建筑热模拟动态传热的低阶模型及验证

多维传热特征在现代建筑中极其普遍,但大多数建筑热模拟软件以一维传热模型考虑围护结构传热来简化模型和计算。该文用状态模型的减秩技术得到了三维传热的低阶模型,模型计算效率高,计算准确。比较了不同围护结构的低阶模型和完全模型的频域特性和时域输出结果,表明低阶模型与完全模型有很好的一致性,输出相对误差小于1%。     

既有中小学校建筑墙体外围护结构的节能改造技术

针对既有中小学建筑存在的保温隔热效果差、能源消耗大等问题,选取郑州地区既有中小学校建筑进行研究,基于该地区的气候条件和对建筑的使用特点,建立计算模型,通过计算分析墙体外围护结构的主要传热指标,提出了墙体围护结构内保温构造节能技术优化方案,并对节能效果进行对比分析.     

浅埋地下建筑围护结构传热动态模拟

本文考虑了地表面空气环境参数等对浅埋地下建筑围护结构传热的动态影响,用边界元法对浅埋地下建筑围护结构二维不稳定传热过程进行动态模拟,推导出相应的传热边界元公式,编制了Fortran计算机模拟程序,并按实际浅埋地下建筑的围护结构传热实测条件,进行计算机跟踪模拟,结果表明,模拟的边界元传热曲线能很好地反映出被测建筑围护结构的实际传热动态特性。从而为正确计算浅埋地下建筑通风空调系统热负荷,提供了有效的手段。     

居住建筑中围护结构节能构造分析

对寒冷地区居住建筑中屋面、外墙、外门窗、楼梯间等围护结构耗能部位的传热耗热进行了计算和分析,找出了居住建筑耗能症结并提出了解决办法。研究结果表明,建筑物的传热耗热量随面宽、进深、建筑物总长度、建筑总高度等因素的变化而变化,在居住建筑节能设计中,除应注意上述影响因素外,更应注意围护结构的传热耗热问题。设计时应注意在屋面、外墙、外门窗、楼梯间等传热耗热部位采取可靠、便于实现的具体构造措施和性能好、便于施工的当地材料。还对节能住宅和非节能住宅的投资进行了经济分析和比较,在投资仅增加4.9%的情况下,实施该文中建议的围护结构节能构造措施,即可满足建设部要求的围护结构节能30%的规定。     

火灾时围护结构非稳态温度场的动态特性

为了研究火灾时建筑物围护结构的温度,运用BFD模化模型,模拟计算了室内建筑火灾烟气温度与时间的变化关系,并讨论了长宽比、有效通风口高度等对室内火灾过程的影响.在上述火灾模拟的基础上,根据烟气与围护结构之间的换热情况,建立了围护结构非稳态传热模型.采用分界面衔接条件,并结合有限差分方法,提出了一种建筑构件中心点温度场的计算方法.随后,取时间步长为1 s,计算时间为50min,分别计算了两种围护结构内部温度场随时间和位置的变化规律.计算时,火灾增长时间tg为150 s,衰减时间td为600 s,所选取的火灾为经历了生长阶段、轰然阶段、充分发展阶段和衰减阶段的全过程燃烧.模拟得到的加气混凝土和钢筋混凝土构件内部温度场变化规律与实验结果基本符合.     

既有建筑围护结构综合热工性能评价方法研究

针对既有建筑围护结构提出了一种综合热工性能评价方法——等效传热系数法.等效传热系数评价法是基于指标评价法和等效能耗模型提出来的,将围护结构多个参数指标综合为一个等效指标,通过比较既有建筑和标准节能建筑的等效传热系数来评价既有建筑围护结构的热工性能与节能潜力.研究分析表明,该方法只需要测试室内外温度,不需要对围护结构各项热工性能参数进行全面布点测试,可以克服既有建筑围护结构现场测试困难和实际围护结构热工性能并不均衡难以全面把握的问题,缩短围护结构热工性能诊断周期.可以用于指导既有建筑围护结构的节能改造.     

