相变平板可变热容热阻简化模型研究

针对相变平板的传热问题建立了一种可变热容热阻简化模型,对相变平板凝固、熔化过程的传热特性进行了模拟分析.以相变平板传热数值模型的计算结果为参考,进一步将简化模型计算结果与相变平板传热数值模型的求解结果进行对比分析,结果表明:在凝固或熔化过程中平板温度变化及热流变化与数值计算结果基本一致,其平均温度误差小于0.5℃,热流相对误差小于10%;相变平板可变热容热阻简化模型准确性很好,其计算效率远高于数值模型,在同一台计算机上简化模型的计算时长仅为数值模型的1%左右.     

连铸初始凝固传热系数的测定

本文建立了一套热模拟试验方法，获得了初始凝固过程３ｓ之内的坯壳；提出了考虑固液界面热流的等效凝固潜热计算方法，并据此用一维凝固传热解析法计算出了初始凝固过程的热流分布和传热系数分布，比较和探讨了热顶结晶器材质对初始凝固传热的作用。     

无界域—维热平流热传导问题的解析人工边界条件

以核废料处置库近场环境的对流传热过程为研究对象,采用解析法,推导了无界域内一维热平流热传导过程的准确人工边界条件.针对饱和多孔介质的一维水流传热问题,考虑半无界域内的温度边界情况和无界域内的热流集度情况,分别采用准确人工边界条件和下游特定位置处的温度人工边界条件,利用有限差分法计算任意时刻的温度分布.通过与半无界域内一维水流传热问题的解析解对比,验证了准确人工边界条件的可用性和准确性.结果表明,采用温度人工边界条件计算时,如果传热时间足够长,则温度计算点离人工边界位置越近,计算误差就越大;相比之下,采用准确人工边界条件计算时,计算误差很小,并与人工边界的具体位置无关.     

脉冲热流冲击有限厚度材料双曲型热传导方程数值计算

针对快速热流加热的特点，考虑传热过程的非傅立叶效应；在脉冲热流加热条件下，采用双曲型方程和抛物型方程研究有限厚度材料内部的非稳态传热过程．数值计算结果表明，两种模型得到的内部温度场有诸多方面的不同．双曲方程的解表明：加热产生的独立运动热波使温度的变化具有波动性、延迟性，热波的叠加造成内部温度有可能超过边界温度；任意时刻热的传递方向处于复杂的境地。     

地道风在建筑通风空调中的利用研究

利用地道风节约建筑空调和通风能耗,开发、利用新能源及可再生能源具有应用前景.在分析地道风降(升)温技术研究现状的基础上,分析并计算了土壤温度分布特性,将第4类边界条件即耦合边界条件引进地下工程的动态传热数值模型中,建立空气和壁面之间传热的数学模型.在非等温、非等热流边界条件下,对空气和地道换热过程进行模拟分析,系统地分析了各种因素对地道风降(升)温的影响,计算出在不同条件下室外空气经地道换热后的空气终温,为地道风在通风空调中的应用提供了依据.     

基于FDS的薄壁烧穿等效参数法研究及应用

对火灾动力学模拟(FDS)软件中的材料热边界模型进行分析,提出了用等效参数方法对物体进行缩放处理以适应网格尺度;然后,通过数值模拟验证其一维传热过程的等效性;最后,将该方法应用于某火灾试验的数值再现中,验证了等效参数法的可行性和实用性.     

周期性传热条件下混凝土空心砌块的热流信号EMD分析

为探索新型信号分析技术在建筑墙体夏季传热过程中热流信号处理时的应用,本文在对混凝土加腋锥式肋块型空心砌块墙体进行周期性非稳态传热数值计算的基础上,利用在时域具有高分辨率的希尔伯特-黄变换算法(HHT)对墙体输入、输出热流进行经验模态分解(EMD)计算。结果表明:东、南、西、北朝向建筑墙体外表面输入热流的本征模态函数(IMF)中的第5、6(7)阶IMF已经基本奠定了信号函数的主导波形,各朝向热流波形有明显区别,第3、4阶IMF是对第5、6(7)阶信号的局部修正;各朝向建筑墙体内表面热流的IMF数量只有4～5阶,最后1～2阶与残差项之和就足以精确拟合原始信号;与傅里叶变换方法对比,EMD分解墙体热流谐波信号具有分解阶数较少、趋势项清晰、拟合精度高的优势。     

