显像管玻壳成形过程中温度场的数值模拟

研究了显像管玻壳成形过程中温度场集成冷却模拟方法,开发了工艺参数和模具冷却结构优化系统.该系统利用有限差分法,在厚度方向上对玻壳采用局部的一维瞬态分析,运用三维边界元方法模拟模具的三维热传导,玻壳和模具通过耦合分析来匹配型腔表面的温度和热流量.研究表明,所提出的集成和耦合数值模型模拟结果与实验结果吻合良好.     

多变因素条件下延伸表面传热通用数值分析计算的研究

研究各种形式肋片在辐射－对流－导热的联合作用下，以及变换特性参数时稳态与非稳态传热的通用数学物理模型和数值计算方法，考虑了辐射与整体肋片传热计算的耦合问题。     

管翅换热器换热与流动的三维定常特性分析

为了深入了解单排管翅式换热器换热和流动特性,在雷诺数为100~600之间,翅片间空气为定常层流条件下,利用复合坐标网格系统及对流、导热相结合的数值分析方法,对5种不同几何参数平板翅紧凑管翅式换热器的流场、温度场、换热系数、传热量、压降、翅片效率进行了模拟计算和分析。结果表明:翅片越薄,单位体积、单位质量的传热量越大;在一定雷诺数条件下,存在一个最佳的翅片间距,并使得换热量最大;对所讨论的5种情况来说,当雷诺数为400时,翅片宽度较小的?热器的总传热量比其他4类高10%左右,但压力损失的降低变化不大。无论在哪种条件下,翅片后半部的传热量占全部传热量的25%以下,并且当雷诺数较低时,该比例会更低。     

Effect of Processing Parameters on Thermal Phenomena in Direct Laser Metallic Powder Deposition

Direct laser metallic powder deposition technique is widely used in manufacturing, part repairing, and metallic rapid prototyping. The ability to predict geometrical accuracy and residual stress requires an understanding of temperature distribution during the deposition process. This study presents a numerical model of three-dimensional transient heat transfer in a finite model heated by a moving laser beam. Thermal phenomena in the process were investigated. The complex solid-liquid problem and latent heat of fusion were treated by means of equivalent thermal conductivity and modified specific heat, respectively. Using method of birth and death of elements, the growth of additive layers and the shape of melt pool were obtained. The effect of processing parameters such as absorbed power, travel speed, and preheated temperature on melt pool sizes and cross-section of deposited layer profile was studied. The results show that the melt pool sizes increase with absorbed power and decrease with travel velocity. In addition, the preheated temperature contributes less to the melt pool size. The results are generally in a good agreement with experiments in published literature.     

注塑模冷却模拟系统

建立了用于多种实用冷却装置的冷却模拟系统．对工程中常用的冷却装置提出了适当的处理方法．为了分析稳态过程，将制品分成许多薄层，层与层之间的传热采用有限差分法进行计算，对模具采用特解边界元法进行计算．多个工厂的应用实际表明，系统的运行速度快、计算精度高     

纯无网格并行计算在传热方程数值模拟中的应用

考虑纯无网格并行计算在传热方程数值模拟中的应用. 首先将Taylor展开式保留到三阶导数, 拓展应用纯无网格有限点集法(FPM), 对三维热传导方程进行求解以提高数值精度; 其次引入MPI并行计算技术, 通过循环语句的并行, 采用多个CPU计算以提高计算效率, 得到一种针对三维热传导问题模拟的可靠、 高效性纯网格并行FPM算法. 在数值算例中, 先对不同区域上带不同边值条件的传热问题进行求解, 并与解析解对比, 分析给出算法的计算效率和误差; 然后用给出的并行算法对功能梯度材料中温度随时间演化过程进行模拟预测, 并与其他数值结果做比较, 以验证数值预测的可靠性.     

