水夹层式pVTt标准装置容器温度场数值模拟

针对pVTt法气体流量标准装置运行过程中存在容器内气体稳定时间逐渐变长的问题,探索标准装置容器内温度场快速稳定的机理和途径,建立其双向流固热耦合数学模型及自然恒温模式和水夹层式恒温模式下的温度场仿真模型.采用COMSOL多物理场耦合软件对进气过程和恒温过程进行了仿真和试验对比分析.结果表明:水夹层式恒温模式可以有效消除自然恒温模式下存在的严重温度梯度现象,缩短标准装置容器内气体稳定时间;影响标准装置容器内气体快速稳定的主要因素是容器进气气源温度和水夹套中水温间的温度差,保持水夹套中水温与标准装置进气气源温度基本一致,可以有效缩短标准容器内气体稳定时间,提高气体流量计检定工作效率.     

封闭式膜结构体育馆冬季热环境测试

在自然对流条件下,对封闭式膜结构体育馆的冬季室内热环境进行测试.根据不同的方位和高度共布置6个测点测量空气温度,同时得到了体育馆室内日照辐射强度、风速、黑球温度和相对湿度等热环境参数的变化曲线.分析了体育馆室内温度场的分布规律,采用修正后的预测投票平均值(aPMV)和预测不满意百分率(aPPD)指标对体育馆室内热环境进行评价.测试与分析表明:日照辐射是影响体育馆内部温度变化规律的主要因素.体育馆室内平均气温比外界高约3℃,随着室内高度的降低体育馆内升温时间逐渐延长,空气温度变化幅度呈现出显著的衰减性.测量时段内体育馆室内aPMV指标为-1.2~-0.5,热环境aPPD指标为15%~40%.在自然通风条件下,膜结构内无保温隔热设计的封闭式体育馆冬季室内热环境不满足舒适性要求.     

实心固体物质密度测量方法研究

针对接触式测量密度检测范围受限的问题, 提出了一种非接触测量的方法。该方法是通过检测固定容器内气压的变化, 间接测得非空心固体物质的体积大小, 进而求得被测固体物质密度。该装置检测范围广泛,可对任意不与空气发生化学反应的非空心固体物质的密度进行无损伤测量, 避免了单一排水法对被测物造成的损伤和由此造成的结果误差, 能在容器所承受的最大压强范围内, 通过控制气体压缩器适当加大压缩气室内空气的气压, 从而提高测量的准确度, 测量误差不超过3%。     

基于超声纵波的新型容器压力检测方法

压力容器是一种常见的工业设备,为了保证生产过程的顺利进行,经常需要检测它们的压力。根据弹塑性力学和薄膜理论,分析了容器受力。超声波在介质中的传播速度受到应力的影响,而圆筒容器应力与压力存在固定的函数关系,因此,以应力为中间变量,推导了纵波传播速度与压力之间的关系公式。针对纵波速度不易直接测量的难题,采用了广义互相关算法测量超声波在一定距离内的传播时间变化量,最终建立了纵波测压模型。实验结果验证了测量方法的正确性和测量装置的可用性。     

外电场下热脉冲法测量聚丙烯薄膜中空间电荷

在传统热脉冲法基础上改进测量回路,实现热脉冲法在外加电场下对固体薄膜电介质中空间电荷分布的测量,在此基础上,提出了数据校正的简便方法.以商用电容器聚丙烯薄膜为例,介绍在外加电场下测量聚丙烯薄膜内部空间电荷分布随时间的变化,展示了空间电荷在聚丙烯薄膜中动态的变化趋势.通过比较不同温度情况下聚丙烯薄膜内部电场分布,分析影响空间电荷积累的两个主要因素：温度、时间,说明在外加电场下热脉冲法测量聚丙烯薄膜内部空间电荷分布简明快速有效.     

一种储罐液位声学测量新方法

提出一种储罐液位测量的新方法,利用储罐内液体加注时所激发声音的频率变化进行罐体内液位的测量.首先基于空气共振腔的共振频率理论建立了罐体液位与共振频率间的关系,并利用实验获取的声信号数据验证了理论的正确性,在此基础上设计一个基于嵌入式处理器的液位测量系统.     

利用MC方法模拟计算β+粒子在MB容器中的湮灭几率

用蒙特卡罗方法模拟计算了MB型容器中具有β+衰变的放射性气体衰变时放出的 β+粒子在容器内空气中和容器壁上的湮灭几率 .计算结果得到 :β+粒子在容器壁上的湮灭几率远大于在容器内空气中的湮灭几率 ;在壁上的湮灭几率近似与容器壁面积大小成正比 ;尽管气体源是一均匀分布体源 ,但 β+粒子在容器内空气中并非均匀湮灭 ,而是在容器中心部位的湮灭几率高     

一种储罐液位声学测量新方法

提出一种储罐液位测量的新方法,利用储罐内液体加注时所激发声音的频率变化进行罐体内液位的测量.首先基于空气共振腔的共振频率理论建立了罐体液位与共振频率间的关系,并利用实验获取的声信号数据验证了理论的正确性,在此基础上设计一个基于嵌入式处理器的液位测量系统.     