一种基于辐射耦合传热等效模拟的瞬态热平衡试验方法及系统

该发明公开一种基于辐射耦合传热等效模拟的瞬态热平衡试验方法及系统,所述方法包括:(1)计算卫星在轨运行时卫星的至少一表面的空间轨道外热流,以获取一第一外热流的模拟加热功率值;(2)计算太阳能帆板对所述卫星的至少一表面的辐射加热热流,以获取一第二外热流的模拟加热功率值;(3)计算真空试验容器的热沉对所述卫星的至少一表面的辐射加热热流,以获取一第三外热流的模拟加热功率值;(4)根据所述第一外热流的模拟加热功率值、第二外热流的模拟加热功率值和第三外热流的模拟加热功率值,获取一外热流模拟加热总功率值;(5)在卫星的至少一表面设置加热器,并且通过程控直流稳压电源输出一电流加载于所述加热器,同时根据所述外热流模拟加热总功率值进行加热,以实现辐射耦合传热等效模拟。     

寒冷地区农宅地基节能改造

目的为减小由地基传热导致的热损失,提升房间整体热工性,研究寒冷地区农宅地基传热对住宅建筑能耗的影响,优化农宅地基节能改造.方法选择东北地区的农宅进行实验,测试农宅室内外温度和地面下方土壤温度,分析地基的传热过程;利用计算流体力学软件对地基模型的传热过程进行数值模拟,得到地基的温度场分布,分析设置不同厚度的保温层的地基传热过程,并对不同方案的模拟结果进行对比,得出最优方案.结果寒冷地区农村住宅建筑的地基改造可有效减少建筑能耗,当地基外表面敷设保温层为60 mm的苯板时其保温效果和经济性最好,室内地面和墙角相比于不加保温层温度分别增加0.712℃和3.519℃.结论地基的传热过程对室内热舒适性影响较大,在地基外表面设置保温层可有效提高室内墙角温度和室内地面温度,从而减少农宅建筑能耗.     

不同热边界条件下微通道内气体的流动与传热特性

构建了微尺度条件下含黏性热耗散和压力功的总能形式的双分布函数格子Boltzmann(LB)模型,计算并分析了恒壁温与恒热流边界条件下,稀薄效应对速度驱动的平直微通道内气体流动与传热特性的影响.结果表明:在不同的热边界条件下,稀薄效应对微通道内气体流动特性的影响一致,即均使得气体流速增大,通道摩擦系数减小;由于气体温度场分布的差异,使得稀薄效应对气体传热特性的影响截然不同,在恒壁温边界条件下气体传热特性有所提高,而在恒热流边界条件下气体传热特性有所减弱.     

考虑热探针接触热阻的热物性测量方法研究

提出了基于考虑接触热阻的热探针导热微分方程的精确解,利用蒙特卡罗反演和分层修正的热探针热物性测量方法,可以同时测量热导率、比热容等热物性参数.利用该方法,对一些液体和固体材料的热导率进行了测量,并与其他测量方法的结果进行了分析与比较.结果表明,采用该方法所得热导率具有较高的精度,平均测量误差约为1.1%;进而针对比热容反演精度较低的问题,论文采用分层修正方法后,比热容的平均测量误差可达到2.6%,精度有了较大提高.对测量结果进行比较发现,接触热阻对固体热导率影响较大,对液体热导率的影响可以忽略;接触热阻对比热容的测量结果的影响不大.     

动态热环境人体热感觉的模糊综合评判

为研究动态热环境下人体心理反应预测,基于模糊集理论及人与周围热环境瞬时热量传递的合理分析,提出一种动态热环境中人体热感觉模糊综合评判的方法。在本质上,人体外表面同周围环境之间换热热流通量的变化决定了人体在热环境中热感觉值的变化规律。该方法选取换热热流通量变化值作为特征变量,因而降低了求解问题的复杂度。数值模拟算法采用分层递阶模块式结构、基于知识的推理系统和模糊信息并行处理,具有结构简单、易修改扩充、计算速度快和占用存储空间少等优点。将模拟结果同微气候环境室的实验数据相比较,验证了算法的有效性。     

生物组织热导率的脉冲衰减法测量

采用脉冲-衰减法测量生物组织的热导率，通过合理设计测量电路、选择电路参数，可以使脉冲输入期间探头输入功率的变化小于1％．当测量工况变化时，探头输入功率会产生较大变化，为此，提出了改进的脉冲衰减法．采用本方法，还可以适当提高脉冲输入期间探头的输入功率以增加探头温升，从而减少探头输入功率测量误差以及温度测量段温度测量误差的影响，提高热导率的测量精度．测量结果表明，由于脉冲-衰减法在推导时没有考虑探头尺寸的影响，造成热导率的测量值偏大；为此，进一步给出了一种热导率的测量值的简单修正方法，经修正后的热导率的最大误差为4．25％，平均误差为2．05％．     

