船舶排气热特征求解器开发及结果影响因素分析

为了分析船舶中排气羽流热和气体组分的流动特性,更好地揭示其热分布及红外辐射特征,以某现代常规动力船舶为例,基于开源软件OpenFOAM开发了recRhoSimpleFoam可压缩羽流热特征求解器,该求解器能够计算船舶羽流温度的热分布及各气体组分的分布特性,在此基础上分析不同网格数量、离散格式和边界条件对排气羽流温度和气体组分流动的影响。结果表明,网格划分精细度能够影响其数值模拟的求解结果,精细网格对于热特征的分析更为有利,离散格式和边界条件的改变对于其羽流温度的影响较小。该研究可为下一步流场的优化以及红外仿真工作提供参考依据。     

平流层浮空器的热数值分析

平流层浮空器的热问题对于其设计和运行控制都有很重要的影响。该文建立了单气囊的浮空器热分析模型,给出了辐射外热流的模型和计算方法,利用CFD软件对气囊的昼夜温度波动进行了数值模拟。模拟结果给出了气囊内部温度的波动幅度(算例中的内部气体昼夜温差约为44K)、蒙皮的温度分布以及内部的流动状态。结果表明:在平流层浮空器的热分析中可以不用求解浮空器内部自然对流,而将其作为固体导热问题来处理,因而为进一步的研究提供了一个更为简化的数值分析模型。     

复杂地面背景红外热像模拟

该文利用数字地面高程模型(DEM)数据生成了三维地形结构,利用蒙特卡洛方法计算了复杂地形对太阳辐射的遮挡情况,获得了太阳辐射投影系数和地表上的太阳辐射强度分布.利用一维温度模型和太阳辐射强度分布,建立了地表的三维温度分布的计算方法和复杂地表的红外辐射特性的计算方法,利用蒙特卡洛方法计算了地表对太阳红外辐射的反射,获得了较为逼真的复杂地表红外模拟热像.     

考虑蒙皮透射率的飞艇热力学模型及其热特性

以平流层飞艇为研究对象,在考虑飞艇表面蒙皮的透射特性以及内部填充气体对辐射的吸收率与发射率的基础上,推导出飞艇表面蒙皮及内部填充气体的热力学方程.通过有限拆分法建立了考虑蒙皮透射率的飞艇热力学仿真模型,并分析比较了典型蒙皮材料下飞艇的热力学特性.通过将飞艇外形建模和表面离散化处理,针对每个单元和内部填充气体进行瞬态热特性数值计算,分析了仿真模型中网格划分及时间步长对计算结果的影响.通过相关实验数据对所建立的模型及其求解方法的可靠有效性进行了验证,分析比较了不同特性蒙皮材料的飞艇热特性及其变化规律.     

涡轮导向叶片热冲击双向耦合数值研究

航空发动机涡轮导向叶片热冲击过程是一个典型的固体变形场、温度场和流场三场耦合作用问题,工况复杂。基于流固热耦合理论,求解一维平板模型热弹性解析解;并进行数值模拟和对比分析,验证了双向耦合方法的有效性。应用建立的双向耦合方法对某涡轮导向叶片热冲击过程进行数值模拟,得到了涡轮导向叶片表面温度及热应力分布规律。研究表明,提出的双向耦合方法可以有效地预测涡轮导向叶片的温度及应力分布规律,计算温度与试验误差小于5%;应力集中处与试验中叶片破坏区域一致。研究对航空发动机涡轮叶片热冲击过程数值模拟提供了有效方法。     

地源热泵竖直埋管数值线源综合模型

为了在保证计算精度的基础上提高地源热泵换热器传热模型的计算速度,基于对地源热泵换热器地下竖直埋管非稳态传热分析,探讨了数值模拟和有限长线热源模型求解的特点,提出了数值计算与有限长线热源综合模型(数值线源综合模型).模拟结果表明:该模型与其他同类模型相比,避免了在替代半径以外区域用数值方法的反复迭代求解,从而在保证精度的条件下,可以快速模拟地下温度响应,尤其对于春秋季长期停机后土壤温度变化的模拟,能够迅速求出土壤温度恢复情况.文中还给出了一般情况下综合模型中替代半径的取值.     

寒区水库淡水冰导温系数的优化辨识

为探究接近冰点的天然淡水冰导温系数依赖于温度的非线性变化关系,利用分布参数系统参数辨识方法,建立了以淡水冰导温系数依赖于温度函数的参数辨识模型,数值求解该模型辨识计算出淡水冰导温系数的非线性关系.并用该辨识结果数值模拟了山西太原汾河二库淡水冰温度变化过程,模拟结果表明:辨识得到的水库淡水冰依赖于冰温变化的导温系数关系式是有效的.     

飞机尾向的红外辐射特性计算

为研究飞机尾向的红外辐射特性,首先利用计算流体力学软件FLUENT对飞机尾向流场进行了数值模拟,得到了尾向流场的温度分布情况;对飞机发动机尾喷管和尾焰的红外辐射进行了建模,得出了飞机尾向红外波段辐射强度的FLUENT计算结果,为红外制导防空导弹武器系统的设计和应用提供了参考依据。     

稠油注蒸汽热采过程中地层稳定性分析评价

基于多孔介质热-流-变形耦合理论,综合温度、流体渗流、骨架变形等影响因素,建立稠油热采过程中地层稳定评价模型;采用Galerkin有限元全隐式顺序迭代的方法求解耦合模型,开发相应程序定量模拟热采过程中近井壁区域地层温度、压力、有效应力等物理量的空间分布及随时间的变化特征,结合强度准则判断地层稳定性变化.数值模拟结果表明:热采过程中温度升高导致岩层骨架压应力增大,而孔隙流体压力增加则使拉伸应力增大;有效应力受温度、压力影响大幅度改变是导致近井筒区域地层失稳的重要因素.     

一种辐射传热混合模拟方法

采用Monte-Carlo法与热流法相结合的一种混合模拟方法进行三维封闭空腔内参与性介质的辐射传热计算,分析了炉膛内比热流参数的分布规律,并将计算温度场与区域法、热流法计算结果进行了比较.分析表明,该混合模拟方法计算结果合理,精度好,效率高,是一种很有工程应用价值的炉内辐射传热计算方法.