基于不同对流下加热系统的数值模拟与实验研究

采用多孔介质导热方程、DO辐射模型以及标准κ-ε湍流模型,建立三维热物理模型。应用有限体积法计算了室内沙疗室气固耦合传热问题。首先在自然对流条件下,即沙疗室不开风扇、处于无风状态时,改变其加热方式,分别为单面加热和双面加热。对比分析不同加热方式下,空气层以及沙体层温度场的变化。其次在双面加热条件下,改变其对流方式,分别为自然对流与强制对流。对比分析不同对流方式下,空气层温度场、速度场的变化,以及沙体层温度场的变化。最后,通过实验加以验证。研究发现强制对流条件下的双面加热能够加快空气热对流速度及沙体传热速度,使沙体层温度分布均匀化,进而提高沙体的传热效率。     

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。     

微波辐射加热下高炉铝酸钙炉渣的浸出性能

研究了微波辐射加热条件下高炉铝酸钙渣的浸出过程·考察了微波辐射加热下,微波辐射功率、浸出用液的Na2OC质量浓度、液固比等对炉渣浸出反应的影响,并与传统加热浸出进行了比较·结果表明,氧化铝浸出率和反应体系的温度随着微波辐射功率的提高而增加·在温度未达到溶液沸点之前,反应体系为非恒温反应过程·微波辐射浸出与传统加热浸出相比较,微波辐射加热下炉渣中氧化铝浸出速率较传统加热方式浸出快得多,在氧化铝浸出率相同的前提下,微波浸出可降低浸出用液的Na2OC质量浓度,缩短浸出时间·     

装配式辐射供冷顶板性能的数值模拟

为提高装配式辐射供冷顶板的性能,建立了一种采用空气层进行热量交换的装配式辐射供冷顶板的数学模型,应用CFD(computational fluid dynamics)技术,数值模拟了耦合冷冻水管辐射顶板空气层的流场和温度场,分析了不同空气层厚度和不同供水温度对辐射顶板热特性的影响.数值模拟结果表明:空气层内由于温度差引起自然对流,辐射板内通过辐射,对流和导热的传热方式,使辐射板表面温度分布更均匀.在保证辐射板表面最低温度高于室内露点温度的条件下,随着空气层厚度和供水温度的增加,辐射板的表面平均温度升高,供冷能力下降.空气层厚度和供水温度的增加或减小会降低辐射板表面温度分布的均匀性.     

多种局部供冷方式下人体热反应特性

研究了热湿环境中不同局部供冷方式(辐射、传导、对流)下人体热反应特性.通过在热湿室内环境的试验房间内试验,收集人体主观反应数据,分析不同局部供冷方式对人体局部与整体产生的舒适效果差异.试验结果表明,在热湿环境中不同局部供冷方式作用下受试者达到稳定状态所需时间不同,局部对流供冷小于5 min、局部传导供冷10 min、局部辐射供冷20 min后受试者可达到稳定.对照组中对整体热反应影响程度较大的身体部位为颈部、大腿、背部;而在不同局部供冷作用下,对整体热反应影响最大的部位发生变化,变为被直接冷却的身体部位,分别为上臂(辐射)、前臂(传导)及头部(对流).根据热舒适投票值进行回归分析,环境温度低于27.55℃时,局部辐射供冷方式最优;27.55～28.96℃时,局部对流供冷方式最优;高于28.96℃时,局部传导供冷方式最优.     

浅谈低温热水地面采暖系统安装技术

低温热水地面辐射采暖是以温度不高于60℃的热水为热媒介,在加热管内循环流动,加热地板,通过地面以辐射和对流的传热方式向室内供热的采暖方式。低温热水地板辐射采暖具有温度梯度小,室内温度均匀,脚感温度高,舒适、卫生和不占室内空间等特点。     