板坯连铸二冷区表面传热系数的预测方法

采用求解导热反问题的方法，构造了求解铸坯表面传热系数的导热反问题数学模型，采用修正的直接法对导热微分方程进行差分，建立了各时间节点与空间节点之间的关系式，实现了不同喷水条件下的表面传热系数一表面温度对应关系的求解，并用实测数据对表面传热系数进行了预测．结果表明，修正后的直接法避免了计算结果的大幅振荡，使解的精度及鲁棒性能得到大大改善．研究结果为板坯连铸机二冷区喷水制度的正确制订奠定了坚实的理论基础．     

连铸结晶器中凝固壳厚度的计算及验证

基于流动场与温度场非耦合假定，建立了连铸结晶器中三维凝固壳厚度分布的计算方法，合理地解决了非耦合计算时流动场与温度场计算域的衔接问题．提出了铸坯表面换热系数的确定方法．用所建立的方法应用于实际板坯连铸过程，进行了其结晶器中三维温度场的数值计算，获得了三维凝固壳厚度分布．对实际板坯漏钢时形成的坯壳厚度进行测定，结果验证了本文的模型正确，处理方法可行     

基于密度法的传热结构拓扑优化设计

传统的传热结构设计一般是基于热力学计算及工程经验,然而这种方法很难解决复杂边界条件的传热结构的设计问题.采用传热结构拓扑优化设计方法可有效解决传统设计方法难以解决的复杂边界问题.以密度法为基础,建立了散热弱度为目标函数的传热结构拓扑优化数学模型,推出了满足KKT(Karush-Kuhn-Tucker)条件的最优准则法迭代公式.采用高阶单元的方法消除了优化过程中的数值不稳定现象.通过Dirichlet边界和Neumann边界不同组合下的数值算例,验证了算法的有效性.薄壁管的算例也表明,该算法也适用于三维壳体问题.     

框式玻璃幕墙热工性能的数值模拟方法

研究了框式玻璃幕墙的稳态传热机理和光学性能,运用差分法建立了玻璃体系的传热和光学性能数值计算模型,基于二维稳态热传导理论推导并建立了框体系在对流、辐射等边界条件及其耦合作用下的热工性能有限元计算模型.采用Visual C++和ObjectARX.对AutoCAD进行二次开发,研发了框式玻璃幕墙热工性能计算软件.通过与多种商业软件的计算对比,验证了文中计算理论和数值方法的正确性.     

注射模冷却系统的计算机模拟

冷却系统的计算机模拟是相当有效的工具,它在注射模具设计中的应用有广泛的前途.本文作了注射模的冷却分析,建立了冷却分析的数学模型,推导了传热有限元理论计算,并对具体实例进行了传热有限元计算机程序的编写.本程序的有限元法在分析注射模热行为中得到了发展,程序应用了二次等参数单元,且能自动地进行单元划分,显示模具截面内的等温线预测图.由此本程序优化冷却管道的布置,选择最有效的冷却剂温度和准确预测最短冷却时间,从而达到提高传热的速率和平衡整个模具内的传热.     

涡轮发动机三维多场耦合数值仿真的数学模型

给出了用于发动机多场耦合数值仿真的统一的数学模型。这一模型由于采用了广义控制体系,在用来求解非定常气、热、弹耦合的变域差分问题时很方便,讨论了统一的数学模型在不同场的演化,分析了多场耦合的4种类型及发动机多种层次的物理模型与数学模型。     

先进树脂基复合材料微波固化过程数值模拟

在深入分析玻璃纤维/环氧树脂复合材料微波固化过程的基础上，结合电磁学、传热学及固化动力学理论，建立了一个含有2项内热源的电磁场 温度场 固化度场耦合模型，基于该多物理场耦合模型，对玻璃纤维/环氧树脂复合材料NOL环的微波固化过程进行了仿真模拟，将仿真结果与传统热固化过程进行了对比研究， 得到结论为：微波固化方式较传统热固化方式缩短了复合材料达到既定固化温度的时间，降低了复合材料NOL环内部的固化度分布梯度，有效改善了固化均匀性。复合材料微波固化过程数值模拟的实现，为微波固化技术的研究提供了一种可行的方法途径。     

