颗粒群辐射传热对电弧伏安特性影响的研究

在对颗粒群与电弧相互作用的探究中,颗粒群辐射传热对电弧伏安特性的影响是一个重要方面.以Elenbass-Heller能量方程为基础,建立了圆柱对称电弧等离子体流动传热与颗粒群辐射过程相结合的一维耦合模型,利用P-1辐射模型求解了颗粒群辐射传热方程,探究了石墨颗粒群的辐射对电弧伏安特性产生的影响.结果表明:石墨颗粒群辐射增加了电弧的传热,电弧被"冷却压缩",电弧的电场强度升高;同时电弧通道半径越大,颗粒群辐射对电场强度的影响越显著;颗粒群对氩气电弧等离子体的影响远远高于其对氢气电弧等离子的影响.通过对颗粒辐射的计算分析认为,颗粒群辐射传热主要作用发生在电弧导电通道外侧,在冷壁边缘颗粒群辐射为净吸收,因此减小了电弧向壁面传热.     

流化床辐射换热机理研究

本文通过对高温流化床内辐射传热特点进行分析,提出了颗粒堆积多层反射模型.径与劣质煤流化床锅炉的实验结果相比较,证明该机理模型能有效地计算大颗粒流化床中的辐射分量.     

隐式迭代方法求解颗粒能量方程

设计了一种隐式迭代方法求解颗粒能量方程,采用离散坐标方法计算炉膛内的辐射传热,完整地考虑颗粒能量方程中的辐射项.与常规差分方法的对比表明: 采用隐式迭代方法可以稳定颗粒相的计算,加速颗粒能量方程的收敛速度.为了考察颗粒辐射项对燃烧模拟的影响,分析了计入颗粒辐射项前后颗粒燃烧过程和全场燃烧模拟结果的差别.结果表明: 计入颗粒辐射项后,颗粒的燃尽时间增长,颗粒辐射份额在颗粒燃尽后占颗粒整体传热的50%左右;炉膛火焰峰面等高温区气相温度有所上升,屏区和低温壁面附近的气相温度有所下降. 实验对比表明考虑辐射项后,使得模拟结果向实验值趋近.     

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。     

微重力条件下三维瞬态传热过程的数值分析

研究了微重力条件下固体表面受到外界热辐射作用时的三维瞬态传热过程。气相采用六通量辐射传热模型，通过求解三维非稳态的Ｎａｖｉｅｒ－Ｓｔｏｋｅｓ方程得到气相流场。固相给出了半无限大固体受到热辐射作用时的表面温度精确解。数值计算时，两相进行耦合迭代求解，结果表明，微重力大小对传热和流动过程有显著影响，它决定着热膨胀、自然对流和强迫流动三者对传热过程影响的相对大小。     

应用二维热阻图研究空心节能墙体砌块传热特性

对空心节能墙体砌块，应用二维热阻图改进传统的一维传热估算法求解热阻图中各节点能量方程得出了墙体砌块传热特性。分析墙体黑度ε对传热的影响可知：随ε增大，孔洞中辐射换热作用增强，对流换热减弱，一般材料的墙体砌块辐射换热量和对流换热量与砌块总换热量之比均为35％左右。单排孔砌块的热阻不一定高于无孔砌块的热阻，但两排孔砌块可比无孔砌块节能29％。计算与测试结果的比较表明计算是可靠的。     

燃烧气体产物辐射特性的计算模型

高温高压燃烧设备会产生多种气体,对燃烧过程的传热产生较大影响,随着燃烧室内气体浓度的增加,气体参与辐射的性能增强,因此精确地模拟燃烧中产生的的辐射特性具有很强的现实意义,笔者结合MCZ法,对气体辐射换热的计算作出详细的研究,提出了3种适用不同情况计算模型。     