加热过程对热带气旋生成的数值试验

用Pielke等的中尺度两维原始方程数值模式研究海气相互作用和其它非绝热加热过程对热带气旋生成的作用。进行了7种数值试验,即:(1)只考虑无云情况下的辐射加热作用;(2)考虑辐射加热和不均匀的云量效应;(3)只考虑海气交界面上的潜热和感热通量;(4)大尺度凝结、对流调整、辐射和洋面上潜热感热输送;(5)积云对流凝结加热和云天辐射;(6)积云对流凝结加热和洋面上的潜热感热通量;和(7)积云对流凝结加热、洋面上的潜热、感热通量和云天辐射等全部加热过程。 结果表明:积云对流凝结加热对热带气旋的生成起最重要的作用,大尺度凝结加热和对流调整趋于使低压填塞,而洋面上的潜热、感热通量也起不可缺少的作用。     

不同加热边界下定热流时圆柱形腔体内自然对流传热特性

以一侧全开式圆柱形腔体为研究对象,在考虑腔体内工质(空气)物性参数随温度的变化以及腔体固壁内导热与腔体内空气自然对流之间相互耦合的基础上,采用RNGk-ε紊流模型对不同热流密度、腔体倾角以及3种不同壁面加热边界时腔体内的自然对流传热特性进行了三维数值模拟。3种加热边界分别为底面加热(工况I)、侧面加热(工况II)以及底面和侧面同时加热(工况III)。结果表明,定热流下的圆柱形腔体内和开口面的温度和速度分布、腔体内壁平均温度、底面与侧面的平均温差、腔体内壁的平均努赛尔特数等自然对流传热特性不仅受到热流密度和腔体倾角的影响,还受到腔体壁面加热边界的影响,如只有底面加热的工况I与存在侧面加热的工况II和III相比,前者自然对流传热特性相差较大。     

石英玻璃窗对火焰温度测量影响的数值分析

在用辐射测温法研究多孔介质燃烧器中火焰温度分布时，因石英玻璃窗不能透过热象仪所能响应的火焰红外辐波段，而不能直接测出玻璃内侧的火焰温度。该文通过对石英玻璃（属半透明介质）内热传导与热辐射耦合，边界为对流换热的数值计算，研究了石英玻璃内、外表面分布的变化规律的相应关联式，从而由所测石英玻璃外表面温度分布推算出内侧多孔介质表面层的火焰分布，这种消除玻璃对测量影响的方法具有一定的实用意义。     

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.     

农村地区座椅辅助供暖方式下人体热反应的变化规律

针对北方农村地区“煤改电”供暖方式带来运行费较高的问题,以及农居环境室温偏低的问题提出一种座椅辅助供暖方式.分析局部供暖方式下人体热反应的变化规律,研究人体整体热感觉、整体热舒适,以及整体热可接受度在座椅加热前后的变化和相互关系.研究结果表明:座椅加热可以有效改善人体热反应,环境温度偏离热中性环境越多,改善程度越明显;3个热反应指标在加热前密切相关,加热后因热感觉分布不均匀出现分离;以整体热舒适作为评价指标,对整体热感觉与热感觉不均匀度做线性回归分析,拟合度较高(R²=0.896);而引入平均皮肤温度与整体热感觉做拟合分析,拟合度较好(R²=0.916).由此得到结合主观热反应与客观生理指标的综合预测评价模型,经验证预测效果较好(R²=0.903).     

一种光伏一热通风装置的热特性试验研究

提出一种新型的光伏/热通风装置,利用CFD仿真对比分析了底板进气和侧板进气两种不同形式下装置内温度分布情况.试验结果表明底板进气可有效降低装置内最高温度,并使装置内温度分布更加均匀.对新型光伏-热通风装置进行了室内稳态试验,通过改变加热功率、风速及底板通风孔个数,分析不同工况下装置的热特性.结果表明:出风口温度和装置内最高温度随着加热功率的增加而增加,但装置热效率随着加热功率的升高而降低,减少底板孔数后装置内温度分布更均匀;定加热功率试验表明风速越大装置效率越高.此基础上对新型光伏-热通风装置进行室外实际天气条件下性能试验.结果表明装置对空气的加热功率变化趋势与辐照度的变化趋势接近,整个装置在中午时热量利用率最高.      

