冲击载荷下不同有效长度扭矩轴的扭转特性

为研究扭矩轴的有效长度和载荷对其扭转特性的影响,应用ANSYS Workbench有限元软件,当扭矩轴的卸荷槽尺寸不变、有效长度967~267 mm和载荷瞬态冲击时间0.005~0.100 s时,分析扭矩轴扭转过程的静力学和瞬态动力学特性。结果表明:在不同瞬态冲击时间下,扭矩轴的切应力变化与弹塑性变形过程存在明显差异;扭矩轴有效长度越小,切应力越大;当瞬态冲击时间为0.005 s时,切应力的平均变化率为5.6 MPa/dm,瞬态冲击时间越短,切应力越大且梯度变化越大,呈现非线性特征;当有效长度为267 mm时,0.005 s切应力最大变化大于27 MPa。该研究可为扭矩轴的结构设计提供参考依据。     

不凝性气体对竖直平板对流冷凝的影响

数值研究了不凝空气质量分数、液膜、空气-蒸气流速等对竖直平板冷凝过程的影响.气液两相流采用流体体积(VOF)法模拟,水蒸气在不凝空气中的输运过程采用组分输运方法模拟.基于气体分子动力学基本理论推导出相变模型,对纯蒸气冷凝过程数值计算并与理论解比较,确定模型系数.数值结果表明,少量不凝空气对蒸气对流冷凝的影响并不十分明显;随着不凝空气质量分数的增加,冷凝换热明显下降;含少量不凝空气的蒸气对流冷凝在忽略液膜影响时壁面换热系数约升高8%;水蒸气-空气混合气体流速升高对对流冷凝换热系数的提升低于纯对流换热.     

水平圆管在大空间内自然对流换热的实验与数值分析

通过实验与数值计算相结合的方法,对大空间水平圆管的自然对流换热过程进行研究.实验得出圆管自然对流换热系数随管壁温度的升高而增大,并拟合了实验条件下的自然对流换热实验关联式.以Fluent为平台,对水平圆管在大空间内的自然对流换热进行数值分析.结果表明,自然对流换热强弱取决于圆管壁面与周围流体温差的大小,温差越大,自然对流流动发展越快,最大流速越大,圆管周围空气在温差产生的浮升力驱动下形成不断上升的气流.     

螺旋管外相变微胶囊悬浮液换热−蓄热特性提升的影响分析

为了探究相变微胶囊悬浮液在蓄热器中瞬态自然对流换热及蓄热特性,建立含垂直螺旋盘管的沉浸式蓄热箱的三维数值模型,并通过均一相模型模拟螺旋管外相变微胶囊悬浮液非稳态蓄热过程的温度场、速度场以及换热系数的变化规律,探究微胶囊颗粒质量分数和螺旋管结构对其换热、蓄热特性的影响.研究结果表明:悬浮液蓄热过程具有较高的自然对流换热系...     

矩形通道内置加热板混合对流的实验研究

通过实验研究了中心截面带有加热平板的水平和倾斜矩形通道入口段的混合对流换热,该矩形通道和加热平板均采用高热导率材料制作,矩形通道外壁面绝热.实验过程中Re从334变化到1 911,管道倾角从-60°增加到60°.实验数据处理时采用壁面均匀恒定热流边界条件,处理结果与相关文献吻合较好.通过实验得到了管内平均Nusselt数和压力损失的分布.实验结果表明:换热系数是充分发展层流混合对流的2到3倍;当Re增加时,管内换热系数增加,压损随之增大;当Re较小时,换热系数和压损均随倾角的增大显著增大;当Re约增加到1 800时,角度变化对换热系数和压损的影响很小.     

