基于Sigmoid函数光滑化的等效热容和有限元法求解相变传热问题

为避免等效热容法中因等效热容函数阶跃变化对计算精度的影响,提出了一个基于Sigmoid函数的光滑焓函数,通过焓对温度的导数,可得到光滑和连续的等效热容函数,并结合有限元法与有限差分法建立了求解相变传热问题的数值模型.通过数值算例,对所提方法进行了验证,探讨了有限元网格密度、热容阵的数值积分格式以及Sigmoid函数相关参数对计算结果的影响,与解析解及以往的平均化方法相比,结果令人满意.     

相变热传导问题的线性互补解

在相变热传导的数值计算中，对潜热一直是显式处理的，常常产生较大的偏差，严重时导致错误的结果，根据移动边界问题的理论，建立了线性互补方程，其中含有相变潜热与温度场两个耦联的未知向量，其解保证了两者之间的相互协调，且避免了大量的迭代计算。     

凝固传热数值解中潜热的等效

潜热的等效是求解凝固传热问题常用的一种数值处理形式。对等效对象的研究,不同的学者曾采用多种方法。本文提出了等效实体导数法,能准确地模拟潜热对温度分布的影响。该法计算机实施简便,算例表明,结果与实际基本符合。     

一类随机复合材料等效热传导参数的有限元计算

针对预测多种尺度颗粒随机分布复合材料等效热传导参数的难点,提出了一种多尺度有限元方法.首先,根据材料的特点,描述了多种尺度随机颗粒复合材料,然后基于多尺度分析结果,运用有限元方法获得了计算等效热传导参数的算法,最后用实例说明了此算法的有效性和收敛性.     

基于有限元等效应力法的拱坝强度设计准则探讨

指出了我国现行拱坝设计规范中存在的问题，根据若干已建拱坝的有限元等效应力分析结果，探讨基于有限元等效应力法的应力控制标准，提出了考虑建筑物等级的压应力设计准则和综合拉应力设计准则。     

理想气体任意元过程热容的几何判定法

本文给出了P-V图上理想气体任意元过程热容正、负的几何判定法,并用此方法对理想气体多方过程的热容进行讨论     

流场数值计算的等效势流法

在流场的数值计算中,根据势流理论,引入平均水力损失,提出了一个整个流场有旋而局部流场有势的等级势流的概念,不仅在理论上进行了分析和推导,还对某一溢流流场进行了数值计算,并与实验测试的结果进行了比较,从而给出了一个计算简便、计算结果与实际情况更加吻合的流场数值计算方法。     

具有对流边界的相变导热问题的焓法有限元解

引用焓计算单元和固相分数两个概念,利用有限元离散焓方程对具有对流边界条件的一维相变导热问题作了讨论。所有参数均以无量纲形式给出。计算结果表明,当Ste(斯蒂分数)>0.2时,无论是相变界面,还是温度随时间的变化曲线均消除了传统焓法求解相变问题时常见的台阶状波动。     

用等效阻抗法解暂态过程

利用智态响应解的形式和电感,电容的电压与电流的关系,导出了电感和电容的等效阻抗,从而可用电路方法求解动态电路的暂态过程。     

蓄冷平板二维凝固特性的焓式有限元法分析

为了研究一种相变材料的蓄冷特性,采用焓式有限元法对该材料的凝固特点进行了研究.获得了以该介质为蓄冷媒介的蓄冷平板在第一类边界条件下凝固时的相界面移动规律、板内温度分布及预测蓄冷时间等参数.数值模拟与实验结果吻合度较好,为板式蓄冷器的优化设计和该相变蓄冷材料的应用提供了一定的理论依据.     

膜式水冷壁换热系数的有限元分析

将有限元用于水冷壁的换热分析,计算了鳍片结构对换热的影响,探讨了用测量壁面温差法求取炉内向水冷壁换热的可能性。计算发现,有限元计算与目前中国采用的标准吻合得非常好,但是标准给出的鳍片中间点温度偏大。增大管节距时,鳍片吸热份额和最高温度升高;较大的厚度可以降低鳍片最高温度,提高吸热份额。壁面上两点温差可以表征水冷壁受热状况,炉膛向受热面的换热系数与温差呈较好的线性关系。对几台商业运行的循环流化床锅炉的水冷壁进行了有限元测量,将有限元结果与热平衡结果进行了比较,表明有限元测量方法比较真实地反映了实际情况。有限元方法测量结果呈现偏大的趋势,主要与鳍片和母材的根部焊接出现附加热阻有关。     

