高超声速气动热的耦合计算方法研究

为了准确预测高超声速飞行器承受的气动热载荷,需要进行流动-传热耦合分析.采用耦合传热方法,考虑流体流动和结构传热之间的实时相互影响,对圆柱壳高超声速气动加热风洞实验进行了三维非定常数值模拟,将数值模拟结果与实验结果进行了全面对比,得到的表面压力、冷壁热流、热壁热流和温度分布与实验结果符合良好,验证了耦合计算方法的准确性,提高了气动热模拟精度,实现了气动加热的准确计算.     

聚合物板材加热过程温度分布热电模型研究

在热成型工艺中,聚合物板材再加热过程中的温度分布直接影响到成品的质量。基于影响温度分布的3种传热方式,即热传导、对流传热和辐射换热,寻找电系统与热系统间的相似特性,利用热电模拟方法对加热过程中聚合物板材的温度分布进行了研究。以PVC板材为例,利用软件EWB对该模型进行仿真,并对仿真结果进行分析比较,得到了板材温度分布的影响因素,与实际板材加热时温度分布结果一致。     

流化床内煤燃烧的传热过程DEM数值模拟

采用离散单元法（DEM）对流化床内煤颗粒燃烧过程中的传热过程进行了数值模拟．气相湍流采用融e模型，颗粒相采用离散单元法（DEM）．颗粒传热过程考虑了颗粒与气相的对流传热、颗粒与床层的辐射传热、煤颗粒的燃烧热以及颗粒碰撞传热；燃烧过程中化学反应包括焦炭与O2和CO2的异相反应、挥发分燃烧及CO和O2的均相反应．模拟得到了煤颗粒的加热升温和燃烧过程中各种热量对煤颗粒传热的贡献大小，并对不同颗粒刚度系数、考虑颗粒旋转与不考虑颗粒旋转以及不同颗粒摩擦系数对各种传热量的影响敏感性进行了模拟．     

循环流体床床层与壁面间传热特性的预测模型

以颗粒絮团更新理论为基础，建立了一个循环流化床床层间传热特性的预测模型，模型主要由流动和传热两个部分组成，在流动部分中，计算了床层的径向和轴向空隙率分布，颗粒絮团的最大下落速度以及颗粒絮团在壁面的滞留时间；在传热部分中，则将总传热系数为颗粒对流，颗粒辐射，分散相对流以及分散相辐射四个分量进行叠加，与有关工业锅炉实测结果的对比表明，该模型是有效的。     

环柱形催化剂当量直径及传热参数的测定

实验测定了一种新型的环柱形催化剂活性组分在其内、外表面上不均匀分布的乙烯基乙酸酯合成反应器的床层压降和该催化剂填充床的二维温度分布；以压降实验数据代入Ergun公式计算了环柱形催化剂的当量直径ds和填充床的传热参数，采用正交配置的方法对拟均相二维传热模型进行求解，得到床层的径向有效导热系数和壁给热系数。     

循环流化床床层与壁面间传热特性的预测模型

以颗粒絮团更新理论为基础，建立了一个循环流化床床层与壁面间传热特性的预测模型．模型主要由流动和传热两个部分组成．在流动部分中，计算了床层的径向和轴向空隙率分布，颗粒絮团的最大下落速度以及颗粒絮团在壁面的滞留时间；在传热部分中，则将总传热系数分为颗粒对流、颗粒辐射、分散相对流以及分散相辐射四个分量进行叠加．与有关工业锅炉实测结果的对比表明，该模型是有效的     

传热对圆管流动稳定性的影响

传热对流动稳定性的影响与流场类型有关。为了研究传热对圆管流动稳定性的影响,通过数值求解柱坐标系可压Orr-Sommerfeld方程,对CFD模拟得到的圆管流动平均流场进行线性稳定性分析。结果表明壁面起加热作用时圆管流动的线性稳定性下降,而壁面起冷却作用时圆管流动更加稳定。     

井筒中垂直泡状流传热实验研究

通过理论实验相结合的方法研究石油钻采过程中井筒内泡状流传热问题.根据井筒内泡状流流动特点,以传热学基本理论为基础,建立考虑泡状流流动参数分布的泡状流传热模型,并在模拟井筒多相流传热实验装置上进行了泡状流传热实验,对所建立的传热模型进行评价,研究传热规律.结果表明:建立的泡状流传热模型计算精度良好;泡状流对流换热系数随液体流量增大线性增加,随平均空隙率增大线性减小,液体流量是影响泡状流对流换热系数的主要因素.研究两相流传热要考虑流型自身的流动特点.     

