的三个数值算例进行温度分布仿真分析。仿真结果与传统的有限元解吻合良好,证明数值推导的正确性及程序调试的有效性,且该方法计算量小,使有内热源的瞬态传热分析大大简化。     

深埋地下洞室围护结构热负荷的动态计算

深埋地下洞室围护结构的传热量对空调能耗具有一定的影响。在连续穿通式送风方式与连续工况下,对壁面传热过程进行模拟计算,结果表明：非稳态过程中,壁面热流及壁面和室内的温差随时间逐渐减小,而壁面换热系数随时间逐渐增大;围护结构的耗热量占内热源的产热量的一定比例,因此围护结构的热负荷在空调设计计算时不应忽略。     

动载轴承的非稳态热流体动力润滑分析

为了考察热效应对动载轴承润滑性能的影响,建立了动载轴承热流体动力润滑分析的数学模型,联立求解了广义雷诺方程、能量方程、固体热传导方程以及载荷平衡方程,得出了动载轴承的油膜压力分布、油膜温度场分布、轴心轨迹、流量和功耗。在求解过程中针对油膜和轴瓦温度场的时变性的不同,提出对它们分别进行非稳态和准稳态数值求解的方法。另外还采用了不同的温度边界条件进行计算。结果表明：在动载荷作用下,轴承的油膜压力、温度场、轴心轨迹、流量和功耗也随时间作相应的变化,不同的温度边界条件对计算结果有着显著的影响     

绝缘栅双极型晶体管脉冲工作时结温特性及温度分布研究

建立了电热耦合和损耗热场耦合计算模型,采用该模型,获得了相同外部条件下的绝缘栅双极型晶体管(IGBT)芯片结温波动特性及温度分布特征,完成了使用红外热成像实时探测短时脉冲工作方式下IGBT芯片表面温度波动及分布特性的预测.探测结果表明,在一定散热条件和占空比不大的情况时,短时脉冲间歇等非周期瞬态工作方式下芯片表面温度快速上升之后,进入一个缓慢的上升周期,实验也表明,在特殊工作场合时可突破器件手册推荐使用的最大电流值.利用建立的热分析模型,还可以实现对不同工作方式下器件结壳温差和结温波动幅度的预测.     

过渡工况下汽车发动机汽缸盖温度的测试及分析

汽车发动机经常在非稳态的过渡工况下工作 ,即启动、暖机、突加和突减工况。本文对车用风冷发动机汽缸盖的非稳态温度进行了实测 ,分析了启动、突加和突减三种过渡工况下汽缸盖温度的变化规律。实测结果表明 :汽缸盖内、外表面的温度变化规律有很大差别 ,启动工况对热负荷可靠性影响最大。同时 ,实测结果也为汽缸盖温度场、热应力计算提供了真实可靠的边界条件     

蒸发条件下非饱和土水分迁移的数值模拟

大气的蒸发效应引起土体内部含水量及温度的重新分布,本文旨在研究蒸发条件下非饱和土中水分及热量的迁移规律.对于土体在蒸发条件下总吸力和温度的变化特征,采用非饱和土水-热迁移模型加以描述,该模型中液态水和气态水的迁移分别是基于Darcy定律和Fick定律而建立的.探究了利用土体基本物性指标和气象因素预测模型计算中相关参数及边界条件的方法,利用上述模型及预测方法只需获取土体基本物理性质便可获取任意时刻非饱和土中含水量及温度的分布情况.该理论被用来模拟Wilson土柱蒸发试验实测结果,其理论结果和试验实测结果是较一致的.     

柴油机缸内传热和气流运动实验方法研究

提出了在强迫对流换热条件下，根据实测壁面瞬时温度，计算对流换热气体流动特性，并进行了实验验证．在此基础上，介绍了用快速响应温度传感器测试倒拖运行单缸风冷柴油机缸盖火力面局部瞬时温度以及缸内对流换热气流特征速度的研究结果．     

