复合墙体外表面材料性能对隔热效果的影响

为了探索复合墙体外表面材料对墙体隔热效果的影响,以夏热冬冷地区（赣州）建筑复合墙体为研究对象,建立其在周期性室外气象参数条件下的一维非稳态导热微分控制方程,应用有限元法对复合墙体的传热过程进行数值求解;搭建了复合墙体隔热性能测试平台,通过实测数据验证了数值计算结果的可靠性;采用单因素分析法,研究了复合墙体外表面材料的密度、导热系数、比热对其内表面瞬时温度的影响,结果表明：复合墙体外表面材料的密度对其内表面温度的影响较小;峰值温度的升高速率随材料导热系数增大而减小,峰值温度出现时刻的提前速率随材料导热系数的增大而减小,均呈ae^bλ+ce^dλ规律变化;峰值温度的降低速率随材料比热增大而减小,峰值温度出现时刻的延后速率随材料比热的增大而减小,均呈ae^bc+ce^dc规律变化。为老旧小区建筑墙体改造以及新建建筑墙体外表面的选材、制备等提供理论指导。     

内抹调湿砂浆外墙吸放湿特性及对负荷影响分析

本文从建筑围护结构节能出发，以内抹WSE（木质纤维Wood fibre、海泡石Sepiolite、膨胀珍珠岩Expanded perlite）基复合调湿保温砂浆外墙为研究对象，将其与内抹普通砂浆外墙对比，分析吸放湿特性及其对负荷的影响. 研究使用COMSOL Multiphysics有限元软件的建筑材料热湿耦合模型，分析环境湿度变化与外墙之间的湿迁移变化，以及与外墙的传热传质. 以夏热冬冷典型气候地区长沙为例，分析内抹WSE基复合调湿保温砂浆外墙的负荷及潜热负荷占比，同时选取夏热冬暖地区广州和寒冷地区北京对比分析外墙的全年能耗. 研究发现，内抹WSE基复合调湿保温砂浆外墙的吸放湿速率远大于内抹普通砂浆的外墙，并能长时间保持高速的吸放湿状态，同时比内抹普通砂浆墙体节省22.31%~23.85%的全年负荷. 墙体在吸湿过程中，温升与吸湿速率能力体现出一致性，表明墙体内表面湿迁移对温度有着重要影响，并且湿迁移越大对温度影响越大. 墙体在放湿过程中，温度迅速下降是放湿速率快的表现. 内抹WSE基复合调湿保温砂浆墙体具有优良的吸放湿特性和节能潜力，可用于建筑围护结构节能.     

裂纹方向对脉冲涡流激励热成像的影响

摘要：
通过建立不同方向裂纹的有限元模型,对利用脉冲涡流热成像技术检测铁磁和非铁磁金属材料的裂纹缺陷进行分析,讨论了不同方向裂纹对裂纹附近涡流场和温度场的影响,并提取试件表面温度最大值作为特征量来对裂纹方向角与几何尺寸的关系进行分析.同时,通过实验对数值分析结果进行验证.结果表明:在铁磁材料中,具有各种方向角的裂纹都可以检测到;而在非铁磁材料中,当方向角较小时难以检测出其裂纹.根据试件表面温度分布的对称特点,可对裂纹的走向进行初步判断;根据试件表面最大温度随着裂纹方向角的增大而呈线性增加,可进一步识别裂纹方向角. 关键词：
脉冲涡流热成像; 裂纹检测; 裂纹方向 中图分类号： TG 115.28
文献标志码： A     

均质度对脆岩压缩破坏及裂纹扩展的影响规律

为研究均质度对脆性岩石单轴压缩力学特性、破裂特征及裂纹扩展的影响规律,应用离散元UDEC软件建立了Voronoi块体集数值试件,借助FISH语言及Weibull分布函数实现了块体弹性模量及块体接触面抗拉强度的非均匀分布,开展了不同均质度系数下脆性花岗岩的单轴压缩模拟试验.结果表明:试件的抗压强度、弹性模量均随均质度系数增大而增大,而破坏前变形量则随均质度系数增大而减小,并都趋于稳定;试件宏观破裂形态呈X形共轭斜面剪破坏,细观破坏类型包括晶粒间及晶粒内部的拉、剪破坏;应力峰值前试件以拉破坏裂纹扩展为主,峰值后以剪破坏裂纹扩展为主;均质度系数越小,裂纹扩展及分布越分散,裂纹累计长度也越小,但在轴向应变小于0.2%时,拉破坏裂纹长度与均质度系数变化成反比,说明非均质程度较高的试件在压缩初期已开始出现拉破坏裂纹的扩展;此外,均质度系数为6.0的试件与均质试件的力学特性及裂纹扩展已较为接近,故在采用Weibull分布来描述岩石的非均质性时,均质度系数的取值不应过大.     

墙体热、湿及空气耦合传递非稳态模型及验证

为了更准确地预测墙体内的温湿度分布,研究多孔介质墙体内的热、湿及空气耦合非稳态传递规律,以温度、相对湿度和空气压力为驱动势,考虑热传递、湿传递、空气渗透及其相互作用,建立了建筑多孔介质墙体热、湿及空气耦合传递非稳态模型,并采用有限元方法设计了相应的模拟计算程序.通过对比新建模型模拟结果与国际公认的HAMSTAD标准验证实例,验证了模型的正确性.     

