全氢罩式退火炉退火热过程的研究(Ⅰ)--数学模型及其实测验证

分析了全氢罩式退火炉退火工艺过程的传热特点,建立了以板卷温度计算为核心的退火热过程数学模型,通过模拟计算得到了钢卷退火曲线,并与实测值进行了对比验证.结果表明,该数学模型合理、可靠.     

全氢罩式退火炉退火热过程的研究（I）——数学模型及其实测验证

分析了全氢罩式退火炉退火工艺过程的传热特点，建立了以板卷温度计算为核心的退火热过程数学模型，通过模拟计算得到了钢卷退火曲线，并与实测值进行了对比验证．结果表明，该数学模型合理、可靠．     

罩式退火炉温控系统的神经网络PID预测控制

罩式退火炉温控系统是一类具有大滞后及模型慢时变系统,采用传统控制方法其效果并不理想.因此,将神经网络PID预测控制思想应用于罩式退火炉温控系统,利用灰色预测模型与四阶龙格库塔法相结合对罩式退火炉温控系统的行为进行预测,同时结合神经网络PID控制器克服预测误差、系统干扰等不确定因素带来的影响,提高系统的自适应性.仿真结果表明,系统运行平稳,受不确定因素的影响较小,对罩式退火炉温控系统具有良好的控制效果.     

基于儿童行人头部保护的发动机罩设计分析

为了改善被研究车辆的儿童行人保护性能,建立了儿童头锤冲击汽车前部结构的有限元模型,并采用同类车型试验数据验证了模型的有效性.研究了同样结构下低碳钢和铝合金发动机罩的行人保护性能,并针对儿童行人头部保护设计了波浪式内板和夹层铝合金2种不同结构的发动机罩.为了增加发动机罩的吸能特性和降低头部损伤相关的加速度参数值,研究了发动机罩边缘和翼子板间的吸能结构.结果表明:设计的新型发动机罩使整个发动机罩的刚度分布更加均匀,能在儿童行人头部的碰撞区域有效地减小儿童行人头部损伤风险;这2种结构在具有原发动机罩模型相当的静态刚度的同时,提高了发动机罩的侧向弯曲和扭转刚度.     

压铸铝、镁合金缸盖罩NVH性能对比

对新型镁合金材料AZ91D在缸盖罩轻量化设计中的NVH性能进行了研究,采用有限元和边界元的方法对缸盖罩材料替代前后的NVH特性进行了对比分析.结果表明,原铝合金缸盖罩材料替换为镁合金后,结构各阶固有频率和刚度略有下降,但是由于镁合金结构具有良好的阻尼特性,缸盖罩结构表面振动响应明显变弱,表面辐射噪声得到了抑制.同时对仿真结果进行了相关试验验证.     

风冷汽油机热载荷分析及喇叭型导流罩的影响研究

为了深入分析热载荷对风冷发动机运行稳定性的影响，通过CONVERGE仿真软件对某四冲程风冷式汽油发动机缸内燃烧过程进行数值模拟计算，获得了完整的缸内燃气侧热边界条件。基于FLUENT仿真软件，建立发动机热流固耦合稳态传热仿真模型，获得了燃气侧不均匀热载荷与机体外复杂空气流动共同作用下的发动机热载荷分布，并通过台架实验验证了稳态传热仿真的准确性。设计喇叭型结构导流罩，分析了导流罩收缩比对导流罩性能的影响，改善发动机的冷却效果。结果表明：发动机稳态传热仿真与台架测试最大误差为3.12%,仿真模型具有较高的准确性；发动机机体最高温度为655 K,出现在排气道端口处位置；随着导流罩收缩比的减小，发动机冷却散热性能增强，收缩比λ为1.94时，冷却强化效果最好，机体最高温度降低8.8 K。研究对风冷汽油机的冷却系统设计及优化具有一定的指导意义。     

风量罩测量球形喷口的模型优化与数值模拟研究

为了探究球形喷口风量测量的精确度,建立了风量罩测量球形喷口的物理模型,采用CFD(computational fluid dynamics)方法对模型仿真,结合罩内的速度分布、压力分布以及相对误差指标对风量测量的精确度进行分析与评价,并通过正交试验的方法对风量罩结构进行优化设计以提高测量球形喷口风量的精确度。结果表明:采用现有风量罩测量■250球形喷口风量的相对误差为58%左右,测量误差主要源于现有罩体结构与测量风口不匹配,气流在测量位置上分布不均匀;通过正交试验对罩体结构优化,优化后的风量罩测量相对误差为0. 12%,罩体结构对球形喷口风量测量的影响已基本消除。     