钢管混凝土柱截面温度场的简化计算方法

为方便实用,研究了火灾下铜管混凝土柱截面温度场的简化计算方法。首先,编制了有限差分法的数值计算程序来计算火灾下钢管混凝土柱的截面温度场,程序计算结果与试验结果符合得较好;其次在试验结果和大量数值计算结果的基础上分析了钢管壁厚、钢管直径以及混凝土骨料类型等因素对截面温度场的影响;最后,对部分主要因素对截面温度场的影响进行了简化处理,并拟合给出了火灾下钢管混凝土柱截面温度场的简化计算方法,简化计算方法的精度满足工程实用的精度要求。     

Moisture Absorption, Mass Loss and Evaporative Resistance of Clothing in Transient Condition

The water vapour resistance of clothing ensembles is not as commonly determined as dry thermal insulation. The measurement techniques are more complicated and the measurement values differ among laboratories. Due to complicated moisture transfer process through clothing ensemble, the moisture absorbed and evaporated varies in transient and steady state phases depending on properties, thickness of clothing, and environmental conditions. The purpose of this study was to measure moisture gain inside hygroscopic underwear, and hydrophobic and permeable outer wear as a function of time, to investigate mass loss from ＂skin＂ as well as from the manikin, to quantify evaporative heat loss and total heat loss from the manikin, and to determine water vaponr resistance of clothing. Manikin Tore was used by wearing wet ＂skin＂ to simulate sweating condition. Moisture content in the inner garment gain shows an exponential relation against time. Moisture in the outer permeable layer shows little gain. On the contrary, mass loss directly from the wet skin decreases exponentially. The mass loss from the manikin is relatively stable throughout three test phases. The evaporative heat loss is about 2/3 of the total heat loss from the sweating manikin. While measuring the evaporative resistance of clothing ensembles with hygroscopic inner garment and permeable outer garment, unlike to measure ensembles with impermeable outer layer, one hour measurement time is enough to get relatively stable results. The variation between the 1^rt hour and the 3^nd hour is less than 5%. The length of transient period and measurement time is dependent on the permeability, thickness of clothing ensembles and environmental conditions.     

精馏过程多定态现象及其分析

精馏传质过程存在多定态现象 ,而产生多定态的原因有多种 .文中针对流量之间非线性转换产生的多定态 ,进行研究和分析 .当操作处于多定态区域时 ,塔内各塔板的温度与组成等参数的分布 ,以及塔顶和塔底产品浓度等参数都存在多种可能的数值 .对于一个处于多定态区域操作的工业塔 ,当某些操作参数产生波动或受外界微扰时 ,塔内各塔板的温度与组成等参数可能由正常的分布向不正常的分布突跃迁移 ,使塔的正常操作遭到破坏 .对多定态的实验结果和产生原因进行分析 ,结果表明理论上在一定条件下存在多定态的可能性 ,不同定态下的组成参数均能满足物料衡算和塔的分离能力检验     

高压共轨柴油机ECU热测试分析

柴油机电控单元(Electronic Control Unit,ECU)的集成化和小型化发展及其恶劣的工作环境导致元器件存在高温失效的危险.基于ECU负载模拟器和快速温度变化试验箱,搭建ECU热测试平台,模拟柴油机的不同运行工况和环境条件,研究ECU热负荷状态.研究表明,柴油机转速和扭矩的大小影响元器件的热损耗,75%的元器件在柴油机额定功率点温度最高,但喷油器电磁阀驱动模块元器件在柴油机最大扭矩点温度最高且受柴油机运行工况影响最突出.环境温度的改变影响元器件与环境之间的综合热阻,引起元器件与环境的温差随环境温度上升呈先减小后增加的变化趋势.当环境温度达到105℃时,ECU内部分元器件温度达到汽车电子元器件的许用温度125℃,需改善元器件换热条件.     

微桥量热计测量铝薄膜热容

用表面硅微加工工艺研制了一种用于薄膜热容测量的新型微桥量热计,热性能测试与分析表明,微桥量热计温度响应快,温度均匀性较好,采用脉冲量热法,通过测量量热计的热功耗、瞬态温度以及稳态热功耗,可计算量热计和样品薄膜的热容．在真空中300～420K测量了40～1150nm厚的Al薄膜热容,并测量了样品的贡量,获得了样品的比热容,1150nm厚的Al薄膜比热容与Al体材料比热容的文献值吻合较好．随着厚度的减小,Al薄膜的比热容增强,这种现象在高温时更为显著．