齿轮传动系统的稳态热分析模型

以某直升机齿轮传动系统为研究对象,用热网络法建立了该传动系统的热平衡方程组,建立了热阻计算模型、功率损失计算模型和对流换热计算模型,为预测该传动系统的稳态温度场奠定了基础。     

航空发动机轴承腔的热分析计算

轴承作为航空发动机的关键部件之一，对发动机的可靠性起着决定性的作用。文中针对航空发动机轴承腔运用热网络法建立了轴承腔的热平衡方程组，并求解了该方程组，从而获得了10种不同工况下的温度场计算结果。计算分析与实际测试结果基本相符，从而为发机轴承的滑油量提供了技术准备。     

考虑热-变形耦合的主轴-轴承系统瞬态热特性分析

为了更准确地预测主轴-轴承系统的温度场并实时监测关键零部件的温升情况,建立了考虑热-变形耦合的轴系瞬态热网络模型。根据热弹性力学理论,推导出主轴-轴承系统在装配应力、离心应力和热应力综合作用下的径向复合变形方程,基于热网络法优选试验轴系关键部件作为温度节点,综合考虑润滑剂黏温效应及轴系径向复合应力与变形,实时修正轴系热源、热边界条件等特性参数,实现了温度场与变形的耦合分析。通过编程求解获得了不同条件下轴承的瞬态温升曲线及轴系关键热参数的瞬态特性,结果表明,主轴转速越高,轴系热平衡温度越高,平衡时间越短;迭代步长的选取只影响温升曲线的收敛时间,不影响稳态温度值。与试验数据的对比结果表明,使用该瞬态热网络模型预测轴系温度场可显著降低计算误差。     

热阻网络法在轴系温度场求解中的应用

为了获得主轴系统的温度场,建立了主轴、轴承、套筒、轴承座、端盖的传导和对流换热热阻模型.通过热节点的热量平衡分析,建立了热节点的热量平衡方程组.采用Newton-Raphson法对热平衡方程组进行求解,获得了轴系温度场,对轴承预紧力和主轴转速、轴承初始接触角以及润滑剂黏度对轴系温度场节点温度的影响进行了数值分析和试验.结果表明,在不同的工况下,主轴系统温度场的分布是不同的,轴承的预紧力和主轴的转速越大,轴承的温度就越高,而轴承的初始接触角越大,轴承的温度则越低,并且润滑剂对轴承温度的影响在主轴高速运转时表现得更加明显.因此,通过对轴承预紧力的调节和轴承初始游隙的设定,不仅能够控制轴承工作时的温度场分布,而且可有效地避免滚动轴承的内、外圈因温度过高而导致的失效,从而提高滚动轴承的服役性能.     

航空发动机主轴-轴承系统温度场分析

在对航空发动机主轴-轴承系统热力学分析基础上,对主轴-轴承系统的发热、传导、对流、辐射等进行了分析,利用热路网络热流量平衡原理,建立了相应的热平衡方程组,并用数值分析方法对系统温度场进行了数值求解。实例计算和试验测试结果对比分析表明：所选节点温度的计算值和实测值之间相差不足1．2％,反映出本文建立的航空发动机主轴-轴承系统温度场计算数学模型具有很高的精确度,完全适用于一般的主轴-轴承系统温度场理论计算与分析。     

考虑热膨胀影响的脂润滑高速角接触球轴承热特性分析

高速机床主轴轴承常采用脂润滑角接触球轴承,其在高速运转下过高的温度升高会严重影响轴承工作精度,导致精度丧失和使用寿命降低.该文建立了包含热膨胀影响因素的角接触球轴承载荷平衡方程,针对脂润滑条件,生热计算应用基于局部热源的局部法,热分析采用多节点热网络法,理论计算得到了热网络中各节点温度.在此基础上分析了热膨胀对轴承动态...     