基于有限元法的轿车发动机罩板轻量化设计

以某型多功能乘用车为对象，结合材料替换与结构改进对该车的发动机罩内、外板进行轻量化设计，同时解决了实车碰撞试验中发动机罩铰链发生断裂的问题．轻量化设计的发动机罩板满足了静态刚度设计要求及整车耐撞安全性能，验证了轻量化方案的可行性．发动机罩内、外板的减重效果分别为46．38%和50．18％．     

基于环冷机集热罩的烧结矿余热回收优化

利用仿真实验方法,对烧结矿料层孔隙率、颗粒粒径、烧结矿初始温度、料层高度、冷却空气入口温度、冷却空气入口风速等因素对集热罩内热烟气平均温度的影响进行分析.对各个影响因素进行仿真实验并将仿真结果进行曲线拟合,得到其与集热罩内烟气平均温度的拟合曲线.利用待定系数法和各个因素的幂函数构造线性函数组合,得到其函数关系式,利用此关系式可以对热烟气平均温度进行预测;将其与测试数据对比,其误差小于8%.利用此关系式对传统集热罩布置方式进行分析,针对其不合理性,提出了优化的集热罩恒温布置方式.     

柴油机缸盖罩隔声性能与透射噪声

以某柴油机缸盖罩为例,研究了柴油机薄壁件的隔声性能与透射噪声.采用结构-声耦合分析法对柴油机缸盖罩的隔声量进行了计算,并通过隔声性能试验验证了计算结果.设计了提取缸盖罩内部声场声压级的四负载法试验,并将结果施加到结构-声耦合计算模型中,计算了缸盖罩在发动机1,000,r/min、2,000,r/min和3,400,r/min全负荷工况下的透射噪声.研究发现,缸盖罩透射声功率主要分布在低频及隔声性能较差的高频范围;透射噪声在柴油机薄壁件辐射噪声中所占比重较大,对薄壁件辐射噪声进行预测和声学优化时,不能忽略透射噪声.     

基于SystemC的罩式炉退火车间离散事件仿真模型

罩式炉退火车间的调度过程是一个典型的多机、多阶段、多约束、有重入的流水车间并行作业调度问题,难于解析建模.考虑SystemC解决大规模集成电路硬件建模问题的优势,分析退火工艺流程,采用平台映射的思想将罩式炉退火车间生产过程映射到SystemC上进行描述,结合离散事件仿真技术建立了基于SystemC的罩式炉退火车间离散事件仿真模型.该模型能快速有效地对退火过程任意初始状态进行模拟,实现方法容易、程序简洁、运行速度快、可读性强,为生产作业调度提供了决策支持.通过实例验证了基于SystemC的建模方法解决离散事件仿真问题的正确性和有效性.     

全氢罩式退火炉退火热过程的研究(Ⅱ) --对流换热系数和钢卷径向等效导热系数的分析

介绍影响全氢罩式退火炉内换热的两个重要参数——对流换热系数和钢卷径向等效导热系数，详尽分析了两个参数的影响因素，并对比了氮气和氢气气氛下两参数的不同，从而在机理上阐明了全氢罩式炉相对传统混氢罩式炉的优越性，为优化炉内换热提供了理论的依据。     

侧喷加热铝材退火炉内流场与温度场数值模拟

采用热传导模拟实验研究铝卷层与层之间接触热阻对铝材退火的影响。根据实验结果分析,改变现有径向加热铝材退火炉内循环空气的流动方向,采用轴向对流换热方式,设计侧喷加热铝材退火炉,建立侧喷加热铝材退火炉三维仿真模型。利用CFD软件FLUENT,采用标准k-ε湍流模型,对侧喷加热铝材退火炉内气体流动和传热问题进行数值模拟研究。研究结果表明:与径向传热方式相比,轴向传热方式退火速度快,铝卷芯部与外部表面之间的温差小;侧喷加热铝材退火炉内气体流动顺畅,对流换热均匀,炉温温差控制在-1～1K,满足退火工艺对炉温均匀性的要求。     