冰蓄冷技术相关固液相变传热现象的研究进展

列举了与常规冰蓄冷技术相关的传热问题，综述了冰－水固液相变导热控制、导热对流耦合控制下圆管外和球内固液相变传热现象的研究进展情况，以及在冰－水固液相交换热实验研究中所采用的实验方法．     

相变平板简化热容热阻动态模型

建立了相变平板一维一阶(2R1C)、二阶(4R2C)与三阶(6R3C)热容热阻简化动态模型,利用遗传算法对简化模型的RC参数进行辨识。通过模拟,对不同简化模型的准确性与适用性进行了对比。结果表明,在保证准确性的前提下,4R2C简化模型所需辨识参数较少,适用性更好;与数值模型结果相比,采用4R2C简化模型在不同边界条件下模拟得到相变平板表面温度平均温差均小于0.3℃,通过左、右表面热流平均相对误差分别为10%与5%左右,表明4R2C简化模型在不同边界条件下仍具有很好的准确性与适用性。简化模型的计算时间小于数值模型计算时间的0.1%,计算效率明显提高。     

传热学中的有限元法数值分析

热分析在许多工程应用中扮演着重要角色,有限元法是热分析中常用、高效的数值分析方法,利用有限元法可以求解传热学中部件、管路的温度分布及其它参数．     

纳米技术在相变储热领域的应用

将纳米技术,尤其是纳米材料制备技术应用于相变储热领域,可以得到纳米胶囊相变材料、纳米复合相变材料以及纳米高温相变材料。纳米级相变材料的开发将拓宽相变储热技术的应用领域。本文综述了纳米胶囊相变材料、纳米复合相变材料和纳米高温相变材料的研究进展,介绍了纳米相变材料的应用。     

等效梁柱法计算钢筋混凝土拱承载力

为计算钢筋混凝土拱的承载力,通过将钢筋混凝土拱等效成相应长度的偏压柱,然后按偏压柱的公式进行承载力计算.对中国规范、美国规范、日本规范中拱圈计算长度取值方法进行比较,结合所收集的55座钢筋混凝土拱桥资料,发现在常用的矢跨比范围内,三个规范的拱圈计算长度取值基本一致.为验证拱圈计算长度取值的合理性,分别采用经过试验验证的有限元法和等效梁柱法,对一座钢筋混凝土拱桥主拱的承载力进行计算,并进行参数分析,发现等效梁柱法的计算结果均低于有限元法的计算结果,偏于安全.     

附加相变微胶囊多孔织物热湿传递模型研究

为了考察附加相变微胶囊对织物内热湿传递的影响,发展了一个新的含有相变材料的织物热湿耦合模型.模型考虑了相交区间对相变及传热过程的影响及加热/冷却率对相变材料特征温度和相变热的影响,同时也考虑到纤维对蒸气的吸附/解吸现象引起的热湿耦合作用.使用等效热容法对相变微胶囊的相变过程进行了模拟,并用控制体积法对方程进行了离散求解.计算结果与实验观测一致,表明该模型可以用来预测含有相变微胶囊织物内的热湿传递过程.     

管壳式相变蓄冷单元传热肋片拓扑优化设计

针对管壳式相变蓄冷单元传热肋片结构设计固化,概念设计缺乏理论指导,强化换热效果有限等问题,基于拓扑优化理论,构建二维管壳式相变蓄冷单元的物理模型并进行有限元分析;选取最终时刻平均温度为目标函数,以肋片材料体积占比为约束条件构建管壳式相变蓄冷单元二维肋片拓扑优化模型;对模型进行特征求解得到肋片清晰的拓扑轮廓以及动态演化特性。在上述研究基础上,进一步分析了不同肋片体积占比下所得优化拓扑构型的异同,得出20%的体积占比是综合考虑优化效果和成本的较优值。对比相同肋片体积分数下直肋单元与拓扑优化肋单元的蓄冷特性,结果发现,采用拓扑优化肋片的蓄冷单元中蓄冷速率较直肋提高了41.7%,最终时刻设计域的平均温度较直肋降低了3℃左右,从而验证了拓扑优化在相变蓄冷单元传热结构优化方面的优势。     

相变材料蓄冷球蓄冷过程的研究

采用了焓法模型对一种新型的相变材料在球内的凝结过程中进行了数值求解，得到了在第一类边界条件下相变时间与球径和传热温差的关系，以及相变界面位置变化与相变时间的关系等结果。该结论可以指导各种蓄冷器的设计和系统的蓄冷控制。