烧结环冷机分层布料的数值模拟与优化

基于局部非热平衡换热理论,建立多孔介质内气体-颗粒两相非平衡换热的能量双方程模型,并通过计算流体动力学软件(FLUENT)和自编程序的结合,对三维环冷机内的换热过程进行仿真计算,研究环冷机内各层物料粒径对换热的影响.研究结果表明,采用分层布料工艺,将大粒径物料分布于环冷机底层,小粒径物料分布于中层,可以增加约14％的余热利用量,且有助于实现环冷机内温度场分布的均匀性,研究结果对环冷机分层布料以及余热利用具有参考作用.     

固体表面激光加工熔池特性的数值分析

通过引入液相分数标量描述界面熔融区,能量方程中将潜热转换为热焓源项,而动量方程则引入‘Darcy‘源项,由此建立统一的液和固相控制方程,实现在固定网格下求解具有移动界面的熔化和凝固过程.应用该模型详细分析不锈钢表面激光加工过程热传导、Marangoni和热浮力三种换热机制对熔化过程和熔池形状的影响.     

固体表面激光加工熔池特性的数值分析

通过引入液相分数标量描述界面熔融区,能量方程中将潜热转换为热焓源项,而动量方程则引入‘Darcy’源项,由此建立统一的液和固相控制方程,实现在固定网格下求解具有移动界面的熔化和凝固过程．应用该模型详细分析不锈钢表面激光加工过程热传导、Marangoni和热浮力三种换热机制对熔化过程和熔池形状的影响．     

高温烧结矿气-固换热过程数值模拟及参数分析

在详细分析了高温烧结矿冷却过程传热机理的基础上,根据能量守恒定律建立了高温烧结矿气--固换热过程的一维非稳态热过程数学模型,并利用现场实测数据对所建立的数学模型进行了验证.结果表明:所建立的数学模型是正确可信的.在此基础上,重点研究了冷风风速和台车移动速度等主要热工参数对环冷机内冷却过程的影响,并针对某环冷机的实际生产情况提出了具体的操作建议.     

基于节点群整合方法的航天器热网络模型修正技术

根据航天器节点热网络方程的组成,结合实际机构的工程特点,建立了节点群参数化热网络整合方程,提出以此为基础的航天器热网络模型修正技术.基于原型热试验数据和导热基本原理的温度外推计算公式,可用来确定无测点的节点温度,解决航天器热试验温度测点不足,致模型修正工作无法付诸实施的难题.利用热网络修正模型,可以得到误差在工程许可范围的计算结果.     

低温管路预冷过程两相流动与换热计算研究

为揭示低温流体预冷管路过程中两相流动与换热特性,采用准稳态方法建立了低温管路预冷计算模型。该模型采用有限容积法来求解管内流体流动与换热方程,有限差分法求解管壁一维非稳态导热方程,流体与壁面的换热根据流型来判定选择对应的换热关联式,并对管壁外侧辐射漏热进行线性化离散处理。利用多组实验数据进行模型验证,结果表明模型对预冷时间预测的误差在10%之内。对预冷过程非稳态降温特性及流型与换热特性的计算结果表明:在低温流体预冷管路过程中,大部分换热方式为单相气强制对流和膜态沸腾,约占总预冷时间的95%,总换热量的75%,核态和过渡沸腾发生时间较短;预冷过程中存在一个最优质量流速,这既可以缩短预冷时间,同时可以减少推进剂的浪费。     

热网络法预测车内温度的理论和实验研究

为对车内温度水平进行预测,采用热网络法对车辆停车和行驶状态下的车内温度进行计算。太阳辐射是影响车内温度水平的主要因素,而热网络法通过建立和求解节点热平衡方程,获得各节点的温度,尤其适用于以辐射为主的换热问题。车内外的对流换热采用实验关联式进行计算。由热网络法建立的节点热平衡方程组为非线性方程组,采用牛顿迭代法进行了求解。计算结果与实测温度值的比较显示,两者吻合较好,表明热网络法用于车内温度预测的有效性。另外,计算结果也显示车窗玻璃的透射率对车内温度有明显影响,在考虑安全的前提下,选取合适透射率的车窗玻璃材料可起到减少车辆能耗的作用。     