利用频域有限元法分析内嵌管式辐射地板频域热特性

分析内嵌管式辐射地板的频域热特性,便于进一步了解内嵌管式辐射地板的动态热特征,为辐射地板的系统和控制设计提供重要的参考依据。建立了内嵌管式辐射地板的频域有限元模型,同时采用ANSYS软件建立了内嵌管式辐射地板的时域传热模型,通过2个模型的对比说明了频域有限元模型的准确性。采用频域有限元模型计算并分析了内嵌管式辐射地板的频域热特性。结果表明,在低频区域,地板的频域热响应基本不随频率变化,其传热过程接近于稳态,而在高频区域,地板的频域热响应随频率的变化十分剧烈,地板传热呈现明显的动态特征。当房间内存在较多成分的高频热扰时,关于辐射地板的传热计算应采用动态计算方法。     

循环流化床床层与壁面间传热特性的预测模型

以颗粒絮团更新理论为基础，建立了一个循环流化床床层与壁面间传热特性的预测模型．模型主要由流动和传热两个部分组成．在流动部分中，计算了床层的径向和轴向空隙率分布，颗粒絮团的最大下落速度以及颗粒絮团在壁面的滞留时间；在传热部分中，则将总传热系数分为颗粒对流、颗粒辐射、分散相对流以及分散相辐射四个分量进行叠加．与有关工业锅炉实测结果的对比表明，该模型是有效的     

循环流体床床层与壁面间传热特性的预测模型

以颗粒絮团更新理论为基础，建立了一个循环流化床床层间传热特性的预测模型，模型主要由流动和传热两个部分组成，在流动部分中，计算了床层的径向和轴向空隙率分布，颗粒絮团的最大下落速度以及颗粒絮团在壁面的滞留时间；在传热部分中，则将总传热系数为颗粒对流，颗粒辐射，分散相对流以及分散相辐射四个分量进行叠加，与有关工业锅炉实测结果的对比表明，该模型是有效的。     

辐射-导热耦合换热边界元算法

本文提出了一种求解辐射-导热耦合换热问题的边界单元算法(BEM),该方法将两种传热方式通过辐射热源耦合起来.首先,采用BEM对辐射传热方程、辐射热源方程和含有辐射热源的热传导方程进行离散;其次,利用辐射传热方程消除辐射热源方程中的辐射热流项;然后,根据Stefan-Boltzmann定律形成含有温度四次方以及热流密度表示的非线性代数方程组.出现在所有积分方程中的域积分由径向积分法转换成边界积分,形成了对于参与性介质问题也只需在边界上划分单元的纯边界元算法.最后,用Newton-Raphson迭代法对方程组进行求解.提供的数值算例将表明本文所介绍方法的正确性与有效性.     

液体火箭发动机燃烧室液膜冷却数值研究

对液体火箭发动机燃烧室中的液膜冷却进行了数值模拟．采用有限容积法对燃气和液膜控制方程同时进行求解，对燃气和液膜分别采用标准k-ε模型和修正的Van Driest模型描述其湍流流动．燃气的辐射传热采用热流模型计算，同时对液膜干涸点下游的流动与传热进行了模拟．详细研究了气液界面上质量、动量和热量的传输特性，发现当壁面绝热时，燃气对流传热和液膜蒸发所吸收的汽化潜热在界面热量传递中起主导作用，但燃气的辐射传热和液膜显热不能被忽略．同时，分析了各种因素对液膜长度的影响，计算结果与实验符合良好，对工程实践有指导意义．     

流化床内煤燃烧的传热过程DEM数值模拟

采用离散单元法（DEM）对流化床内煤颗粒燃烧过程中的传热过程进行了数值模拟．气相湍流采用融e模型,颗粒相采用离散单元法（DEM）．颗粒传热过程考虑了颗粒与气相的对流传热、颗粒与床层的辐射传热、煤颗粒的燃烧热以及颗粒碰撞传热;燃烧过程中化学反应包括焦炭与O2和CO2的异相反应、挥发分燃烧及CO和O2的均相反应．模拟得到了煤颗粒的加热升温和燃烧过程中各种热量对煤颗粒传热的贡献大小,并对不同颗粒刚度系数、考虑颗粒旋转与不考虑颗粒旋转以及不同颗粒摩擦系数对各种传热量的影响敏感性进行了模拟．     

指数宽带模型的数学回归及其应用

气体辐射特性参数的确定是求解辐射传热问题的关键,指数宽带模型能够较为准确地对其进行求解,但该方法计算过程复杂,求解速度慢,不适于在线应用.针对加热炉内的烟气成分CO2和H2O,以炉子生产时烟气和炉子内表面的温度为计算范围,通过对指数宽带模型求解结果的分析,将其在各谱带的参数回归成随温度或压力变化的函数表达式,简化了宽带模型中复杂参数的求解过程.在保证精度的前提下,提高了指数宽带模型的计算速度.     