基于三稳频激光波长的相移干涉测量法修正空气折射率湿度参数

针对公式法测量空气折射率受到Cd光源频率稳定性低和应用温度区间小的影响,其湿度修正误差不适应当前光学精密测量的实际需求的问题,提出了基于相移干涉光路的折射率测量光路.该光路由一个相移干涉光路和一个辅助角度测量干涉光路组成,并采用3个高精度稳频波长作为光源（532,633,780 nm）.在14.6~24.0℃温度区间内进行实验,获得了对湿度的修正系数并得到修正公式.将其用于实验比对,表明所得公式的测量精度优于Boensch公式.      

朗谬尔探针诊断直流脉冲等离子体

采用朗谬尔双探针对工作频率为1 kHz、占空比为15%的直流脉冲等离子体在气体分别为空气、氨气和氩气,脉冲电压为600 V,压强为109 Pa条件下进行了诊断,得到了电子密度、电子温度在一个脉冲周期内随时间变化的情况.在采用空气放电时测量了辐射光强在一个脉冲周期内的变化情况.并对脉冲激励下的等离子体内参数的响应特殊现象进行了讨论.     

相变蓄热水箱蓄热性能数值模拟研究

在封闭静止的蓄热水箱中添加相变材料可以增加水箱热容量、延长水箱升温时间。分别建立了有、无相变单元蓄热水箱的物理模型，利用有限体积分析法对蓄热水箱加热过程进行数值模拟，探讨了封闭水箱加热过程中相变单元的熔化规律和相变单元对水箱温升的影响规律。研究结果表明相对于纯水蓄热水箱，当蓄热水箱中加入占水箱容积9.05%（体积分数）的相变单元、其平均温升29 K时，蓄热水箱的整体热容量提高了25.58%，加热时间延长了1 100 s；蓄热水箱内只在垂直方向上存在热分层，导致含有相变单元的蓄热水箱较高位置处的相变单元先熔化，降低了较高位置处水的温升速率，使得相变蓄热水箱和纯水蓄热水箱的热分层剧烈程度存在差别；以最大温差值作为判断水箱热分层剧烈程度的依据，不同加热功率下相变蓄热水箱的热分层特征变化规律大致相同，但加热功率越大，热分层现象越剧烈。     

相变材料对家用水箱性能的影响及相变层厚度优化

基于相变蓄热水箱的发展现状,结合家用生活热水系统相关设计规范及标准,对相变水箱的结构进行了设计,并采用有限元软件对相变水箱的性能进行了模拟研究.首先建立了相变水箱的数值计算模型并利用实验数据验证模型的准确性;在此基础上,通过蓄放热阶段水温响应特性、相变材料温度及液相比等参数,对相变水箱的蓄放热特性进行了研究;另外,比较分析了不同相变层厚度参数对相变水箱蓄放热过程的影响,并对相变材料的用量进行了优化.结果表明,对于家用水箱,增设相变材料层可以延长水箱蓄热过程;在水箱放热过程中,放热时间随着相变层厚度的增加呈现先延长后缩短的变化趋势;与其他相变厚度的模拟工况相比,相变层厚度为30 mm时,水箱的释热性能最佳,放热时间较普通水箱增加10％左右,且维持水温处于较高温度的时间有所延长.可见相变材料的蓄放热特性直接影响着家用水箱的性能,寻求相变材料的最优用量可为相变水箱的设计及实际应用提供参考.     

沉船舱内重油加热数值分析

采用专业的流体力学软件开展数值模拟工作,研究给定尺度油舱的重油在加热棒加热及热油注入的两种情况下,油舱重油的热扩散问题。采用加热棒加热重油和注入热油的方式进行数值模拟,分析油舱内重油的温度的平均热扩散和空间分布规律。从数值分析结果可以看出：采用加热棒加热油舱内的重油,油舱内温度随时间的变化是显著升高后达到稳定温度,分别经历了重油温度线性增加、升温速度随温度升高而略有减小和稳定段三个阶段,且温度达到稳定时在空间范围内变化不明显;注入热油情况时,油舱内重油温度随时间升高速度大于加热棒加热的温度升高速度,也呈现出明显的三个阶段：线性段温度升高较快、弯曲段升温速度明显变慢和稳定阶段,且注入的热油温度越高,油舱内的重油温度越高,重油温度沿油舱的展向变化也非常小。与加热棒加热重油相对比,注入热油后油舱内重油的温度状况得到明显的改善,采用注入热油的方式对增加油温和油的运动速度具有显著的优势。数值分析结果可为沉船重油回收加热棒布置提供参考,热油注入模拟可以解决油舱内重油流动缓慢、在抽油口难以抽出重油的难题。     