基于Laplace调和方程的网格重构算法

针对三角形网格向四边形网格的转化问题,基于调和方程构建模型梯度场,追踪表面流线,实现了参数化网格重构。首先,建立了基于离散Laplace方程的三角网格梯度场理论模型、数据结构模型和稀疏矩阵求解方案;其次,提出了局部坐标变换和参数方程相结合求解流线节点的统一算法,并针对流线跟踪无交点、有多个交点等特殊情况,提出了梯度收敛、最短距离和参数极值等优选策略;最后,通过模型实验验证了算法。结果表明,流线网格具有等参、闭合特点,复杂模型网格划分没有歧义,而且网格质量随网格密度增加而提高。因此,相对于传统几何重构算法,数学方法对网格重构表达具有鲁棒性和唯一性,且应用场景更广泛。     

环冷机偏析布料研究

以提高环冷机的余热利用量为目标,对环冷机的布料工艺进行优化研究,并研制实现新型布料工艺的设备。基于多孔介质模型和局部非热平衡双能量方程模型建立环冷机内烧结矿冷却过程的仿真模型,利用该仿真模型对环冷机不同分层布料工况下烧结矿冷却过程进行数值仿真试验研究。研究结果表明:按粒径由料面至底部为"中—小—大"分布的工况余热利用量最大,比常规工况提高14.05%。以此工况条件下台车内料层分布状态为理想目标布料状态,着手进行偏析布料斗的设计研发,并且对研制的偏析布料斗进行半工业化试验研究。偏析布料斗在环冷机布料过程中具有较好的偏析布料效果,并且偏析布料状态为理想目标布料状态。     

三流体分离型热管换热器的传热分析

提出一个三流体分离型热管换热器的传热分析模型。通过传热分析，得到一个基本温度传递距阵方程，该方程可用于预测这种换热器的顺流、逆流换热以及两种冷（热）流体对一种热（冷）流体换热性能，最后，通过对一个实际工程的计算表明，所提模型是可靠的。     

提升源网荷储多元协同的虚拟化网格划分方法

为减少分布式源荷双侧随机性及时序不匹配对配电系统经济运行的影响，提升区域内源网荷储多元功率互补协同，促进可再生能源就地消纳能力，提出一种全面兼顾分布式电源消纳、负荷需求响应、储能支撑及网络拓扑多元协同的配电网虚拟化网格划分方法。通过图论搜索算法遍历虚拟网格内所有节点信息，充分依托负荷需求响应节点、分布式电源节点以及储能节点建立虚拟网格信息优化模型。引入二阶锥规划松弛电压、电流辅助变量，获得优化后的网络潮流分布。考虑虚拟网格通信成本，兼顾虚拟网格供电率、虚拟网格间功率交互以及虚拟网格节点控制维度，建立了虚拟网格分区划分目标函数模型，提出虚拟网格分区划分策略。以IEEE33节点系统为案例，对所提出的虚拟化网格分区划分策略进行验证，结果表明虚拟网格分区划分方法可提高源荷匹配度、虚拟网格供电率以及经济性。     

水泥熟料堆积体渗流换热的管道等效模型研究

本文将管道流动换热理论与多孔介质达西渗流理论结合,建立了具有多孔介质特性的熟料颗粒堆积体渗流换热的等效管道换热物理模型,推导了熟料颗粒堆积体的多孔介质参数与等效管道参数的对应关系,并通过数值仿真计算,给出了等效管道模型的管直径、管内气体流速、管数量随熟料颗粒直径与熟料单元体孔隙率的变化曲线,为堆积颗粒多孔介质的简化提供了理论方法与等效数据。     

基于边折叠网格简化的三维形状变形

提出一种基于边折叠网格简化的交互武三维形状变形算法.通过折叠三角形网格的边来提取原始三维模型中的形体关键特征点生成简化模型,以交互方式对三维模型添加固定、移动等位置约束,建立并求解非线性优化方程,获得简化模型上各关键点仿射变换的最优值.然后基于关键点的仿射变换,计算原始模型中各节点的变形映射.实例表明边折叠网格简化可有...     