航空发动机矢量喷管作动器电磁阀通油不冷却工况热分析

分析了航空发动机矢量喷管作动器电磁阀在通油不冷却工况所处热环境。建立了电磁阀热分析计算模型及其热平衡方程组。编制源程序进行了求解。结果表明:因为电磁阀尾部附近的作动器总体主油路仍然工作,带走热量;所以电磁阀在额定工况、通油不冷却工况下可正常工作。另外,还对影响电磁阀温度的四个主要因素:环境温度、焦耳热、入口油温、作动器总体主油路流量进行了一系列研究,得到了各因素对电磁阀温度的影响规律。其中,环境温度对电磁阀温度影响最大。当无量纲环境温度小于1.53时,电磁阀温度在可承受极限温度范围内,可以正常工作;当无量纲环境温度高于1.53时,电磁阀将处于超温状态,不能正常工作。     

单台换热器最佳换热面积计算方法

本文给出了利用换热设备进行热回收之经济效果数学模型,建立了利用解析法求解满足热平衡方程与传热方程约束之单台换热设备最佳换热面积方法,给出了使用FX-502P可编程序计算器进行求解之计算方法与程序。     

儿童乘员车内滞留热伤害研究

基于上海机动车检测中心和同济大学儿童乘员车内安全联合项目.为了研究儿童乘员在乘用车和校车车内可能受到的热伤害,通过车内温度试验,得到了不同环境温度下乘用车和校车车内温度变化数据,研究了打开车窗、车身颜色、内饰颜色对乘用车车内温度变化的影响.     

CCPL启动特性的理论分析

建立了CCPL系统的瞬态理论模型,整个模型由相互耦合的热力学模型和动力学模型构成,在蒸发器中考虑了毛细芯与液体工质的非热平衡.运用热网络法模拟了CCPL系统的启动过程,分析了影响CCPL启动的几个关键因素.数值计算结果表明储液器中的温度及压力波动是引起CCPL系统启动失效的主要原因.     

框式玻璃幕墙热工性能的数值模拟方法

研究了框式玻璃幕墙的稳态传热机理和光学性能,运用差分法建立了玻璃体系的传热和光学性能数值计算模型,基于二维稳态热传导理论推导并建立了框体系在对流、辐射等边界条件及其耦合作用下的热工性能有限元计算模型.采用Visual C++和ObjectARX.对AutoCAD进行二次开发,研发了框式玻璃幕墙热工性能计算软件.通过与多种商业软件的计算对比,验证了文中计算理论和数值方法的正确性.     

空间结构热-动力学耦合系统稳定性的有限元分析

针对在轨航天器柔性附件的热-动力学耦合系统,提出了一种稳定性分析有限元方法。该系统的状态方程既包括考虑辐射换热且耦合了结构变形的非线性瞬态热传导方程,也包括与瞬态温度场相联系的结构动力学方程。由于结构变形对于受热条件的耦合影响以及辐射换热的存在,该系统具有高度非线性。借助于非线性振动理论,给出了系统热诱发振动的稳定性准则。针对不同的结构,可以计算出不同的运动稳定边界,该边界将参数空间分成了稳定区域和不稳定区域。对哈勃太空望远镜太阳帆板进行了稳定性分析,该方法所得数值解与文献结果一致。对更为复杂的卫星天线,用该方法给出其发生热颤振的参数条件,探讨了结构参数、加热条件对其热-动力学耦合系统稳定性的影响。     

基于Gebhart方法分析轿车车室内壁面的太阳辐射得热

通过建立太阳辐射模型，计算了不同时刻轿车各车窗表面接受的太阳直射辐射与散射辐射量．根据车室内部结构，将车室分为３４个相互独立的表面，应用积分法计算了３４个面之间的角系数，利用修正的Ｇｅｂｈａｒｔ方法，对通过窗户透入室内的太阳辐射在内表面上的分配进行了计算．求得的交换系数可用于求解包括壁面长波辐射在内的各表面之间的动态辐射换热     

在多孔平板磁流体动力边界层吹吸与热辐射对流动影响

存在磁场时对多孔通道平板边界层流动和传热进行分析,无滑动边界条件相对应的、不同的速度滑移和温度滑移;并在温度方程中考虑热辐射条件。相应的动量和能量方程为非线性常微分方程;并将其进行相似变换。通过龙格库塔的计算方法获得这些方程的数值解。结果发现,增加滑移参数以及增加磁参数时,水平速度减少;增加的磁参数而温度增加;增加热滑参数而温度降低;热辐射增强了有效热扩散率并使温度上升。     

