电加热厚壁管内壁温度的计算

本文提供了在用电直接加热管子进行对流传热研究时,根据测量的外壁温度计算内壁温度的精确公式。     

管壁导热对管内流动流体热边界条件的影响

对层流管内受迫流动热入口段内流体与管壁间耦合传热进行了计算,研究了试件几何尺寸、试件与流体物性参数及流体流动状态对内管壁处流体热边界条件均匀性的影响。研究结果表明,在管外壁均匀加热（或冷却）的情况下,管壁导热也使得内管壁处流体的热边界条件出现明显的不均匀性。影响这种不均匀性的主要因素是Ｐｅｃｌｅｔ数、管壁材料的相对导热系数、实验段相对热长度及管壁相对厚度等无量纲参数。为了改善管内壁处流体的热边界条     

带有屏式受热面的煤粉锅炉炉膛传热过程的数学模拟

本文研究了带有屏式受热面的大型煤粉锅炉炉膛传热过程的数学模拟方法，尽管这时炉膛的几何形状、边界情况比较复杂，但利用蒙特卡洛法和有限差分法可以使问题得到较好解决。作者利用这一方法计算了淮北电站２０万千瓦锅炉炉内烟气温度和壁面热流分布，并论述了它在锅炉设计和运行方面的应用。     

基于相关度的蚁群优化算法对内热源位置的识别

为了提高寻源导热反问题的求解精度和求解速度,针对导热问题中热源位置对边界温度分布影响的特点,提出了适用于寻源导热反问题的基于相关度的蚁群优化算法.该方法分别针对热源位置的每一个坐标,运用能反映计算测点温度曲线与真实测点温度曲线相似程度的量即相关度的方法来构造其相对应的启发信息值;并对蚁群优化算法中路径选择机制、目标函数的构造进行了改进.以数值计算代替实际试验得到测点温度,并对反问题进行计算机编程试验.计算结果表明,此种启发信息值的标定方法和目标函数的构建方法能够很好地区分出路径的质量,从而提高了蚁群收敛到最好路径的速度.计算效率较不考虑相关度的蚁群算法提高了18%~60%.     

钢筋混凝土烟囱基础温度场数值分析及简化计算方法

采用均匀设计法,选取烟囱基础的24组不同几何参数及物性参数,建立了烟囱基础的有限元分析模型,分析了烟囱基础温度场的分布情况.数值模拟结果与试验结果相比较表明模拟结果是正确的.并对基础内壁最高温度进行了多元线性回归,得到了基础内壁最高温在烟气温度、由内壁内表面计算的基础内径、基础内衬内表面计算的基础环壁埋深、隔热层厚度、隔热层导热系数、土层导热系数等6个因素影响下的拟合特性,为烟囱基础温度场的计算提供了一个简单可行的方法.     

基于边界元法的高炉炉底炉缸侵蚀模型

通过边界元法建立了高炉炉底炉缸传热数学模型．采用基尔霍夫变换把非线性问题转化为线性问题，解决了利用边界元法建立高炉炉底炉缸侵蚀模型把导热系数看成常数而造成计算精度下降的问题．求解控制高炉炉底炉缸传热过程的热传导方程，再通过正交试验的方法确定满足实测边界温度分布的侵蚀边界．该模型可在线预测高炉炉底炉缸1150℃等温线的位置和形状，以了解和分析炉底炉缸的破损情况．结果表明，监测点热电偶温度值和模型计算值吻合较好．     

壁面参数对甲烷微尺度催化燃烧的影响

采用计算流体力学方法对微通道中甲烷/空气预混气体在铂催化剂作用下的表面反应及散热特性进行了数值研究。3维模型采用详细的表面基元反应机理,并考虑了壁面与流体区域的耦合传热、壁面内的导热及壁面与外界环境间的对流、辐射换热等传热过程。计算结果显示：导热系数会极大地影响壁面温度的均匀性,外壁面的对流换热系数及发射率则是决定微燃烧器热量损失的关键因素。增大壁厚虽然可以减小单位面积散热,但是会增加总的热量损失。热量损失的大小会改变微通道中燃料的反应速度和停留时间,从而对甲烷的转化率造成影响。研究表明：在构建微燃烧器时宜采用具有较大导热系数的材料,同时采用多种方法来降低壁面热量损失。     