居住建筑中围护结构节能构造分析

对寒冷地区居住建筑中屋面、外墙、外门窗、楼梯间等围护结构耗能部位的传热耗热进行了计算和分析，找出了居住建筑耗能症结并提出了解决办法。研究结果表明，建筑物的传热耗热量随面宽、进深、建筑物总长度、建筑总高度等因素的变化而变化，在居住建筑节能设计中，除应注意上述影响因素外，更应注意围护结构的传热耗热问题。设计时应注意在屋面、外墙、外门窗、楼梯间等传热耗热部位采取可靠、便于实现的具体构造措施和性能好、便于施工的当地材料。还对节能住宅和非节能住宅的投资进行了经济分析和比较，在投资仅增加4．9％的情况下，实施该文中建议的围护结构节能构造措施，即可满足建设部要求的围护结构节能30％的规定。     

共轭传热室内环境数值预测模型

尝试将计算传热学和计算流体力学综合应用于室内气流组织的数值计算，将计算范围扩至建筑围护结构外表面，根据Patankar提出对Г求调和平均的措施，建立了共轭传热室内环境数值预测模型。     

ANSYS在浅埋工程围护结构传热模拟中的运用

为探求浅埋工程围护结构传热数值分析的简便方法，在分析浅埋工程围护结构传热机理的基础上，给出了浅埋工程围护结构传热的数学模型，并以某个浅埋工程为实例，探讨了大型通用有限元分析软件ANSYS在浅埋工程围护结构传热模拟中的运用。对围护结构传热过程进行了模拟，研究了围护结构传热模型的简化精度，并对围护结构传热影响因素进行定量分析，为浅埋工程围护结构动态传热的数值模拟提供了新的方法。     

表面建筑材料吸放湿特性的辅助变量辨识

建立了以材料表面空气相对湿度为输入，材料湿容量为输出的建筑围护结构材料动态湿特性单输入单输出辨识数学模型，得到相应的Z传递 函数模型。建造了建筑围护结构材料的辨识试验系统。采用辅助变量辨识方法辨识得到单输入单输出差分方程和Z传递函数。并比较了最小二乘辨识法和辅助变量辨识法的辨识结果。结果表明，辅助变量辨识法辨识精度有所提高，系统阶降低。     

新型锅壳式偏置炉胆锅炉传热特性的数值计算

针对偏置炉胆热水、蒸汽锅炉在运行中存在的易结垢、热效率低等弊端,提出一种带隔板的新型锅炉结构.在对锅炉结构形式及其热特性提出数学模型的基础上,利用SIMPLE方法,对两种进出口型式的锅炉的传热特性进行了二维、三维数值计算.计算结果表明,此技术在理论上是可行的.     

基于三维空间域统计信道模型的空时特性

为了研究信号在三维空间域信道模型中的空时统计特性,建立了一种三维统计信道模型,其散射椭圆半球体的中心在移动台(MS),适用于设置低MS天线、高基站(BS)天线且重要散射体分布在移动台附近的室外宏蜂窝通信环境中。假设模型的发射信号服从均匀分布,给出了到达角度(AOA)和到达时延(TOA)概率密度的分析算法,能够估计多径衰落信道的重要空时特性,在方位角和仰角平面同时描述波达信号分别在BS和MS处的分布特性。理论分析和数值仿真结果与三维散射模型结果对比表明,本模型的信道参数估计符合理论与经验结果,更加适应各种室外移动通信环境,拓展了三维统计信道模型的分析和研究。     

蒸汽喷射泵举升稠油参数设计

应用气液两相流理论与传热学原理,建立了蒸汽喷射泵采油井井筒和油套环空中流体流动及传热耦合模型,以渐缩式喷嘴中蒸汽流动规律为基础,建立了以湿饱和蒸汽为动力液的喷射泵举升特性方程,应用节点分析方法,以井下喷射泵出口为求解点,形成了一套完整的蒸汽喷射泵采油工艺参数设计方法.计算结果表明:喷嘴喉管面积比相同时,引射系数增大,泵排出口压力降低;引射系数相同,减小面积比,泵排出口压力降低.     

