一种新型微波加热腔体多物理场耦合分析

本研究设计了一种新型固态微波功率源馈电的金属腔体加热装置.从电磁场与物质相互作用的物理机理出发,分析了被加热物体中电磁场,热场及流体场的耦合作用,并分别通过COMSOL Multiphysics和自己编写的时域有限差分算法程序建立数学模型对多物理场耦合进行了计算.最后,通过实验验证了数学模型的正确性及该腔体对微波吸收效率和加热均匀性的提升.该设计可应用于加热低损耗媒质.     

两级多效太阳能增湿除湿苦咸水淡化装置的性能研究

基于增湿除湿(HDD)的原理,设计了一种两级多效太阳能苦咸水淡化装置,用电加热水箱模拟太阳能集热器,对该装置进行了性能研究,目的是了解装置产水性能及效率. 试验中,给出了装置在不同加热温度、苦咸水进水流量以及补水流量下的各测点温度变化和淡水产量,并理论分析了苦咸水进水流量对装置产水量的影响,与试验结果进行了对比,得到了不同进水流量下的装置性能系数(GOR). 研究结果表明,系统产水量随苦咸水进水流量和加热温度增加而增大,在苦咸水进水流量为1 000 kg/h时,装置产水量可以达到63.55 kg/h. 由于该装置多次利用了湿空气的凝结潜热以及排浓盐水所含的显热,其性能系数在加热温度为85 ℃时,最大可以达到1.98. 且装置性能系数的理论计算值和试验测试值吻合较好.      

一维弹道修正弹气动布局与修正能力研究

为提高炮弹密集度,对采用阻力环装置的一维弹道修正弹进行了研究.基于牛顿流理论建立了一维弹道修正弹阻力环结构的附加阻力系数工程算法,通过数值分析和风洞实验研究了不同阻力环结构的气动力特性,对阻力环在弹道上不同位置的作用对弹道修正能力的影响进行了数值计算和炮射试验研究.结果表明:气动力和修正弹道的计算值和实验值基本一致,该文分析的阻力环气动布局结构对一维弹道修正弹设计有借鉴作用,研究提出的阻力环气动力算法和修正弹道算法可以作为该弹弹道设计的工具.研究结果为一维弹道修正弹的弹道设计提供了依据.     

二维射流冲击形状记忆合金驱动器的瞬态传热

用数值和实验两种方法对射流冷却、加热形状记忆合金驱动器进行研究.控制方程采用守恒形式和标准二维不可压缩k-ε紊流模型,流体和固体的耦合边界上采用与形状记忆合金相关的动、静边界条件两种形式分别进行计算,并比较了两种边界条件下射流换热效果.分析了射流速度、射流周期对换热的影响,设计了一套交变射流的实验装置,并对射流加热和冷却形状记忆合金驱动器进行了实验研究.结果表明:静边界条件下形状记忆合金驱动器温度稍高于动边界条件;射流速度越大、射流周期越长,形状记忆合金温度和形变的波动范围也就越大;实验数据与数值计算的结果吻合较好.研究结果对于以形状记忆合金作为热驱动元件的设计具有一定的指导意义.     

太阳能热水器水位和温度自动控制装置设计

针对恶劣天气下,太阳能热水器水温无法满足用户需要的缺陷,设计了一种太阳能热水器自动控制装置.该装置能够自动监测热水器水箱的水位和水温,实现自动上水和加热功能.实验结果表明,该装置性能可靠,能够在水满后自动停止上水,达到设定温度后自动停止加热.该装置结构简单,功耗低,因而可用于新一代太阳能热水器.     

活性炭微波加热制备装置的仿真设计

活性炭在石化、电力、化工、临床医疗、环保等多个行业中广泛应用,其市场需求量也与日俱增.研究表明,相对于传统方法,微波法制备的活性炭具有孔隙结构更发达,比表面积更大,孔隙结构分布更均匀等优势.然而,这些研究都局限于实验室层面,现有的微波加热装置普遍存在热点、热失控和加热效率低下等问题.这严重限制了微波能在活性炭工业制备中的大规模应用.针对上述问题,本文以国内大量存在的竹子为研究对象,提出了一种可用于活性炭制备的微波均匀加热装置设计方案.通过多物理场仿真计算,以原材料的受热均匀性及装置的能量馈入率为考核标准,采用参数扫描分析的方法对装置参数进行了优化,得到了S11参数为-26.81dB,温度场的变异系数为0.2834的加热装置.此外,本文还结合参数扫描过程以及不同算法的运用,验证了该仿真计算的鲁棒性和准确性.该文章的工作对当前的活性炭工业制备装置的设计具有重要指导意义.     

管式太阳能海水淡化装置的实验研究

针对淡水资源短缺的问题,设计制作了一种利用太阳能或者其他余热驱动的管式海水淡化装置.通过对装置的每小时产水量及装置内各测点温度进行测试,对装置的性能进行了定功率和定温度供热的实验研究.定功率实验结果表明,实验装置的性能系数最高能达到1.5左右;装置的产水量达到了20.078 kg/(m2.d),相比传统装置有很大的提高.定温加热的实验结果表明,运行温度的增加可以提高装置的产水量.在相同实验条件下,多级装置相比单级装置能获得更高的产水量.     

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。     

车用涡轮增压器瞬态性能实验装置设计与分析

设计一种瞬态性能实验装置来模拟发动机实际工作压力波形.通过改变瞬态性能实验装置的通流截面积,来获得不同的脉冲压力波.对实验装置进行结构设计,重点设计装置通道形状,通过仿真分析得到装置的出口压力波形,最后进行装置试制和试验验证.试验结果表明,设计的瞬态性能实验装置可以很好地模拟发动机的不同排气压力波形,对涡轮增压器的瞬态特性分析有一定参考价值.     

β射线式PM2.5测量仪的挥发性颗粒物补偿方案设计

目前β射线法加动态加热系统的PM2.5连续监测仪缺少挥发性颗粒物补偿措施,造成挥发性颗粒物在采样加热过程中丢失,从而导致测量结果存在偏差.针对这一问题,利用冲击采样原理,在理论计算的基础上设计了一种挥发性颗粒物连续补偿测量装置.该补偿测量装置设计为A、B双通道的三级冲击式采样器,可实现颗粒物粒径为10μm、5μm和2.5μm的冲击采样,采集的挥发性颗粒物由石英晶体微天平直接测量,并采用加热的方式结合双通道的设计实现连续的采样测量功能.