含球形相变胶囊的混合储能水箱特性模拟研究

储能水箱是在太阳能光利用过程中的重要元件,是协调未来能源供需平衡,解决可再生能源空间不足的有效方法之一。本文是对含有相变胶囊的混合储能水箱特性进行模拟研究。采用RT35作为相变材料,水作为传热流体,创建了储能水箱的含相变胶囊的数值模型,模拟水箱内部的蓄热过程,探究水箱内热分层机理。水箱内部温度为278.15K,入口温度为353.15K,采用了理查德森数、平均蓄热率和平均蓄热密度作为储能水箱的储能评价指标,对不同的相变胶囊高度、不同的入口流速以及不同的相变胶囊尺寸进行了模拟实验。实验结果表明,随着相变胶囊距水箱底部的高度越高、相变胶囊直径越小,理查德森数越大,平均蓄热率和蓄热密度越大。入口流速越小,理查德森数越大,平均蓄热率和蓄热密度越小。相变蓄热胶囊内相变材料一半进行液化所需的时间与入口流速、相变胶囊尺寸成反比,与相变相变胶囊的距水箱底部的高度成正比。     

基于自适应模拟退火算法的CSTR的动态优化

首先分析了连续搅拌釜式反应器的动态优化模型。基于对自适应模拟退火算法的研究,提出了一种改进的邻域调整方案,并将其应用于求解连续搅拌釜式反应器的动态优化问题。仿真结果表明,改进后的算法大大加快了搜索速度,提高了最优解的质量,为工业过程控制的设计提供了高效、可靠的参考依据。     

车用天然气储罐脱附放气过程热力特性分析

车用吸附天然气储罐在脱附放气过程中产生的热效应,严重影响了储罐的脱附效率和汽车行驶速度.建立了天然气、活性炭吸附剂和天然气储罐的热质交换模型,模拟计算了脱附过程中储罐内温度、压力和脱附量的变化,分析了温度、压力等热力参数对脱附速度和脱附量的影响.计算结果表明:储罐的自然脱附过程是吸热过程,在脱附过程中,储罐内的平均温度由293.15K降到了250.46K;储罐中心处温降最大,由293.15K降至244K,降幅达到了49.15K;自然对流下的脱附效率比等温脱附降低了24.49%;在自然对流条件下,壁面所提供的热量越少,脱附速度越小,脱附效率也就越低.     

1.5m~3独立C型LNG储罐蒸发率简化算法

提出一种考虑罐壁、垫木、管路、绝热层等漏热因素的1.5m3独立C型LNG储罐蒸发率的简化计算数值模型,验证了各漏热因素的独立性,建立了计算体系,统计回归蒸发率与环境温度之间的关系,提出简化的计算公式.将罐体温度场参数化、将漏热因素简化并参数化,使用有限元方法对罐体的温度场进行数值模拟,得到罐体漏热量.比较罐壁、垫木、管路、绝热层等对蒸发率的影响,分析得出各漏热因素温度场在工程设计情况下不会产生叠加效应这一结论.罐壁对蒸发率影响较大,垫木、管路影响较小.结果表明,该算法可快速有效预报1.5m3独立C型LNG储罐蒸发率,减少建模计算流程,在LNG储罐方案总体设计阶段有着较高的实用价值.     

双搅拌高效澄清萃取槽混合室均混时间的数值模拟

利用CFD软件FLUENT120,采用Realizablek-ε湍流模型、Eulerian多相流模型及Morsi Alexander相间曳力系数模型,使用滑移网格法处理桨叶的旋转区域,对新型萃取槽混合室内的液-液体系的均混时间以及搅拌功率进行数值模拟.结果表明:随着搅拌转速的增大,搅拌桨消耗的功率增加,水油两相的均混时间减小.搅拌桨转速达到400r/min后,增大转速则搅拌功率继续增大,但对液-液两相均匀混合时间的影响不大.     

基于斜温层等效容积的大型蓄热罐动态特性分析

斜温层蓄热罐可以提高热电联产(Combined heat and power, CHP)机组在供热期间的调峰能力，因此逐渐向大型化发展，但设计参数对蓄热罐的性能影响较大，且采用目前的性能评估方法效率较低。本文建立了大型蓄热罐的物理模型及数学模型，研究了蓄热过程中斜温层的形成及变化过程，提出了斜温层等效容积的概念，同时分析了结构参数及运行参数对斜温层等效容积的影响。结果表明：形成稳定斜温层后，随着蓄热量的增加，斜温层厚度变化不大，采用斜温层等效容积可以更高效的评估蓄热罐的性能。比较不同工况下蓄热罐等效容积的相对变化量可知，不同影响因素对斜温层等效容积的影响从高到低排序依次为布水器布置、蓄热流量、高径比和冷热水温差。研究为大型蓄热罐的性能评估提供了一种新参考。     

退化子单元方法在构造数值波浪池中的应用

采用高阶边界元方法构造了一个三维数值波浪水池。为了解决奇异积分问题 ,在单元划分中联合采用连续元和不连续元同时引入一种在退化子单元中进行单元细分的处理方法。在数值波浪水池中模拟的线性波和非线性 Stokes波 ,都得到了较好的结果 ,表明所采用的高阶边界元方法以及开边界条件有着很好的计算精确性和稳定性