海底埋地管道启输计算模型的建立

目前的海底埋地输油管道启输计算模型没有具体分析海水本身自然对流换热对管道启输的影响,启输计算模型能否应用于海底埋地输油管道启输计算需要实际投产来验证.因此急需研究海底输油管道预热计算模型满足海上油田开发的需求.对海底埋地输油管道进行了传热分析,建立了海底埋地输油管道三维物理模型,分析了海水本身自然对流换热对管道启输的影响情况.通过处理物理模型将管道启输传热模型简化为一维圆环传热模型,并进行了模拟计算和试验验证.模拟计算和实验研究对比表明:①当海水底流流速小于1.5m/s时,在此区域内海水自然对流换热对海底输油管道传热影响可以忽略不计.②海底输油管道正常矩形散热区域转换为圆环区域后其散热量基本不变,可见海底输油管道转化为一维模型是可行的.③在验证稳定状态沿程温降的过程中,发现各个测温点的绝对误差不超过0.1℃,说明该启输计算方法具有很高的置信度.     

煤自燃过程的动态数学模型及数值分析

通过煤自然发火实验和松散煤体粒度与氧化自燃性关系实验，推算出煤自燃过程中一些特性参数的计算公式．根据多孔介质流体力学、传质和传热学理论，建立了松散煤体漏风流流场、氧浓度场和温度场的数学模型．通过实验和理论分析，建立了松散煤体自然发火的三维动态数学模型，分析了模型边界条件的确定方法，并采用有限差分法对二维模型进行了数值求解．     

微细直管内甲烷/氧气燃烧的实验和数值模拟

为了解微小燃烧室的工作特点,建立了微细直管的实验系统,采用氧气和甲烷气体进行了2种混合比的燃烧实验,实时采集壁面的温度分布。同时考虑微细直管内的燃烧、流动,以及与外界的换热,采用三维数值模拟方法对该微细直管燃烧室进行了数值计算,数值模拟结果与实验结果比较一致。研究结果表明:微细直管的内径较小,充分燃烧需要很长的微细直管;微细直管与外界的换热量很大,占总燃烧放热的40%左右,其中辐射换热量最大,占总换热量的70%,燃烧室需要采用低发射率的材料来减小辐射散热损失。     

微细直管内甲烷/氧气燃烧的实验和数值模拟

为了解微小燃烧室的工作特点,建立了微细直管的实验系统,采用氧气和甲烷气体进行了2个混合比的燃烧实验,实时采集壁面的温度分布。同时考虑微细直管内的燃烧、流动,以及与外界的换热,采用三维数值模拟方法对该微细直管燃烧室进行了数值计算,数值模拟结果与实验结果比较一致。研究结果表明,微细直管的内径较小,充分燃烧需要很长的微细直管;微细直管与外界的换热量很大,占总燃烧放热的40%左右,其中辐射换热量最大,占总换热量的70%,燃烧室需要采用低发射率的材料来减小辐射散热损失。     

基于真实感三维头重建的人脸替换

传统的人脸替换技术需要输入的源图像中的人脸与待替换的目标图像中的人脸姿态相似,这限制了人脸替换技术的应用。该文提出一种基于特定三维头模型重建的人脸替换技术。首先,利用替换者的2张正交图像(1张正面图像和1张侧面图像)进行三维头重建。整个三维头重建过程分为人脸图像配准、特征点匹配、标准三维头形变和纹理贴图4个部分。形变部分利用了径向基函数对标准三维头进行形变以获得最终的特定三维头模型。通过建立替换者的真实感三维头模型,渲染出与任意目标图像姿态相一致的人脸图像。为了让渲染后的人脸图像与目标图像进行无缝纹理融合,还进行了色彩传递和基于多分辨率技术的边界融合。用此方法可将故事书中的任意角色替换成用户,以此提供个性化的图书。     

基于AutoCAD实体造型的铸件网格剖分程序

以ＡｕｔｏＣＡＤＲ１２实体造型模块（ＡＭＥ）为图形输入工作平台，研究了ＡＭＥ提供的六种基本实体的ＤＸＦ文件数据格式，开发出铸件实体有限差分网格剖分程序，并举出实例．