淬火过程液固耦合传热与汽液两相流动数值研究

对淬火过程中流固耦合传热与汽液两相流动计算进行了研究，从两相流动与沸腾换热基础理论出发，推导出金属块淬火过程中温度场分布的流固耦合求解控制方程和计算方法．淬火过程产生大量气泡，局部蒸汽含量很高，因此计算过程将气液均视为连续介质，利用双流体模型进行计算．与传统的反传热问题计算方法相比，本文方法过程简单，通用性强，更适用于工程设计与应用．计算过程利用了Bromley和Rohsenow的换热关联式分别模拟膜态沸腾和核态沸腾传热，计算结果与文献中数据变化趋势基本一致，表明计算方法基本把握了淬火过程中传热传质现象本质．     

半透明界下三层吸收性介制裁内的瞬态耦合换热

采用射线踪迹、节点分析法研究了3层吸收性介质层内的辐射和导热瞬态耦合换热,复合层表面及介质层交界面均半透明漫反射,采用1层和2层辐射能量传递模型跟踪辐射能量在3层介质内的传递,从而推导出了辐射传递系数,运用辐射传递系数求解辐射源项,在辐射对流边界条件下,采用全稳格式求解瞬态能量方程,考察了介质折射率及导热-辐射参数对耦合换热的影响。比较分析结果表明,所研究的模型和计算结果是可信的,可向任意多层辐射能量传递模型推广。     

非灰气体吸收系数与平均射线行程的耦合求解

根据贝尔定律、指数宽带模型和平均射线行程反演的方法得出了气体辐射特性参数与平均射线行程的三种关系,并通过耦合计算的方式求得封闭体系下非灰气体的发射率、吸收系数和对部分边界的平均射线行程,从而解除了以吸收系数作为平均射线行程反演的必要条件的限制.将本文的计算结果分别与Hottel线算图的拟合公式和平均射线行程的几何求解公式结果相比较,结果表明,本文提出的方法满足工程辐射计算的精度要求,可直接应用于辐射特性参数的求解.以三元模型模拟的连续加热炉典型模型段为对象,计算了炉气对钢坯表面和炉墙内表面的发射率及对应的平均射线行程,为炉膛的辐射传热求解提供了必要条件.     

半透明复合隔热涂层的瞬态热分析

将光线踪迹／节点分析法拓展，用以计算具有基底，多层半透明非灰介质的辐射与导热瞬态耦合换热，分析了吸收－散射性非灰复合层的态传热特性，考察了不透明界面（表面有积灰），半透明界面（表面没有积灰）的表面辐射特性以及复杂换热边界条件，采用具有多个波段的谱带模型模拟高散射性氧化锆的辐射特性，与采用双热流结合林函数法的计算结果比较表明，本文的计算结果可靠，精度高，为工程设计提供了参考依据。     

微通道平行流蒸发器仿真模型

对微通道平行流蒸发器建立了分布参数模型,将蒸发器的控制单元分成干湿工况,采用效率传热单元数（ε-NTU）法对单元体的换热量进行计算.比较了不同的两相流传热关联式,并对蒸发器模型进行了实验验证.结果表明,使用Kandlikar的两相流换热关联式时换热量误差最小,平均误差为3.64%.模型计算的空气侧压降及制冷机侧压降计算误差分别在±10%和±15%以内,为平行流蒸发器的设计及优化提供了有效的分析方法.
     

在复杂边值条件下非稳态肋片的传热研究

研究了变热特性参数，根部温度作周期性变化的肋片传热情况，应用摄动法求解控制微分方，程并且采用打靶法和叠加原理进行数值计算，所得结果，不但具有理论价值。而且对工程设计也有现实指导意义。