热辐射在倾斜通道热流场的作用

针对热辐射是通道内热流场的重要影响因素之一,采用实验和数值计算方法对倾斜角度为10°、20°和30°的两端开口通道内热流场进行了研究。使用基于大涡模拟(LES)求解浮力驱动N S方程的数值模拟方法求得的模拟结果和实验值吻合较好。通过使用耦合热辐射模型的数值计算结果和忽略热辐射的数值计算结果分别与实验结果进行对比分析的方法发现,在热源一定的条件下,对于倾斜角度在10°～30°之间的通道,热辐射使通道上部高温区域的温度降低,随着倾斜角度的增大,热辐射对通道低端开口上壁面附近的影响作用减弱,而倾斜角度对于热辐射在通道高端开口上壁面附近的作用则影响不大,同时,在通道倾斜角度为30°时,热辐射使通道内高温区域向高端开口方向倾斜,并使通道高端的下部温度升高。整个实验和计算结果可为倾斜通道内热流场的理论研究提供参考依据。     

热分析技术在电子设备热设计中的应用

在传热学理论的基础上,介绍了Icepak的特点及求解过程.以笔记本电脑为例,利用Icepak软件对电子设备的计算域进行仿真,并对其进行了热分析,讨论了散热方式的选择和具体的热设计,最终使其满足温度控制的要求.     

热压碳化硼的热导率和膨胀系数

用激光闪烁法测定碳化硼的导热系数,用DF 1500膨胀仪测定热膨胀系数,研究了其热导率与温度、孔隙度和晶粒度的关系.研究结果表明:碳化硼热导率与温度的关系可表示为1/λ=2+0.0055t或1/λ=(6.28t+1840)×105;热导率与孔隙度的关系可表示为λ=λs(1-θ)/(2+2.2θ)或λ=λs(1-1.5θ);当θ=0.08,且在室温时,碳化硼平均热膨胀系数为4.4×10-6/K,从而可保证该材料在快中子反应堆中安全使用.     

EB-PVD热障涂层热扩散系数测试方法及其影响因素

采用激光脉冲法研究电子束物理气相沉积（EB-PVD）热障涂层热扩散系数的测定,对测定结果进行误差分析,研究试样热处理状况和遮挡层对热扩散系数的影响。结果表明：随着测试温度升高,EB-PVD热障涂层的热扩散系数先减小再增大,但在25～1200℃的测试温度范围内,变化幅度不大;在25℃时测试相对误差为4．6％,其余各温度的相对误差均小于1．5％;热扩散系数的变化与陶瓷材料的本征热导率随温度的变化以及涂层的微结构密切相关;热处理使涂层中产生了垂直于基体表面的微裂纹,部分热流通过微裂纹可直接到达涂层表面,导致热扩散系数增加;喷Au加石墨复合遮挡层的试样其热扩散系数比单一石墨遮挡层试样的低,主要是由于低发射率的Au减弱了辐射对传热的贡献。     

识别材料导热系数和导温系数的温度场逆分析

为了识别材料导热系数和导温系数,采用观测温度同时识别材料导热系数和比热容,在建立同时确定导热系数和比热容的肯态温度场逆分析数值计算模型的基础上,引入混沌优化方法求解该优化模型。以克服阻尼牛屯等方法求解该模型所遇到的困难,在瞬态温度场正问题求解中采用了精细积分方法以提高计算精度,算例验证了本文方法的有效性。     

复合材料层合板的热变形非线性分析

采用交替非线性分析有限元法研究了复合材料层合板在瞬态热载作用下的热变形问题。通过数值结果讨论表明，在研究热载作用下复合材料层合板热变形分析时必须考虑复合材料的热物理和力学机械性质随温度变化的非线性特征。     

基于重要抽样法的热防护系统热可靠性评估方法

热防护系统的可靠性直接影响到高超飞行器的安全性和结构完整性。为提高热防护系统可靠性分析的效率,在之前研究的基础上提出了基于重要抽样(Importance Sampling,IS)的热可靠性评估方法,给出了该方法的具体实施流程和评价方法,有效解决蒙特卡洛法(Monte Carlo method,MC)对于低失效概率问题分析效率过低的问题。以典型的非烧蚀热防护系统为例,在考虑材料、几何尺寸不确定性的情况下进行了热可靠性分析,验证文中方法的有效性。计算结果表明,要得到同等置信度的失效概率结果,重要抽样法所需的抽样次数仅为传统蒙特卡洛法10%,大大提高了可靠性分析的效率。