平面外弯矩作用下T形圆管节点热点应力分布

确定钢管相贯节点热点应力沿相贯焊缝的分布情况是计算热点应力极值的基础.对平面外弯矩作用下的T形圆管相贯节点焊缝处热点应力分布开展研究,并提出了其应力分布曲线方程.利用径向拉伸法建立了T形圆钢管相贯节点的有限元网格模型,对焊趾处热点应力分布的计算结果进行了可靠性分析,并将三种不同密度网格模型的应力分析结果进行对比.结果表...     

结晶器内连铸坯凝固过程的有限元数值模拟

建立了结晶器内连铸坯凝固过程的有限元数学模型，在坯壳面表面边界条件中引入与气隙相关的传热模型修正平均热流量方程，研究了铸坯角部气隙对坯壳凝固行为的影响，模拟结果表明，铸坯角部形成的气隙流量显著地长低了坯壳表面的换热，使得铸坯偏角区成的为热节区，此热节区是铸坯凹陷，裂纹等缺陷乃至漏钢事故发生的诱因。     

凝汽器壳侧换热特性影响因素研究

影响电站凝汽器换热的因素有多种,研究这些影响因素有利于提高凝汽器换热性能。建立凝汽器壳侧流体流动与换热带有多孔介质概念的准三维数值模型,使用数值模型模拟实验凝汽器内部换热特性。在实验中,考虑冷却水入口质量流量、入口温度、蒸汽负荷、漏空气量对换热特性的影响;同样研究了湍流黏度、网格数对计算结果的影响。凝汽器入口参数直接影响凝汽器换热特性,漏空气量增大传热热阻,增大传热端差,降低传热系数;湍流黏度取值不同对数值结果有一定的影响;网格数对凝汽器实时仿真影响很大。     

单台换热器最佳换热面积计算方法

本文给出了利用换热设备进行热回收之经济效果数学模型,建立了利用解析法求解满足热平衡方程与传热方程约束之单台换热设备最佳换热面积方法,给出了使用FX-502P可编程序计算器进行求解之计算方法与程序。     

用相场方法模拟纯物质在过冷状态下的二维枝晶生长

通过相场理论建立了纯物质镍在过冷溶液中枝晶生长的相场模型．把相场方程和温度场方程进行耦合，建立了相对应的相场模型．该模型以熵增加函数为基础，通过熵增加函数推导出热力学一致性的相场控制方程．利用上述的模型和方法在计算机上编制二维组织凝固模拟程序得出结论：网格精度影响模拟过程的精确度；各向异性强度影响枝晶尖端生长速度。     

地下换热器结构热形变实验与数值模拟研究

针对地下换热器结构热形变开展数值模拟分析和实验研究,利用有限元法对竖直式换热管进行热应变和热形变数值计算,并结合实验验证数值方法的有效性.提出地下换热器结构的热形变、热应变计算方法,通过材料本构方程描述和几何模型建立,并着重研究具有初始弯曲形态换热管的热形变规律,以及对回填材料接触面的热挤压作用,得到了回填材料接触面特征边位移变化规律以及横断面上的塑性应变分布,为进一步探究回填材料接触面的热隙现象和分析换热衰减失效性奠定基础.     

GTA焊接熔池特性的数值模拟

以GTA焊接熔池为研究对象,建立了304不锈钢材料的移动GTA焊接过程的数学模型,模型中考虑了电磁力、浮力和表面张力.利用大型通用商业软件Phoenics3.4进行数值模拟.通过引入液相分数标量描述界面熔融区,能量方程中将潜热转换为热焓源项,而动量方程则引入Darcy源项,由此建立统一的液固相控制方程,实现在固定网格下求解具有移动界面的熔化和凝固过程.应用该模型计算了不锈钢GTA焊接过程中的熔池形状、工件的温度场和熔池的流场,熔池形状计算结果与实际焊接结果吻合.