极地海洋工程装备圆管结构的对流换热影响

电伴热是极地海洋工程装备防寒主要措施，而热平衡是对流换热的关键问题.以圆管构件为研究对象，采用有限元数值仿真软件Fluent数值仿真与模型实验相结合的方法，分析了圆管构件在风速为0～40 m/s、温度为-40～0℃的极地环境条件下对流换热系数变化情况；基于数值仿真数据建立了电加热圆管构件对流换热系数的预测模型.结果表明：增大风速和降低温度都会增加圆管构件的对流换热系数；温度低于-30℃或风速大于25 m/s且温度低于-20℃时，温度对圆管的对流换热系数影响增大；实测数据验证了该模型的合理性.     

地面对流换热过程分析

全尺度实验测试了门窗夜间通风房间的围护结构内表面和地面热质的温度变化,分析了换气次数和地面与进风气流间初始温差对地面对流换热的影响.结果表明:换气次数为4.99~13.6次·h~(-1),地面与进风气流间初始温差为6.86~12.5℃时,地面平均对流换热系数不超过7 W·m~(-2)·K~(-1),局部对流换热系数不超过12 W·m~(-2)·K~(-1);换气次数较少时,由于少量室外冷空气在热压作用下由窗户下沿进入室内,使窗户附近地面的对流换热较强;地面对流换热量随时间逐渐减小,但平均对流换热系数变化不大.总之,换气次数越多,地面对流换热越强,但地面与进风气流间初始温差对地面对流换热过程的影响并不明了.     

漫反射下两层散射性介质内的瞬态耦合换热

采用光线踪迹 /节点分析法研究了在漫反射、表面不透明、分界面半透明的两层平板状吸收、各向同性散射性非灰介质内的辐射与导热瞬态耦合换热。两层介质具有不同的辐射特性 ,折射率均大于等于 1。在考虑表面多次反射和介质多次散射的情况下 ,推导了复合层辐射传递系数 ,由辐射传递系数计算辐射热源项。在对流、辐射换热边界条件下 ,采用控制容积法求解瞬态能量方程 ,获得了复合层内的稳态、瞬态温度场和热流密度 ,与 Galerkin法的计算结果比较 ,表明该文的计算方法正确 ,精度高     

快速重载货物列车踏面制动试验与分析

针对快速重载货物列车转向架基础制动方式,对踏面制动热流密度和对流换热系数进行推导和应用,重点分析车轮旋转周期内闸瓦摩擦生热和对流换热交替变化规律,建立了全新的车轮制动过程瞬态温度场三维有限元模型.在摩擦制动动力试验台上进行了制动试验并对模型进行了验证,结果表明该模型能比较完整地反映实际工况.利用该模型进行仿真计算,可以了解各种要素对踏面制动过程的影响,为发展快速重载货物列车的制动方式和制动技术提供了比较可信的理论分析.     

基于传热反问题的固体材料热扩散系数测算方法

对固体材料热扩散系数测算方法进行了研究。以流动的高温水作为对流换热介质,与平板状固体试样构成第三类边界条件下的非稳态传热模型,进而利用共轭梯度法研究了固体材料热扩散系数估计的反问题。参数灵敏度分析表明对热扩散系数参数估计具有可行性,然后通过数值模拟计算,讨论了待估计参数初始猜测值、对流换热系数条件、测量误差等因素对估计结果的影响。结果表明,本文提出的方法准确性和抗不适定性较好,在初始值设定与真实值差别较大、测量温度存在明显误差时,仍能保证足够的参数反演精度（相对误差<10%）,而对流换热系数条件对热扩散系数反演估计结果影响也不明显。     