水平环缝内冷水自然对流换热过程的数值模拟

为了解水平环缝内冷水自然对流换热过程的基本规律,利用有限容积法进行了二维数值模拟,环缝外壁为0℃,内壁温度为1~10℃。结果表明,在计算范围内,内壁面的平均表面传热系数随环缝宽度的增大先减小、而后略有增大,随内壁半径的增大而单调减小;当温差小于4℃时,平均表面传热系数随温差的增大而增大,而超过4℃后,随温差的增大而减小。采用逐步线性回归方法,得到了内壁传热关联式。     

传热器件的边界元分析

采用边界元方法，对复杂的传热器件的导热规律进行了数值模拟，在控制方程的基础上，利用基本解，通过加权余量法建立内点和边界的积分方程，对边界进行剖分得到其离散化格式，通过器件边界面上的温度或热流可以计算出场内各点的温度分布，并绘制等温线．算例表明此方法有效，精度较高．     

非线性二维稳态导热反问题的一种数值解法

建立了非线性二维导热反问题的数学模型,利用边界温度观测信息,采用遗传算法和有限元法相结合的混合数值方法,确定了二维非线性导热问题中材料热传导系数随温度线性变化的规律,该方法无需利用材料内部温度观测人利用边界温度测量信息,就可以识别材料热传导系数随温度线性变化的,考虑观测的影响,对方法的计算精度进行了检验,该方法是全局收敛的。     

湿式多片摩擦离合器对偶钢片热机耦合分析

针对湿式多片摩擦离合器对偶钢片会发生翘曲、裂纹等导致动力传递失效的问题,以某船用湿式多片摩擦离合器为研究对象,从摩擦热流生成和分配模型、温度场与耦合应力场的数值计算等方面提出了湿式多片摩擦离合器对偶钢片热机耦合问题的分析方法,揭示了对偶钢片发生热失效的机理。研究结果表明：在接合过程中,对偶钢片温度从内沿向外沿依次递增,在3 s的接合时间中摩擦表面温度在2.6 s达到最高点;热应力分布规律为内沿产生周向拉应力,外沿产生周向压应力,摩擦表面产生径向压应力,内部产生径向拉应力。为解决对偶钢片热失效问题提供了理论依据。     

大口径无缝钢管淬火冷却均匀性影响因素

根据目前无缝钢管常用的外表面常压管射流与内表面轴向喷射冷却方式,采用有限元分析软件ANSYS对大口径钢管淬火过程温度场进行数值模拟.分析了钢管的管径、钢管的旋转速度及内喷射冷却介质——水的浸润角对钢管径向冷却均匀的影响.结果表明:在大管径条件下,管径对冷却均匀影响不大;钢管的旋转速度不低于60 r.min-1,水的浸润角为270°左右时,钢管径向冷却均匀较好.     

Operation of the main steam inlet and outlet interface pipe of a nuclear power station

A method is proposed to measure the process margin of the main steam inlet and outlet pipe of a nuclear power plant by using an industrial photogrammetry system.This method includes steps of preparation, image acquisition, image processing, and result analysis, as well as the final process-ing margin analysis, and so on.In particular, it suggests a specific method for target-point layout and design of shooting network for the main steam inlet and outlet pipe measurement, and then uses a method of sub-section photography and collation to measure the inner and outer surfaces of the nu-clear power interface pipe.The machining tolerance analysis shows that the method can effectively test whether the machining tolerance data of the interface pipe' s top surface, outer surface and the inner surface reach a critical value, which provides a reliable reference for the next step in this process, and it is a type of machining tolerance detection method worthy of popularisation.     

热感应法改善天然气管路应力状态

目的 研究热感应法对压力管道焊缝及其热影响区内应力状态的改变。方法 分析了管壁中应力分布规律，管子被加强的原理，并通过实验对方法进行了验证。结果 热感应法改变了管壁中的应力，从而可防止焊缝及其热影响区中的缺陷(如裂纹等)开裂破坏。该方法处理的优劣。与内外壁面温度差、加热时间、线圈宽度、最大加热温度等因素有关。结论 热感应法对管子焊缝区的作用非常明显，它可以有效的改善焊缝及其热影响区的应力状态。     