细小竖管内非沸腾气液两相环状流换热特性分析

提出了一种使用竖直细小传热管内高速空气-过冷水环状两相流用于质子交换膜型燃料电池高效冷却的方法．理论模拟结果表明。在细小管内壁上过冷水形成非常薄的液膜，壁面热流密度可以分为液膜吸热、液膜蒸发和湿蒸汽吸热。各种因素影响这3部分热量的耦合匹配，使得管内两相流的传热传质特性十分复杂．在管内的前段部分，液膜升温吸收大部分壁面热量。而在大部分区域内，对流蒸发耦合换热是支配性的传热方式。即使在十分高的热流密度条件下，壁温也能够稳定地保持在质子交换膜型燃料电池运行温度以下．探讨了各种流动条件、加热管几何尺寸、壁面热负荷等系统参数对两相流传热传质特性的影响．     

太阳能斯特林热机渐开线管簇式 吸热器设计与性能仿真

针对太阳能斯特林热机直接照射型管簇式吸热器,采用等温分析法与湍流强制传热理论,综合考虑加热管簇的通流容积、工质的流阻损失和加热管簇传热能力,得到了基于基本输入热与基于最佳长径比的加热管簇换热长度与管数的定量设计公式.在此基础上,以改善光热转换特性为目的构建了一种新型加热管簇空间位置曲线方程,并以有效功率1 k W太阳能斯特林热机加热管簇设计为例建立了该加热管簇的三维实体模型.通过Fluent仿真分析了该加热管簇的流动与换热特性.结果表明:1 k W有效功率管簇式吸热器所需加热管数为28根,单根加热管长度为31 cm;渐开线加热管结构避免了管内工质流动出现二次流,降低了加热管弯管部分工质压力损失;加热管管壁温度分布相对均匀.     

制动鼓瞬态温度场有限元分析

利用有限元分析软件ANSYS8．1建立了制动鼓的三维有限元模型,对紧急制动工况下制动鼓的瞬态温度场进行分析计算,揭示出紧急制动工况下制动鼓内部温度场分布规律,以及制动过程中制动鼓内部温度随时间变化规律,可为进一步研究制动效能恒定以及客车制动器设计提供参考。     

来流不均匀分布对换热器传热的影响

建立了换热器壳程流速分布不均匀对传热性能影响的数学模型,并从管内轴向流传热与管外横向流传热两个方面,研究了换热器因流道来流流速分布不均匀而造成的传热负荷偏移．研究结果表明,流速不均匀分布对换热器传热性能影响不大;在恒壁温、各流道间无热交换的条件下,当各流道流速不均达到100％时,换热器的传热负荷偏移在1％以内．     

多孔材料中热质传递特征的分析

对多孔纤维材料中流体渗流的特性进行了分析.根据特定初始条件和边界条件,推导出了温度和压强的解析模型,分析了棉和涤纶两种纤维材质中液体渗流压强随着时间的变化趋势.通过对比多孔材料中流体温度的计算结果与实验结果,验证了模型的有效性和实用性.     