板翅式换热器瞬态法数值模拟与实验研究

通过瞬态单吹实验和瞬态数值模拟方法对47PZ3002型板翅式换热器热力、阻力性能等进行了研究,探索了该瞬态技术在板翅式换热器性能研究中的可行性与准确性。应用瞬态单吹实验,得到了雷诺数为500~3 000工况下换热器进出口温度场随时间的变化值及流体流经换热器的压降。对换热器实验件建立瞬态换热物理模型,利用Visual Basic语言编写与瞬态技术配套使用的程序对实验结果进行处理,获得了流体在板翅式换热器内的对流换热系数、j因子等性能参数。通过CFD软件,模拟了与实验工况相同条件下该换热器的相应性能参数,模拟结果与实验结果j因子之间的平均偏差为4.4%,最大偏差为10.7%,f因子的平均偏差为5.37%,最大偏差为13.0%,实验验证了该瞬态技术在平直型板翅式换热器性能研究中的可靠性。该瞬态技术测量简单、效率高,在短时间内即可获得换热器的性能参数,可为板翅式换热器工程设计提供有价值的性能预测方案。     

高温流化床与浸没表面间传导、对流和辐射换热的数值分析

应用作者所提出的表面-颗粒-乳化团传热理论模型对粒径0.87～1.21mm，堆积密度386～870kg/m³的5种空心刚玉球粒子流化床在950℃床温时流化床与浸没表面间的传热进行了数值计算，并与文献实验数据进行了比较。计算表明，浸没表面温度对瞬时换热系数有显著影响，表面温度为900℃时的瞬时换热系数约是表面温度为300℃时的瞬时换热系数的1.6倍；粒径减小、堆积密度增加都使换热系数增大，其中粒径和堆积密度的变化对热传导系数分量的影响最为显著，对对流和辐射换热系数分量的影响相对较小。计算了传导、对流和辐射换热系数分量占总换热系数的份额，对于所用的5种粒子，950℃床温，流化数(U/U_mf)在1.1～4.0范围，对表面温度平均的总传热量中，热传导占57%～43%，辐射换热占51%～37%，对流换热占5%～3%。讨论了U/U_mf对气泡相辐射换热和乳化相辐射换热的影响。     

滚动轮胎表面对流换热系数的研究

对滚动轮胎表面同时考虑风吹和旋转的影响,在风洞中采用热质比拟原理,对风吹旋转圆盘的对流换热规律进行了研究,得到了圆盘半径范围内局部点的无量纲因次方程式.用相似原理把对流换热实验结果模拟到轮胎上,确定了在行驶速度为60~90 km/h的范围内,165/70R10型轮胎的平均对流换热系数随速度的变化规律,得到了拟合公式.研究表明平均对流换热系数随着速度的增加呈现线性增加的趋势.     

热压通风房间地面对流换热过程分析

全尺度实验测试了单侧热压通风房间围护结构内表面和地面热质的温度变化,分析了室内初始温度、地面初始温度和通风口尺寸对地面对流换热的影响.结果表明:通风过程中室内温度逐渐降低,温度垂直分布趋于均匀;进风气流流经的测杆处地面的局部换热量和局部对流换热系数分别大于地面平均换热量和平均对流换热系数;对于室内初始温度较高的情形,地面局部对流换热系数较大,平均对流换热系数较小;对于地面初始温度较高的情形,地面局部对流换热系数较小,平均对流换热系数较大;上大下小的通风口组合对应的地面局部对流换热系数较小,平均对流换热系数较大;若室外温度为12℃左右时,室内初始温度为13～35℃,地面初始温度为33～41℃,则地面平均对流换热系数为2～8 W·m~(-2)·K~(-1),局部对流换热系数不超过18 W·m~(-2)·K~(-1).     

热轧带钢超快速冷却过程的换热分析

采用有限差分数值计算方法,确定了热轧带钢实现超快速冷却的综合对流换热系数范围,对于厚度为3~4 mm的带钢,实现300~400℃/s超快速冷却速率所需的带钢表面对流换热范围约为(4~8)kW/(m2.K).分析了水冷过程中带钢表面的局部换热机理,认为冷却系统实现超快速冷却的关键在于扩大带钢表面射流冲击换热区的面积.温度场的计算分析表明,与层流冷却相比,超快速冷却条件下厚度方向的温度梯度显著增大,有必要在超快速冷却技术的实际应用中考虑厚度方向温度梯度的影响.     