同伦优化算法求解稳态传热反演问题

应用同伦算法求解多宗量稳态热传导反问题，建立了便于敏度分析的有限元正演模型，考虑了非均质和分布参数的影响．可对导热系数、边界条件等进行单个和联合识别．数值验证取得了满意的结果，并对误差作了初步的探讨．     

不同形状盘子在电烤箱中加热后的热量分布数学模型及数值模拟

通过建立三维热传导方程模型,研究不同正多边形形状的金属盘子在电烤箱中加热后的热量分布情况,用有限容积法进行求解,并对其进行数值模拟,以指导其在食品烘烤方面的应用.     

纯无网格并行计算在传热方程数值模拟中的应用

考虑纯无网格并行计算在传热方程数值模拟中的应用. 首先将Taylor展开式保留到三阶导数, 拓展应用纯无网格有限点集法(FPM), 对三维热传导方程进行求解以提高数值精度； 其次引入MPI并行计算技术, 通过循环语句的并行, 采用多个CPU计算以提高计算效率, 得到一种针对三维热传导问题模拟的可靠、 高效性纯网格并行FPM算法. 在数值算例中, 先对不同区域上带不同边值条件的传热问题进行求解, 并与解析解对比, 分析给出算法的计算效率和误差； 然后用给出的并行算法对功能梯度材料中温度随时间演化过程进行模拟预测, 并与其他数值结果做比较, 以验证数值预测的可靠性.     

地源热泵中U型埋管传热过程的数值模拟

以钻孔壁为界将U型埋管的换热区域划分为钻孔内外两部分,并分别采用稳态与非稳态传热来分析求解,两区域模型间通过钻孔壁温耦合连接,以构成完整的埋管传热模型.对于钻孔以外部分,采用变热流圆柱源模型来求解钻孔瞬时壁温.钻孔以内部分,在考虑埋管流体温度的沿程变化及U型管2支间热干扰的基础上,基于能量平衡建立了钻孔内U型埋管的稳态传热模型.用所建U型埋管传热模型对地源热泵系统的运行特性进行了动态模拟,得出了埋管出口流体温度、钻孔瞬时壁温、单位埋管吸热量及热泵COP随运行时间的变化规律.所建埋管模型可为地源热泵系统的动态模拟、优化设计及其改进提供参考.     

燃烧室偶合系统不稳定传热的数值分析

本文在轴对称不稳定热传导有限元分析模型的基础上,提出了一个内燃机燃烧室的活塞与缸套偶合系统的不稳定传热数值分析模型。该模型考虑了在燃气与边界的对流和热幅射非线性热交换条件下运动着的活塞、活塞环、缸套和润滑油膜之间在传热过程中的相互作用和影响,可以预测上述系统各部分的温度波动分布、瞬态温度场以及瞬态热流分布。     

稳态热传导线源识别反问题的数值通解方法

提出了一种稳态热传导源项识别反问题的求解方法.构造了基于有限元数值解,满足热传导控制方程和边界条件、离散形式、以热源强度为变量的数值通解显式表达,从而将热传导源项识别反问题转化为多元极值问题,能够方便地反演出热源强度.推导了基本计算公式,讨论了热传导源项识别中热源强度的数学建模问题,进行了算法的误差分析.并以模具加热板的热源设计为算例,验证了算法的正确性与实用性.这对进一步研究热源空间分布识别和多维源项识别反问题具有重要意义.     

二维稳态导热反问题的正则化解法

构造求解二维导热反问题的数值迭代解法,并以含内热源二维导热问题为背景,采用该迭代解法确定材料热传导系数。在每个迭代步中采用Tikhonov正则化方法克服反问题固有的不适定性。数值算例表明,该方法可行、有效,不仅适用于单介质热物性参数反演问题,而且适用于多介质热物性参数反演问题。