基于尾流振子模型的套管涡激振动响应研究

针对PIP （Pipe In Pipe）系统（套管）的涡激振动问题,开展了对PIP系统在涡激振动作用下的动力学响应研究,分析了在涡激振动作用下不同无因次波数、内外管道直径比、连接层刚度以及张力对海洋立管位移响应的影响规律。研究基于Euler-Bernoulli双梁理论,采用尾流振子模型,建立了动力学模型,利用谐波平衡法求得内、外管道的振动响应表达式。结果表明,在不同无因次波数的作用下,套管的振动存在不稳定现象,在七阶模态时,管道的振动出现单一频率的振动现象;在高频率比区域,随着无因次连接层刚度的增大,内、外部管道的位移均呈现先减小后增大的趋势,并且逐渐趋于稳定;张力对外部管道位移的影响相对复杂,内部管道的位移随张力的增大呈现减小的趋势。     

二维圆管导热反问题内壁瞬态温度的快速识别

以二维圆管为研究对象,基于控制容积积分法的导热正问题以及基于共轭梯度法的优化算法来构建二维瞬态导热反问题数学模型,分别采用Gauss-Seidel点迭代法与托马斯算法（tridiagonal matrix algorithm,TDMA）线迭代法对导热正问题离散方程进行求解。为了探究Gauss-Seidel点迭代法与TDMA线迭代法两种模型的精确性与时效性,设定了3种内壁面温度变化规律,以正问题所得到的外壁面温度值作为导热反问题的输入条件,并引入标准正态随机测量误差,探讨测量误差对反演结果精度的影响。数值试验证明了两种方法反演的精确性和抗噪性,且对比结果表明TDMA线迭代法的求解速度要优于Gauss-Seidel点迭代法,能够较快地反演得到内壁面温度波动值。     

附加电极半径对空心圆管端点附近离子注入剂量的影响

在带有共轴零电位附加电极的空心圆管等离子体源离子注入过程中,附加电极半径的大小直接影响到空心圆管端点内表面、端点表面和外表面的离子注入剂量,进而影响空心圆管表面的结构和性质,对空心圆管的不同部位这种影响是不同的.利用无碰撞两维流体动力学模型,研究了有限上升时间的电压脉冲作用下,共轴放置附加零电位的半无限空心圆管端点附近等离子体源离子注入过程中,附加电极半径变化时,空心圆管端点附近离子注入剂量分布随时间的演化规律.计算机模拟结果显示了附加电极半径改变时,空心圆管内部、外部及端点表面处的离子注入剂量分布发生变化.     

铝合金空心管坯电磁铸造中磁场分布的数值模拟

采用数值模拟的方法研究了铝合金空心管坯电磁铸造中磁场的分布规律·建立了包括水冷芯、外结晶器、铸锭及内/外两个线圈的二维轴对称有限元模型·通过求解磁矢势微分方程,确定了磁感应强度在空间的分布·计算结果表明:铸造过程中内外线圈相互作用,外线圈电流约为内线圈的一半时,磁感应强度分布比较均匀;线圈电流频率和相位是空心管坯电磁铸造中重要的工艺参数,适当增加频率,管的内表面侧磁感应强度明显增强;相位影响磁感应强度梯度的大小和方向·     

超临界压力水在水平同心套管间自然对流换热研究

通过数值计算深入分析了超临界压力条件下水的强烈的物性变化及对流换热的边界条件对水平同心套管间自然对流换热的影响规律,并为高新技术的发展提供一定的理论基础。采用求解原始变量的有限差分法,并利用大型通用计算程序ＰＨＯＥＮＩＣＳ,对控制方程组进行了数值求解。分析了在内、外管表面均为等壁温边界条件或内管为常热流、外管为等壁温边界条件下,同心套管间的流场和温度场;研究了强烈的变物性、内外表面温差及内管壁面上的热流密度等对内、外管壁上自然对流换热系数的影响规律。结果发现：在内管表面热流密度相同的条件下,不同的外管表面温度所对应的内、外管表面温差及对流换热系数有比较大的差异;在某些条件下,随着热流密度的升高,尽管套管内自然对流流速增大,但是自然对流换热能力却下降。     

一般壳体温度场的有限元分析

构造了一种适用于壳体温度场分析的壳体温度单元。此种单元可以假设温度沿壳体厚度方向为线性变化或二次函数变化。通过引入壳体内外表面的边界条件，最终只保留壳体中面节点温度为未知自由度；用罚函数法实现了壳体温度单元与实体温度单元的联接。由此建立的有限元表达格式在数据准备和计算机运算时间上都比现行算法节省很多。