种子库蒸发器冷却除湿过程的数值模拟

利用低温冷库贮藏种子时,保证库内较低的湿度能实现对种子的长期贮藏并保证种子出库后的发芽率.针对种子库内蒸发器冷却除湿的过程中进行研究,在库内相对湿度为90％,温度为20℃的初始状态下,改变蒸发器出风口温度为5、10、15℃,模拟蒸发器冷却除湿过程的温度及湿度分布情况.研究发现,蒸发器出风口温度为5℃更适合储存种子,但是...     

粉煤灰泡沫塑料复合保温材料传热过程的数值模拟

应用有限元软件ANSYS研究了粉煤灰泡沫塑料复合保温材料(FP材料)的传热机理.材料导热系数数值模拟结果与实测结果具有很好的一致性,说明采用有限元方法可以实现对材料传热过程的数值模拟.根据分析结果,提出了对保温材料设计和制备时的一些建议.     

沿海地区综合管廊综合舱通风除湿数值模拟

基于沿海地区综合管廊内部湿度较大,对管线及支架造成不利影响的现象,本文以平潭综合管廊工程为依托,采用计算流体力学软件Fluent建立三维数值模型,模拟综合舱通风过程,分析通风对流下的速度场分布及温、湿度场变化情况。研究表明：通风作用下,温、湿度较快发生变化的位置出现在速度较大的地方;距进风口100-180m处的各截面温、湿度场在变化过程中存在分层现象,应重点关注下层区域的温、湿度指标;通风是有效的除湿手段,但随着通风距离的增大,通风除湿效果呈减弱趋势,通风分区不宜过长。本文的研究对综合管廊的通风实际运营管理有一定的实际应用价值。     

变温滴管炉中的闪速还原过程数值模拟

闪速炼铁技术（FIT）被认为是一种很有潜力的绿色炼铁技术。为了准确预测闪速炼铁过程,本文基于实验室规模的高温管式炉构建了包含颗粒反应动力学在内的计算流体动力学（CFD）模型。与此同时,在相同尺寸的滴管炉中进行了对应的闪速还原实验,用以验证CFD模型的准确性。矿石颗粒的还原度被选作模型预测主准确性的关键指标,最终结果表明,数值模拟与实验结果中的还原度吻合较好。本文还利用数值模型进一步研究该过程的影响因素,包括不同粒径（20-110 μm）、峰值温度（1250-1550℃）和还原气氛（H₂/CO）。高度随时间的变化表明,小颗粒（50 μm）比大颗粒具有更长的停留时间（3.6 s）,在CO气氛中的颗粒停留时间略比长于H₂气氛。然而,实验和分析结果均表明,CO中颗粒的还原程度明显低于H₂气氛中的还原程度,这是由于在同等条件下,H₂还原铁矿石的动力学速率要快于CO还原。数值模拟的结果表明,制备90%以上高还原度颗粒的最佳实验粒度和峰值温度分别为氢气气氛下的50 μm和1350℃,CO气氛下的40 μm和1550℃。     

渗流铸造过程中流场温度场的数值模拟

研究真空差压渗流铸造法制备SiCp/Al(颗粒碳化硅)复合材料的制备工艺,分析工艺参数对成形的影响.在考虑液态金属的传热和对流的情况下,根据多孔介质的连续介质模型及有限元方法,对多孔介质内的铝液的渗流行为进行流场温度场耦合的数值模拟.采用统计平均的方法描述多孔介质微观结构的影响,使用有限元方法,编写二维的渗流模拟命令流文件,计算渗流和传热耦合的瞬态过程,给出瞬态温度场分布,并且进一步预测不同时刻的渗流有效高度.     

滴灌条件下土壤渗流数值模拟研究

基于弹性不稳定渗流过程的基本特征,考虑了土壤及水的压缩性影响,建立了单点源滴灌条件下渗流微分方程,根据数值计算方法可以模拟不同灌溉时间及滴头流量条件下土壤水头分布和润湿锋距离。计算结果表明:随着滴头流量的增大和灌溉时间的延长,土壤压降漏斗前缘不断向外扩展;在相同的滴头流量条件下,润湿锋距离增加的幅度随着灌溉时间的延长而减小。     

变温条件下深部煤层瓦斯分布规律的数值模拟

深部煤层瓦斯运移过程及分布规律与温度场、瓦斯渗流场及应力场耦合密切相关.基于深部煤层瓦斯运移的热流固耦合模型,结合实际的煤层条件和实测数据,开展了煤层瓦斯赋存规律的数值模拟,研究了瓦斯压力和瓦斯含量分布规律的影响因素.结果表明:煤层渗透率是影响瓦斯压力分布的主要因素,其中煤体的有效应力系数、初始孔隙率、弹性模量以及吸附应变系数均对渗透率有着重要的影响;煤层瓦斯含量受瓦斯压力和煤层温度的共同影响,不考虑煤层温度预测得到的瓦斯含量结果偏大.     