超声空化热效应破解剩余污泥的机制

为探明超声方法破解剩余污泥时的热效应,分别采用超声和水浴加热方法作用于有机大分子、细菌和剩余污泥.研究结果表明:超声作用酸性橙前后的TC和TOC含量降低,验证超声空化存在高温热解作用;对比三种情况下超声作用细菌和剩余污泥的破解效果为:未通入循环冷却水时超声>通入循环冷却水时超声>水浴加热,超声的热效应对细菌和剩余污泥的破解起促进作用;超声破解剩余污泥时超声引起温升的能量占超声总能量的10%以上,当温升达到70℃后,超声的热作用对剩余污泥的贡献率为20%左右.     

热对流边界条件下含球形空洞流体饱和多孔介质的应力分析

基于热局部非平衡条件下饱和多孔介质热 弹性理论,研究含球形空洞流体饱和多孔介质在热对流边界和完全接触型（固定）边界条件下的温度、孔隙压力以及固相热应力.应用Laplace变换法获得了它们在Laplace变换域中的表达式,数值分析和考察了在球形空洞边界附近处的温度、孔隙压力以及固相热应力的热局部非平衡影响效应.数值结果表明,对于热对流边界条件情况,热局部非平衡影响效应是非常明显的,特别在Biot数为中等值时,热局部非平衡条件下孔隙压力以及径向应力和切向正应力绝对值的峰值都显著高于热局部平衡条件下所对应的值.     

缝合三明治热防护结构热力耦合仿真分析

为了研究缝合三明治热防护结构应用于高超声速技术领域时的热力性能及内在机制,基于代表性体积单元模型建立了模拟热力联合载荷作用下响应的有限元仿真分析方法,分析了结构内部的温度和应力分布,以及随载荷历程的演化情况。研究结果表明：加热面温度为1 073 K时,缝合三明治热防护结构能够有效起到隔热作用;缝线作为“热通道”对隔热性能的削弱影响不明显,但不同组分间的热膨胀不匹配会引起应力集中;面板和夹芯界面处的拉应力以及夹芯内部较高的应力水平可能会导致结构损伤和失效。     

热冲击下粘-弹塑性材料的热空化

理论分析了粘-弹塑性材料的热空化问题.引入对数应变描述塑性区域不可压理想大变形,在粘弹性区采用了小变形理论,由此给出了含单一微孔无限大粘-弹塑性介质中微孔增长问题的数学模型,通过积分方法得到了微孔增长问题的解析解,并推导出了动界面的非线性演化方程.数值算例分析了铝合金材料的热冲击温度、升温率、粘性等因素对于动界面移动规律和微孔动态增长的影响,并且得到了热空化临界温度.      

厚壁圆筒热冲击作用下的应力场

针对冲击的瞬时特性,在热冲击问题的边界条件中引入δ函数,在运用Laplace变换的方法求解厚壁圆筒内部受热冲击作用温度场的基础上,求解了圆筒的热应力响应,探讨了热应力随时间的变化,随圆筒内外径比的变化,为研究管式反应器减小热冲击损伤提供理论参考。     

钙矾石热稳定性与碳化率关系研究

用ＤＴＡ和ＴＧ法研究在不同碳化率下钙矾石的热稳定性，发现钙矾石碳化率从零增加到８０％，其加热脱水峰温约降２０℃，这是由于碳化破坏了钙矾石结构，使本来难脱去的结构水变成自由水所致，由此可知被深度碳化的水泥构件抗温能力低。     

对流边界条件下墙体表面温度响应特性的评价指标

为研究问歇供热（或供冷）条件下墙体表面的温度响应，采用解析方法分析了对流边界条件下半无限大物体的非稳态传热过程中表面温度变化规律，发现壁温变化与组合物性参数铷成线性关系。以此为基础，提出了墙体材料“特征时间系数”的定义，并将其作为墙体表面温度响应特性的通用评价指标。     

冬季浴室中空气制暖和地面热辐射并用时的冷热感和舒适感

探讨改善冬季浴室温热环境的取暖方法,通过在空气制暖和地面热辐射同时作用下的被验者实验,分析浴室环境的热特性,比较被验者的冷热感、舒适感,分析不同取暖条件下的人体反应,探索冷热感不“冷”、舒适感“舒适”的适当取暖条件.阐明在适当的地面热辐射下,人体脚底部冷热感被改善的程度.