The optimization model of the heat conduction structure

An optimization model considering a novel thermal performance index to be the objective function is proposed for minimizing the highest temperature in this paper. Firstly, the performance of the conventional heat conduction optimization model, with the dissipation of heat transport potential capacity as the objective function, is evaluated by a one-dimensional heat conduction problem in a planar plate exchanger. Then, a new thermal performance index, named the geometric average temperature, is introduced. The new heat con- duction optimization model, with the geometric average temperature as the objective function, is developed and the corresponding finite element formula is presented. The results show that the geometric average temperature is an ideal thermal performance index and the solution of the new model is close to the theoretical optimal solution.     

Least dissipation principle of heat transport potential capacity and its application in heat conduction optimization

In the viewpoint of heat transfer,heat transport potential capacity and its dissipation are defined based on the essence of heat transport phenomenon,Rspectively,their physical menings are the overall heat transfer capability and the dissipation rate of the heat transfer capacity.Then the least dissipation principle of heat transport potential cpacity is presented to enhance the heat conduction efficiency in the heat conduction optimization .The principle is, for a conduction process with the constant integral of the thermal conductivity over the region ,the optimal distribution of thermal conductivity,which corresponds to the highest heat conduction efficiency ,is characterized by the least dissipation of heat transport potential capacity .Finally the principle is applied to some cases in heat conduction optimization.     

Least dissipation principle of heat transport potential capacity and its application in heat conduction optimization

The heat conduction following the Fourier law widely exists in nature and engineering. Usually, the thermal resistance is applied to evaluating the perform-ance of the heat conduction, i.e. the less resistance corre-sponds to the better performance. Therefore, the heat conduction is often enhanced by means of using high conductivity materials or reducing the thermal contact resistance. The more general performance criterion is the heat duty for the given temperature difference DT, or the temp…     

基于工程模型的换热器稳健性优化设计

针对换热器工艺操作参数在有限范围内浮动时质量特性仍在允许范围内的问题,提出了基于工程模型法的管壳式换热器稳健性设计原理;考虑进口流量和进口温度等参数浮动情况下,建立了以面积裕量值为约束条件,以出口温度平均质量损失最小为目标函数的换热器稳健性优化设计模型;利用Matlab优化工具箱编制了优化设计程序;数值算例所得优化方案的出口温度平均质量损失优于原方案,且其管子总质量也比原方案减少27.9%.研究结果表明这种方法对于管壳式换热器设计具有一定的可行性.     

三种常用换热器的比较

文中对管壳式换热器、板式换热器和板壳式换热器从结构和性能方面进行了简单比较,结果表明：板壳式换热器结合了管壳式换热器高温高压和板式换热器结构紧凑及传热系数高等优点,更具应用前景。     

管壳式换热器最佳换热面积的计算

介绍了两种工作条件下管壳式换热器最佳换热面积的计算方法 ,建立了相应的数学模型 ,并给出逆流式换热器最佳换热面积的解     

围护结构瞬态导热问题的传递函数模型

在复合平壁瞬态导热传递函数模型的基础上,通过热平衡原理建立了围护结构瞬态导热的传递函数模型。围护结构的传递函数由组成围护结构的各壁面的传递函数合成,为了保证全盛过程的稳定性,提出了一种改进的优势特征根法,实例计算效果良好。     

粉粒体在振动移动波面板换热器中能量方程的研究

应用流体中的湍流理论，修正了粉粒体在振动移动波面板换热器中的能量方程。用能量方程解释了振动移动床传热效果优良的原因，并通过实验结果加以验证。这些研究结果为粉粒体波面板换热器强化传热的研究与开发提供了理论基础。     

基于支持向量机的导热反问题研究

将支持向量机(Support Vector Machine,SVM)技术应用于导热反问题的求解,通过支持向量机和导热正问题的结合实现了导热反问题的求解.从理论上分析了方法的可行性,并且将本文提出方法的计算结果和现有方法的仿真结果进行了比较,比较结果显示了该方法的优越性.本文提出的算法为导热反问题的求解提出了新的途径.     

边界变温时梯度板稳态热传导及影响因素

为了研究边界变温时功能梯度板的二维稳态热传导及梯度参数 γ的影响,基于该板的二维稳态热传导基本方程,假设热导率沿板高呈指数函数形式分布,用分离变量法和三角函数正交性,导出三边界恒温与上边界变温时该板的二维稳态温度场的解析解,与有限元解对比可知,2种方法结果一致。结果显示：上边界线性热载时,板内温度场分布无对称性;上边界正弦热载时,板内温度场分布对称于过形心的y轴;随着γ的增大,板内高温区不断向两侧和下侧扩展。因此,可选择适合的梯度参数和边界不同变温来满足设计、应用和热应力分析的需要,所获得的解析解可作为检验其他近似方法的参考标准。     

折流板结构对管壳式换热器壳程流动与传热的影响

利用F luent软件,对弓形折流板换热器和连续螺旋折流板换热器壳程的流场、流动阻力和换热进行了数值模拟分析,并对计算结果进行了实验验证.结果表明,弓形折流板换热器壳程存在明显的流动滞流区,螺旋折流板换热器中的流场分布则比较均匀.在相同的流量条件下,螺旋折流板换热器壳程的流动压降大约只有弓形折流板换热器的32%,换热能力则略低于弓形折流板换热器,但单位压降下的换热系数有很大的提高,大约是弓形折流板换热器的1.3倍.数值计算结果与实验值符合良好,说明采用的数学模型是合理的,较真实地反映了换热器的实际情况.     