日周期变温条件下沥青路面温度场的数值模拟分析

路面破坏成为人们普遍关注的问题,沥青路面不可避免地会受到周围环境和气候变化的影响,而温度的变化是引起路面破坏一个很重要的因素,所以能够合理的计算出路面温度场变得尤为必要。本文根据传热学和气象学的基本原理,并采用ABAQUS有限元软件模拟连续变温条件下沥青路面的温度场,对其变化规律进行了分析。     

渗流作用下露天煤矿边坡稳定性数值模拟研究

对露天煤矿均质边坡的渗流场及其对边坡稳定性的影响规律进行研究,根据温度场和渗流场的可比拟性,利用有限元分析软件ANSYS提供的岩土非线性弹塑性Druker-Prager模型及其前后处理程序,对边坡在渗流影响下的内部应力、位移和稳定性进行分析,采用强度折减有限元方法计算边坡的安全系数并得到边坡可能产生破坏的滑移面,这有助于滑坡治理方案的制定。     

环氧树脂真空填充过程的数值模拟

环氧钢套筒是油气管道修复补强的一个重要手段,研究环氧树脂在套筒与管壁间填充的完整性,对管道补强修复具有重要意义。基于FLUENT软件中的VOF方法,模拟了环氧树脂在真空条件下的填充过程,分析了套筒的进出胶口位置和真空度对环氧树脂最终填充率的影响。研究结果表明:(1)环氧套筒进胶口和出胶口相距越远,环氧树脂填充率越高。在进胶口和出胶口分别位于套筒上下两端时填充效果最好,在真空度为80 k Pa时,填充率为99.90%;(2)出胶口真空度对环氧树脂的填充完整性影响较小,在真空度为50 k Pa时,填充率为99.79%。在真空度为80 k Pa时,填充率为99.90%,填充率仅增加了0.11%。     

保温管道数值模拟及机器学习预测模型

通过模拟保温管道内流体的热传递过程,分析管道外径和保温层的热导率、密度、比热容、厚度对保温性能的影响规律,并使用机器学习对模拟所得数据进行训练,从而得到不同因素对保温性能的影响比重。结果表明,各参数特征中,管道外径占比39%、热导率占比37%、厚度占比13 %,密度及比热容两者共占比11%,故在影响管道保温性能的各因素中,管道外径、热导率、厚度占主要地位。各参数对保温性能的影响规律不同,多因素共同作用下,难以找到一个统一的函数模型来表达各参数对保温性能的影响规律。基于仿真模拟大量数据,利用机器学习建立预测模型,输入对应的参数即可预测相应的结果,该模型准确率达到99%,可以对实际应用进行指导。     

纤维对气凝胶复合材料导热和力学性能的影响研究

采用酸碱两步催化制备硅溶胶,将3种不同类型的纤维（如玻璃纤维、涤纶纤维和静电纺聚偏氟乙烯微纳米纤维等）作为增强材料,在常压干燥条件下制备出结构稳定的纤维增强气凝胶隔热复合材料．研究了纤维种类、直径等对复合材料结构、力学性能和导热性能的影响,结果表明,气凝胶隔热复合材料的导热系数约在0．025～0．028W·m-K^-1间,与常温下静止空气导热系数接近,具有较好的隔热保温性能;而气凝胶复合材料的抗压强度较纯气凝胶大幅提高了4～5倍,其中以微纳尺度静电纺纤维增强的气凝胶复合材料还具有较好的柔性和结构完整性．     

界面对复合保温材料热学性能劣化作用机理

为了考察界面对复合保温材料热学性能的影响,成型了一组EPS含量不同的复合保温砂浆试件,并研究了这些试件在经历干湿循环和冻融循环作用后的导热系数.通过确定有机保温组分和基体的影响因子值,间接求得界面对复合保温材料热学性能的影响值.实验结果表明,当有机组分EPS的体积分数超过50%时,复合保温砂浆试件的热学性能明显劣化.结...     