纵向涡强化竖直平板自然对流换热的数值模拟

利用纵向涡发生器强化换热是一种有效的无源强化方式.文中运用PHEONICS计算软件对纵向涡发生器强化竖直平板自然对流换热进行了数值模拟,模拟结果与实验结果吻合较好.在此基础上,对纵向涡发生器的几何因素及在竖直平板上的布置方式进行了模拟研究.结果表明:采取多排布置时,纵向间距d1会影响换热,当d1为35mm时平均换热系数达到一个最大值;在其它几何条件相同的情况下,错列布置方式的整体换热效果优于顺列布置的情况;对于底边为20mm的纵向涡发生器采取错列布置时,换热效果是翼高和横向间距d2两种因素的叠加,最佳翼高和横向间距分别是20和90mm.     

基于系统经济优化的换热器设计

传统换热器设计依赖于设计者的经验,通过实际操作条件要求进行选型与设计参数的调整,很少考虑设备经济性.以传热效率X和综合利润Ctotal为目标函数,基于技术经济学原理,对流道长度、换热面积及冷热进口流量设计参数进行了数值模拟.模拟研究了各参数对目标函数的影响.结果表明:传热效率随流道长度的增长而提高,并在长度大于10,m时趋于稳定;而压降与各参数变量呈指数关系;进出口流量对传热效率影响不大,但因此导致的高压降会使综合利润降低;换热面积越大,换热效果越好;根据对综合利润的分析,流量长度增加、换热面积减小会导致综合利润的降低.兼顾传热效率、综合利润值,对换热器进行了优化设计.     

圆内开缝圆不同开缝方向自然对流换热

采用SIMPLE方法对圆内开缝圆在不同开缝方向时的自然对流换热进行了数值模拟,根据数值结果,分析了开缝圆不同开缝方向的自然对流换热规律和特性.数值结果表明:采用SIMPLE方法的计算结果与已有文献相同工况的实验结果相吻合;同一开缝方向,平均当量导热系数Keqs随着瑞利数Ra的增加而增大.当Ra较小时,Keqs基本不随开缝方向的改变而变化;当Ra继续增大,同一Ra下开缝方向从竖直到水平随角度φ增大Keqs值变小;当Ra超过一个临界值时,Keqs数值结果出现了振荡,且这个临界值与开缝方向相关;研究水平开缝的圆内开缝圆自然对流换热,随着Ra的增加,能够获得稳定解、周期性振荡解及非周期振荡解,最终为混沌.     

汽车发动机舱散热性能实验及数值研究

针对后置式汽车发动机舱过热问题,以某混合动力汽车为研究对象,运用3D/1D数值耦合方法,建立了发动机舱散热系统的耦合计算数值模型.通过耦合数值计算,对不同环境温度和车速条件下的机舱发动机部件表面对流换热系数、机舱空间流量系数进行了研究,总结了对流换热系数、流量系数的一般性规律,并拟合了相应的经验关系式,为发动机冷却系统一维模型以及发动机舱的设计研究提供了参数依据和理论基础.同时通过对机舱热流场分析,发现不同的机舱布置形式下,对流换热系数和机舱流场有明显影响.     

水泥熟料堆积体强制对流换热系数实验研究

在水泥熟料堆积体换热规律的研究中,其强制对流换热系数是重要参数之一,针对目前没有关于篦冷机内水泥熟料堆积体的强制对流换热关联式的现状,通过实验获得了适用于水泥熟料堆积体的强制对流换热系数。首先,通过渗透率实验得到了能够有效表征水泥熟料堆积体宏观物理特性的最小单元体——体特征元,由此确定了换热实验料筐尺寸;然后,基于自主设计的对流换热实验装置,通过测量水泥熟料颗粒温度及出入口空气温度,根据能量守恒定律及牛顿冷却公式分析得到水泥熟料堆积体的强制对流换热系数为19. 13 W·m-2·K-1。