井巷多断面岩层热传递方式与深井热环境动态分析

确定井巷风流热量来源及关键地点温度变化、热增量与损失量,并以之为依据有针对性地开展深井气候调节是通风工程需要解决的关键问题之一.通过改进传统的傅里叶导热模型,建立了基于通风井巷实际断面形状的三维热传导模型,针对不同井巷断面形状确定了反映流速与流量状态的动量相关的计算边界条件,并结合时间参数揭示了岩层内部导热以及井巷岩壁与气流间的热交换规律,建立了湿壁面与气流间的热湿传导方程.在此基础上,构建起国内某大型深井金属矿山井下通风系统,获得了关键地点的温度、湿度、热量等参数的走势和变化特点,为矿山开展深井气候调节与控制奠定了基础.     

激光超声表面波检测薄板残余应力的数值模拟

应用ABAQUS有限元软件模拟了脉冲激光激发的超声表面波在半无限大弹性薄板内的传播.首先把激光激励等效为作用在薄板表面的高斯分布的脉冲载荷,模拟输入的超声信号,在边界处采用无限单元来消除边界反射波对接收信号的干扰,接收到的表面波信号具有典型的表面波特点.其次,通过修正弹性模量的方法得到薄板在单向应力状态下的应力场,采用时差法得到表面波在应力区的传播速度,所得的数值结果和理论解与实验结果拟合良好,为激光超声检测残余应力提供了一种有效的数值方法.     

基于能量原理的等效静态载荷法及其在活塞动态优化中的应用

针对位移等效静态载荷法在求解结构动态优化时遇到的等效关键时间点不合理、等效结果误差大等问题,提出一种基于能量原理的等效静态载荷法.该方法通过将结构动态响应解空间进行谱元离散,识别出结构的关键时间点,并在该时间点构建了基于能量等效的动态载荷静态转化数学模型.应用优化算法搜索得到了等效静态载荷集的最优解,从而将结构动态优化问题转化为静态优化问题求解.最后,通过在某柴油机活塞油腔结构的动态优化设计中的有效应用,验证了能量等效静态载荷法的有效性和工程实用性,拓展了等效静态载荷法的理论范畴,同时为复杂结构动态响应优化设计提供了一种新的思路.     

基于多相流模型的腔体内纳米流体自然对流换热数值模拟

运用多相流混合模型和单相流模型模拟了纳米流体在封闭腔体内的自然对流换热特性,将模拟结果与相应的实验值进行对比,分析了瑞利数、格拉晓夫数和纳米颗粒体积分数等物理量与努塞尔数的关系;同时,对比分析了纳米流体和纯水在水平与垂直中心截面的速度分布,以及封闭腔体内流体的温度场及流场.结果表明:基于N-S方程的单相流模型所得努塞尔数变化曲线与水的努塞尔数曲线较吻合,但不能反应纳米流体的换热特性;而基于多相流混合模型所得努塞尔数变化曲线与相应的实验结果较吻合;纳米颗粒的添加能够显著增强封闭腔体内的流体运动,有利于强化封闭腔体内流体的能量传输,起到了对流换热作用.     

微胶囊相变砂浆制备及性能研究

将微胶囊相变材料与水泥砂浆复配,考察了相变材料加入量对水泥砂浆相变潜热、抗压强度和抗折强度的影响,结果表明,在水泥、砂子和相变材料质量比为100∶160∶30条件下,水泥试块的相变潜热为32.5J·g-1,抗拉强度为12.5 MPa,抗折强度为7.5 MPa。对成型的相变水泥试块进行了30次的冻融实验,结果证明,经过20次冻融循环后,相变水泥砂浆的相变潜热为26.6J·g-1,经过30次冻融实验后水泥试块的相变潜热为24.2J·g-1,保温性能较好。     

基于改进量子粒子群算法的无分流换热网络综合

用数学规划法求解换热网络优化问题,当换热网络模型考虑所有分流情况时,会包含大量的连续和离散优化变量,因此对大规模换热网络的优化求解非常困难。相比有分流模型,无分流的网络模型结构简单,变量少,求解难度低。本文以分级超结构模型为基础,建立了无分流换热网络模型,以年综合费用为优化目标,提出用单层改进量子粒子群算法综合无分流换热网络,即在生成无分流换热网络结构变量的同时,生成换热负荷变量。相比有分流同步综合模型,不考虑分流的同步综合模型的复杂度和求解时间显著降低。采用两个典型算例对该方法的有效性进行了验证。     

基于灰色关联分析的“白屋顶计划”评价模型

在已知人为热释放、风速、日照时数和相对湿度的前提下,以芜湖市为例,运用灰色关联分析求出以上四个影响因素对行为因子(城市热岛效应)的关联影响程度,算出日照时数在四个环境因子中的比重,从而将白色屋顶计划对城市热岛效应的作用量化,建立了灰色预测模型。通过回归分析计算白屋顶计划对城市温度的影响,最后将预测数据与真实数据进行对比,模型结果表明"白屋顶计划"是合理且可行的。     

珠三角城市化对大气边界层特征影响的数值模拟

利用WRF/UCM模式对珠江三角洲2008年秋季一次大气污染过程的气象场特征进行模拟。在模式中针对下垫面类型数据和人为热通量来设置敏感性试验以探讨城市化对大气边界层特征的影响。研究结果表明:城市化发展(包括城市土地利用类型的改变以及人为热通量的加入和增加)均能增强城市热岛效应和干岛效应,使夜间地面逆温现象更加显著,地面污染物容易积累;地表粗糙度的增加使风速减小,城市化使热岛环流增强,污染物难以扩散,这也是造成空气污染事件的原因;同时城市的发展能抬升白天和夜晚的大气边界层高度。     

室内环境参数对室外气象参数瞬时变化的动态响应研究

为研究空调房间室内环境参数对室外气象参数瞬时变化的动态响应,采用CFD中的标准k-ε模型对兰州地区某办公室在考虑非稳定传热情况下的室内气流组织和污染物浓度场进行数值分析,获得了顶送风/下回风和侧送风/下回风两种通风模式下室内流场、温度场及污染物浓度场的分布。结果表明:不同时刻的太阳辐射通过激励室内自然对流换热过程对室内污染物的空间分布及迁移特性产生了显著影响。同一送风模式下,16:00时室内的污染物浓度较8:00时均匀,而8:00时的污染物浓度平均水平较高;在同一送风参数下,采用顶送风方式时更有利于降低室内污染物浓度。     

肉鸡烤翅热杀菌过程的热穿透特性及品质动力学

研究了不同含水率(w=30%~40%)肉鸡烤翅在热杀菌过程中(杀菌值F=0~5 min)的热穿透特性、品质变化规律及其动力学.结果表明:随着含水率的降低,罐头冷点加热速率系数fh、冷却速率系数fc、加热滞后因子jh、冷却滞后因子jc均降低;相同升温时间及保温时间下,含水率低的烤翅样品积累的F值更大;F值对烤翅的水分活度aw无显著影响(P0.05);烤翅的硫代巴比妥酸(TBA)值变化遵循零级动力学方程,其变化速率k随含水率降低而增大;低强度的热杀菌有利于改善肉鸡烤翅的剪切力、硬度及咀嚼性,其下降曲线均遵循一级动力学方程,且受热杀菌破坏的速率均随着含水率的降低而减小.