热防护材料烧蚀温度场的近场动力学模拟

热防护材料烧蚀过程是一个典型的非线性、不连续问题。近场动力学理论采用空间积分方程代替偏微分方程,能自然地描述烧蚀面的移动而不需要引入其他临界条件和数值方法。提出了只考虑接触近邻的热键模型,推导了改进的近场动力学瞬态热传导理论,引入烧蚀损伤模型,能够简单准确地捕捉热流,实现了对烧蚀过程的描述。最后对方法的准确性和有效性进行了验证,数值结果与文献中的理论结果和实验结果吻合很好。     

相变材料在集装箱建筑夏季隔热中的性能研究

集装箱无蓄能围护结构箱体能耗和室内温度波动都较大,传统的围护结构设计方法无法将室内温度有效维持在舒适的温度区间内.将相变储能技术合理地应用于集装箱围护结构设计中能够大大提升其热工性能并有效地调整室内的温度波动.以微胶囊相变材料为例,通过利用Design Builder软件模拟分析法研究建筑内扰、相变层设计等影响参数对其调温性能的影响规律,分析相变材料在集装箱箱体复合围护结构中的适应性设计方法,可知集中在白天使用的集装箱建筑采用厚30 mm、相变点为29℃的相变复合墙体能够有效提高建筑夏季热舒适度,得出集装箱相变复合围护结构优化设计方法及对室内热舒适的影响规律,为相变材料在集装箱建筑中的设计应用及评价方法提供了理论支持.     

高温环境中发汗暖体假人的热生理数值模型

在工业生产、安全防护等领域当中,研究在高温环境中人员与环境间的相互影响具有重要的意义。使用可以模拟人体发热、发汗的暖体假人,可开展人体与环境之间热湿交换模拟研究,以及开展高温环境服装防护性能测试。该文建立了一个基于20分区发汗暖体假人设备的多分区多层传热数值模型,通过实验等方式确定各分区的各项热物理参数,建立热平衡方程组,实现对假人在给定环境中的温度变化以及与服装相互作用的过程。将模型计算结果与实验测试数据对比验证其有效性,在常温和高温范围内的一致性良好。此数值模型可以作为开展高温环境中假人实验的前期计算工具,实现对温度变化和服装性能的快速预测。     

基于Airpak的夏季空调室内热环境数值模拟研究

基于Airpak软件,选用室内零方程湍流模型对一夏季空调办公室内热环境进行了三维数值模拟,得到室内气流组织下的流场、温度场分布.采用PMV-PPD与空气龄指标对室内人员热舒适性及空气品质进行了评价,并通过测试室内温度、风速参数,验证了数值模拟结果的准确性.研究表明:对于分体式空调器房间,气流组织分布与空调器的安装位置、室内设备的摆设以及室内人员的分布有关,不同的气流组织将形成不同速度场和温度场.室内温度场分布在水平方向比较均匀,在垂直方向产生明显的温度分层;室内零方程湍流模型能准确快速模拟空调通风房间气流组织分布,PMV-PPD与空气龄指标能对人体热舒适及空气品质进行数值预测与评价,为房间空调器送风温度、速度参数的合理设定提供参考依据;热环境数值模拟对空调系统的气流组织设计、运行调节具有重要的指导意义.     

空调列车软卧包厢内置换通风热环境数值模拟

采用Airpak软件对置换通风下的空调列车软卧包厢内热环境进行三维数值模拟,得到包厢内流场、温度场、PMV-PPD和空气龄分布.根据人体舒适性指标(PMV-PPD)和衡量空气品质的空气龄值,对包厢内气流组织和空气品质进行了预测和评价.研究表明:采用Airpak软件,并基于PMV-PPD和空气龄的热环境数值预测和评价,具有全面、系统、直观的优点,为优化空调列车舒适环境和列车空调系统设计提供参考.     

采空区注氮过程中自燃带范围与温度变化的数值模拟

为了在理论上分析注氮后采空区自燃环境和状态的变化情况,通过FLUENT软件求解包含多孔介质中动量、质量和热量传递关系的数学模型研究了注氮前后采空区自燃带范围的改变,以及降温范围和降温幅度.结果表明:自燃带分布在进回风侧呈不均匀对称分布,注氮后氧化带范围出现回缩前移,注氮口附近降温明显,降温幅度从注氮近点至远点依次降低,降温范围随着时间增加而扩大.研究结果表明注氮对采空区的降温存在一个时间上的延迟,现场施工应综合考虑多种客观因素对注氮起效时间进行预估.