空间结构瞬态温度场的Fourier-有限元分析

针对航天结构常用的空心圆杆 ,提出了一种计算其温度场的 Fourier—有限单元法 ,沿杆长用有限元离散 ,沿周向温度分布展成三角函数。圆管温度单元每个结点包含平均温度、余弦和正弦分布温度幅三个自由度。在每个时间步内实现了平均温度增量与沿截面温差增量的解耦。在每个时间步内求解一组平均温度增量的非线性方程组 ,根据每一时刻的平均温度求解两组关于截面内温差的线性方程组 ,从而得到薄壁圆管的温度分布。利用该方法 ,对 Hubble太空望远镜的太阳能帆板瞬态温度场进行了分析 ,指出了热载荷可诱发太阳能帆板扭转     

闪光法测量半透明材料热扩散率的理论研究

建立了闪光法测量半透明材料热扩散率的一维瞬态导热-辐射耦合换热数学模型,采用基于控制容积的离散坐标法分析求解激光脉冲在半透明材料内的温度响应,并与由热四端网络法得到的半解析解进行了对比和验证.研究结果表明:两种计算方法在各种计算条件下得到的结果吻合很好.数值方法更灵活,可以处理物性非线性问题,但计算时间较长;半解析法的计算速度非常快,但只能处理常物性问题.此外,本文对试样吸收系数、辐射边界、厚度及试样表面的热损失等因素对温度响应的影响进行了对比分析.     

难变形金属薄带温轧卷取加热温度计算

设计开发了两侧配备热卷取箱的温轧机组,用于难加工金属薄带成卷轧制生产.采用二维圆柱坐标系,考虑沿带卷的径向和轴向传热,建立薄带卷取温度计算模型.在计算径向导热系数时将带卷沿径向分为薄带层、氧化层和间隙层.利用有限差分法,建立轴向和径向的显式差分方程和隐式差分方程,并采用交替方向隐式法进行求解.边界传热系数以辐射换热为主,并通过引入修正系数来考虑其他因素的影响.进行薄带卷取加热测温实验,回归实测温度与加热时间的关系函数,利用实测温度对传热修正系数进行优化,计算温度和实测温度偏差控制在±2℃以内.     

径流式涡轮三维温度场分析

高温径流涡轮承受很高的热应力,新一代的陶瓷涡轮由于燃气初温高,以及材料固有的热脆性,使温度场、热应力的研究在陶瓷涡轮的设计中更占有重要的地位。本文用三维有限元法分析了陶瓷和金属材料的径流涡轮温度场。为了确定热传导边界条件,作者用准正交面流线曲率法确定势流流场,接着用边界层能量积分方程计算了叶轮壁面的放热系数,从而建立了一个从径流涡轮流动计算到温度场分析的软件包。计算结果表明,温度梯度的最大值出现在近叶片根部。此外,气流出口处的轮毂部分温度梯度也较大。这些地方将是应力集中区。     

基于红外光谱的稠油界面检测方法研究

稠油界面检测对于稠油的开采利用具有重要意义,然而现有的检测技术效率差,准确率低。建立了稠油和水的热传递模型,主要是热传导和热对流模型,同时也提出了固体壁面的热传递模型,主要是热辐射模型,进行了稠油粘度与温度的实验测定,提出了黏温关系模型。设计了以红外光谱为探测元的界面检测实验,采用了铜和玻璃两种热传导介质,与实验测温结果与传导对流模型一致,证明了所提模型的正确性。     

用接触分热阻讨论接触热阻问题

为预测接触热阻,引入了接触分热阻概念,把接触热阻视为两个接触物体之间接触分热阻的串联,通过建立单热流通道上接触分热阻的截锥体模型及热流通道上的温度分布方程,研究了接触热阻中的三维传热现象。对该模型进行数值求解后得到截锥体接触模型上的温度分布情况,继而通过大量的数值计算,拟合出了一个求解单热流通道上接触分热阻的计算式。研究结果,在较大的范围内该式的计算值同数值解法的结果较为吻合,如果以这样单热流通道作为接触面上的当量单热流通道,则可以预测整个接触面上的接触热阻。