三维数值流形法覆盖系统并行分区生成算法

三维数值流形方法（three dimensional numerical manifold method,3D-NMM）是岩土工程数值模拟中强大的数值方法之一。但一直存在接触判断困难、计算处理数据量大,效率低等问题。将并行计算技术应用于三维数值流形方法覆盖系统生成可以有效提升其覆盖系统的生成效率。详细研究了并行编程模式下三维数值流形法覆盖系统的生成算法。基于MPI分布式内存编程原理,将分区覆盖生成作为三维数值流形法并行覆盖生成基本思路。先采用规则粗六面体网格覆盖问题域,并利用Metis划分网格形成负载基本均衡的子区域,在原有串行算法的基础上设计了子区域覆盖系统的生成算法。并基于分布式内存存储模式下不同区域间数据传递需求,对本并行算法建立了界面信息传递算法,用以并行计算过程不同区域间中数据交流。最后,使用C++开发了基于布尔运算的三维数值流形单元及覆盖系统并行生成算法。算例表明此并行覆盖系统生成算法可有效提高三维数值流形法覆盖系统的生成效率及其应用规模     

热流密度比对环形窄缝通道内单相水换热特性的影响

对双面加热环形窄缝通道内单相水处于充分发展流动情况下的对流换热特性进行了数值计算．计算结果表明，环形通道内、外壁加热热流密度比的不同，对环形通道内、外壁与单相水的对流换热特性有着显著的影响．当内、外壁加热热流密度比较小时，内壁的换热强于外壁，随着内、外壁加热热流密度比的增大，外壁的换热得到增强．但是，当内、外壁加热热流密度比增加到一定程度时，外壁的对流换热特性将超过内壁的对流换热特性．此外，环缝间隙的减小将导致环形通道的换热性能下降．     

冷卷热处理生产调度模型的启发式算法

针对某钢铁公司冷轧厂热处理车间冷卷热处理生产调度中车间大、炉区小的实际状况,建立了以热罩和冷罩为机器,冷卷为工件的一类不允许等待的混合流水车间排序模型．利用参数排序策略,实现炉区之间冷卷的重新分配;利用值排序策略,确定新的热处理顺序,使得所有冷卷最长热处理时间最短．在此基础上开发的冷卷热处理生产调度系统正在冷轧厂试运行,目前系统运行稳定、速度较快、功能较强,预计每年可创直接经济效益5000多万元．     

基于太阳能发电的空气源热泵供热系统研究

提出了太阳能发电与市电互补的空气源热泵供热系,结合某处办公建筑,给出了其空气源热泵供热系的设计方案,搭建了实际的空气源热泵供热系统。对太阳能发电与市电互补的空气源热泵供热系统进行了实验研究,结果表明当光伏电源与市电切换时,负载电压与电流波形畸变率较小,系统能够平稳运行。对整个冬季的蓄水箱水温、供暖房间空气温度、系统耗电量等参数进行测试,与传统供热方式比较,系统的经济性显著提高。     

一种面向热设计的反馈-模糊推理全局算法

针对常规模糊推理算法无法有效求解具有复杂或未知传热规律的传热学反问题,提出一种反馈-模糊推理全局算法.基于模糊推理的基本流程,将变论域方法、反馈思想和模拟退火算法结合起来,通过反馈单元降低模糊规则对传热规律的依赖,并通过模拟退火单元防止陷入局部最优.采用此方法对风冷散热器翅片的几何结构设计问题进行求解,并与常规模糊推理算法和模拟退火算法结果进行对比.同时,对不同初始值、不同输入误差下反馈-模糊推理全局算法的计算结果进行验证和对比.结果表明,该算法可以解决传热学规律复杂或未知的传热学反问题,计算结果不受初始值影响.该算法在解决此类问题时拥有良好的鲁棒性和抗不适定性,可以为反问题、结构设计和优化提供参考.     

螺旋槽纹管管内紊流流动与换热数值研究

系统地研究管内径Di,节距P,槽深e,槽宽B,螺旋角β和头数N等各因素对管内流动和换热的影响及管内各种不同工质的换热和流动情况,以优化螺旋槽纹管的管型结构参数,完全依靠实验很难达到此目的,因此有必要用数值模拟的方法来研究。本文对前人在单头和多头螺旋槽纹管管内紊流流动与换热的数值研究中,所采用的方法、模型、网格的划分以及计算结果做了简要的介绍,并认为采用周期性充分发展换热的概念,螺旋坐标变换的方法,修正的K-ε模型与应用其他计算方法是解决该问题的关键。