冻结壁温度场模型试验及其导热系数反分析

冻土导热系数是计算冻结壁温度场的重要参数，本文根据冻结壁温度场物理模型试验的结果，建立非线性多维导热系数反分析的数学模型，采用选择法和有限元法，反分析冻结壁整体导热系数，为冻结壁温度场数值分析和冻结壁厚度的设计计算提供参考。     

场协同下板翅式换热器效率的研究

在对板翅式换热器的传热与流动进行分析的基础上,对Prasad的模型进行了改进,通过数值计算得到了温度场分布.在错流情况下与试验结果进行了比较,二者比较相符.利用场协同原理,研究了不同的流道布置下板翅式换热器的温差均匀性因子,结果表明:不同的流体组织结构的变化,使得换热器的速度场和温差场的协同性不同,直接带来温差均匀性因子不同,从而导致换热器的换热性能的改善或恶化.     

换热边界下变物性梯度功能材料板稳态热传导分析

用有限元法分析了由ZrO2和Ti 6Al 4V组成的变物性梯度功能材料板在对流换热边界条件下的非线性稳态热传导问题,检验了方法的正确性,给出了对流换热边界下的稳态温度场分布,并与不考虑变物性时的结果进行了比较.结果表明:在精确计算稳态温度场分布时,变物性是影响梯度功能材料板的稳态温度场的最重要因素之一.此外,材料组分的分布形状系数M、环境介质温度、对流换热系数和孔隙度P的变化对变物性梯度功能材料板的稳态温度场分布均有明显的影响.此结果为材料设计和进一步的热应力分析提供了准确的计算依据.图7,参6.     

对非线性热传导方程行波解的推广

将非线性热传导方程的行波解推广到了耦合的热传导方程组和广义热传导方程的行波解,其方法主要是利用Riccati方程和Mathematica工具．从而将非线性热传导方程的行波解大大推进了一步．广义热传导方程中的r只要是不等于零就行．同时也推广了行波解的种类,即a≠0时的情形．因此这个结果更具有一般性。     

基于传热反问题的高炉炉衬单层侵蚀模型

基于传热反问题,建立了高炉炉衬侵蚀过程的数学模型,确定了模型的边界条件,并采用共轭梯度法将反问题分解为三个问题:正问题、灵敏度问题和伴随问题进行求解.通过不同形状函数的反演结果证明了其可行性,并分别研究初始猜测形状曲线、测点数等对反演结果的影响.研究结果表明,初始猜测曲线的选取对反演结果影响很小,充分说明该方法不受初始猜测曲线的限制,具有较好的通用性.而测点数的选取对反演结果有一定的影响,测点数越多,曲线特征被捕捉的越好.但在保证得到曲线特征的前提下,较少的测点数也能得到比较满意的反演结果,平均相对误差控制在3％以内.     

SPH原理、发展现状及热传导问题模型

对光滑粒子流体动力学方法（smoothed particle hydrodynamics,SPH）的基本技术原理及发展现状进行了综述,利用SPH方法对两个典型二维非线性动力学算例进行了数值模拟。同时,利用国外学者提出的方法初步探索了有关热传导问题的SPH模型。     

湍流模型在折流板换热器壳侧结构优化中的应用

研究不同湍流模型在换热器流场和传热计算中的适用性,分别采用Spalart-Allmaras湍流模型、标准k-ε湍流模型和可实现k-ε湍流模型计算换热器在不同入口速度下的出口温度、换热系数等参数.将3种湍流模型的CFD计算结果与Bell-Delaware理论计算值进行对比可知,Spalart-Allmaras湍流模型的换热器性能数值计算存在明显缺陷,可实现k-ε湍流模型的换热器CFD较其他两种湍流模型的更为适用.将适用性较好的可实现k-ε湍流模型进行CFD数值模拟,模拟结果表明挡切率为25%时换热器性能最佳.     

地下水渗流对土壤耦合热泵换热器传热的影响

针对国内外关于土壤耦合热泵的传热模型及其计算方法,未考虑地下水渗流的影响的问题,应用地下水渗流理论和传热学理论,建立了考虑热传导和地下水渗流共同作用的热渗耦合传热模型,分析了地下水渗流对其传热模型的影响,这为土壤耦合热泵换热器的传热计算和分析提供理论支持。     

平板非稳态导热逆问题的近似解

对一维物体非稳态加热或冷却的表面温度的计算进行了研究，在增加一个参数的基础上，采用积分求解的方法，获得了一个近似解，此解不仅表达式简单，便于应用，而且具有较高的准确度，该表达式还可方便地应用于变异热系数的场合。