复合枪管传热的数值分析

枪管烧蚀引起枪管尺寸逐渐改变。烧蚀是热、化学和机械因素共同作用的结果,其中热起主要作用,计算枪管射击时的温度分布有助于了解枪管烧蚀过程。该文选择了３ 种枪管结构形式,建立了用有限差分法求解射击时温度分布的数学模型,确定了有关参数,计算了相同射击条件时３ 种结构枪管射击后的温度分布,分析了材料性能对温度的影响。计算结果对进一步研究枪管结构具有参考价值。     

蒙特卡洛法在辐射传热中的应用研究

针对蒙特卡洛法计算辐射传热的核心问题，研究了如何正确模拟辐射过程中发射能束的位置、方向、吸收、反射及反射方向，提出了以积分概念分布为基础的算法。通过对实例模型的计算表明，该算法可用于有曲面和非均匀面的辐射传热系统的计算，且具有收敛快、精度高的优点。     

手臂三维热传递的有限元分析

联合Pennes方程和W-J方程,建立了基于解剖学的人体手臂三维热传递的分析模型,并利用有限元分析法对三维稳态温度场进行了数值模拟,着重分析了组织的血液灌注率、代谢产热、环境温度和空气对流换热系数等因素对生物组织热传递的影响.结果表明:血液灌注率对保持体温的稳定有重要作用.研究结果对分析人体体表温度分布特征的形成机制具有重要的指导意义.     

炉内实际气体辐射传热的计算方法

利用Ｍｏｎｔｅ－Ｃａｒｌｏ法和Ｚｏｎｅ法结合Ｅｄｗａｒｄｓ提出的指数宽带模型提出了对非灰气体辐射传热进行分析的一种简化算法．分析对象采用一维平板系统，首先验证了用Ｅｄｗａｒｄｓ宽带模型计算实际气体辐射特性的准确性，然后对给定平板温度下处于热平衡状态时的温度分布进行计算，并与灰气体处理时的计算结果作了对照，得出了相应结论．     

受限射流流场热量传递特性的实验研究

锅炉煤粉燃烧往往是通过煤粉与空气混合后喷射进入炉内卷吸高温烟气而预热、着火的,其着火过程的早晚与射流和烟气间的热量交换情况关系极大.而这种交换实质上就是射流流股与被卷吸的气流之间的质量、动量和热量传递的结果,在湍流情况下这三者之间是相互影响的.尽管对湍流射流的研究比较成熟,有大量的文献资料可以查阅,然而由于射流流场的复杂性,大多数结果很难直接应用于具体的实际情况.如上所述,要计算射流与卷吸气流间的热通量就是一件较困难的工作.有鉴于此,本文对受限平面射流流场进行了实验测定,以模拟炉内冷态流动情况,而重点放在射流流股与外卷吸气流间的热量传递过程的测量与计算.实验的具体做法是用热线风速仪和热电偶测定流场的速度、脉动速度、温度及温度梯度,并结合湍流单方程模型计算出射流流场的热流分布,尤其是扩散热流的分布.     

氨喷雾相变冷却换热面温度分布特性

以液氨为冷却工质,针对大功率激光器350 W/cm2以上散热需求进行喷雾冷却换热实验,研究了不同流量下冷却表面散热特性以及温度分布规律。实验结果表明：在加热功率和喷淋高度不变时,进口流量较大,冷却表面处于无沸腾换热,主要以强迫对流换热为主,换热表面温度低且分布均匀;流量为0.461 L/min时,热流密度可达388 W/cm2,热沉表面温度仅有2.6 ℃,温度偏差为±1.1 ℃;随着进口流量减小,热流密度增加,换热形式由强迫对流换热逐渐过渡到沸腾换热,从而导致热沉表面温度分布均匀性降低。     

最大叶片式桨在黄原胶假塑性流体中的传热性能研究

研究了非牛顿假塑性黄原胶溶液中最大叶片式搅拌桨的传热性能.考察了此桨在黄原胶溶液混合过程中的功耗、气含率、氧传质系数KLa等的变化规律以及通气和不同搅拌转速对搅拌釜内传热过程的影响,测得了不同操作条件下的温度场及传热系数,建立了Nu和Re,Pr之间的关联式.结果表明,最大叶片式搅拌桨的传热系数可以达到250W/(m2.K),能够强化高粘假塑性流体的传热过程.