周期性边界条件下多层墙体内热湿耦合迁移

为了研究墙体在室外热湿气候下内部温度和水蒸汽密度变化,建立以温度梯度和水蒸汽密度为推动势的多层墙体内一维热湿耦合传递方程.在室外温度、水蒸汽密度周期性变化作用下,利用Fluent软件修改标量方程求解该耦合方程,将对数值结果同文献实验结果对比,两者较好吻合.以室外典型年参数计算冬、夏季墙体内水蒸汽分压力及热流密度分布.计算结果表明,在冬季内保温和墙体接触面发生冷凝并结露,外保温在冬、夏季均不会出现结露.     

金属热疲劳的非平衡统计理论研究

从微观机理出发探讨金属热疲劳的宏观统计性质,利用疲劳断裂非平衡统计理论,由Raj和Baik的混合模型,从微观机理与宏观特性相结合的角度对热疲劳进行分析研究,得到迁移长大速度,涨落长大系数,热疲劳微裂纹的统计分布和统计平均值,热疲劳断裂概率及可靠性等,届时对结果进行了讨论,结果表明热疲劳微裂纹分布函数,断裂概率,可靠性等与温度的关系。     

蒸发状况下土壤中热湿迁移的非稳态数值模拟

给出了计算不饱和土壤中热湿迁移的二维数学模型 ,对蒸发状况下土壤中的热湿迁移过程进行了非稳态数值分析 ,探讨了土壤热湿迁移对环境参数和土壤内部参数 (质地、结构参数 )的动态响应特性     

蒸发状况下土壤中热湿迁移的非稳态数值模拟

给出了计算不饱和土壤中热湿迁移的二维数学模型，对蒸发状况下土壤中的热湿迁移过程进行了非稳态数值分析，探讨了土壤热湿迁移对环境参数和土壤内部参数（质地、结构参数）的动态响应特性。     

一类纺织材料热湿传递模型的数值解法

考虑具有平行圆柱孔结构的纺织材料中热湿传递问题,提出了热湿传递数学模型(即一类非线性常微分方程组的边值问题)。对方程组进行解耦后,利用有限差分法和数值积分把该问题离散化为一个非线性代数方程组,然后用牛顿迭代法进行数值求解。数值模拟表明,纺织材料的温度分布、水蒸气质量通量和水蒸气压力的数值结果与实验结果非常吻合,验证了数学模型的合理性和数值算法的有效性。     

液黏离合器摩擦副对流换热系数数值模拟研究

为了预测液黏离合器的温度场分布及热负荷特性,通过数值模拟研究求得摩擦副散热面的对流换热系数。应用计算流体动力学软件CFX建立了摩擦副流固耦合有限元模型,获得了摩擦副的温度场分布,综合考虑换热表面形状、摩擦片转速、油液流速和入口压力、流体物理性质等因素,揭示了各因素与对流换热系数之间的内在联系。结果表明：摩擦副温度从内径到外径逐渐升高,菱形区域中心温度比四周高。摩擦片转速越大对流换热系数越大;油液黏度越小,入口压力越大,对流换热系数越大。可见,油液流速对换热系数的影响最为显著;摩擦片转速、油液的入口压力和黏度会改变流速及流体的运动状态,从而影响对流换热系数。     

超临界甲烷在竖直圆管内加热的数值模拟

在超临界压力下甲烷的相变现象消失,并且物性变化非常剧烈,换热过程变得相当复杂.通过数值模拟软件FLUENT导入制冷剂物性软件REFPROP中超临界甲烷的材料模型,在准确反映超临界甲烷的热力性能和传输物性变化的情况下,采用数值模拟的方法对竖直加热圆管内超临界压力下甲烷的传热特性进行了研究.在分析不同工况下超临界甲烷换热情况的基础上,重点研究了浮升力对换热的影响,并得出了适用于甲烷的浮升力影响判别标准.结果表明:换热系数随着压力的减小而增加;当流体平均温度接近临界温度,壁面温度大于临界温度时有利于换热;在高热流密度,低质量流量的条件下容易造成传热恶化;浮升力改变了径向速度分布曲线,抑制了湍动能的产生,削弱了换热.     

超临界CO2热泵蛇形管气冷器传热特性研究

为了减少能源消耗、提高CO₂热泵的效率,基于Fluent软件,采用数值模拟方法对超临界CO₂在蛇形管气冷器中的传热特性进行研究。主要探究蛇形管内超临界CO₂的流动特性,通过改变操作压力、CO₂和冷却水的质量流量,分析蛇形管的传热性能。结果表明,蛇形管中离心力周期反向,会使温度和速度梯度呈周期性的内侧和外侧交互扩散的趋势;超临界CO₂压力越靠近临界点,平均传热系数越高,压力为8 MPa下的平均传热系数相较于9 MPa和10 MPa分别提高了24.37%和42.53%;超临界CO₂的平均传热系数随着CO₂质量流量的增加而增大,随着冷却水质量流量的增加而降低,冷却水质量流量的增加不会对峰值点的传热系数产生影响,但会使峰值点出现的位置提前。研究结果为超临界CO₂热泵蛇形管气冷器的设计、运行及热效率的提升提供了理论依据。     

进口段对流换热对高温换热设备管口区温度场的影响

应用数值分析方法研究了圆管进口段对流换热对高温换热设备管口区温度场和材料最高温度的影响。针对4个不同的对流换热系数计算式进行了数值模拟,结果表明:对管口的热保护而言,这种影响不可忽略;采用计入了进口段效应的平均对流换热系数进行管口热设计是合理和安全的。     

土壤中水、热、盐耦合运移的数值模拟

分析了盐分在土壤中的动态迁移特征及其影响因素,综合运用多孔介质热、质传递理论,考虑温度效应对土壤湿分迁移的影响以及不动水体与盐分吸附或解吸作用,建立了全面描述土壤中水、热、盐耦合运移的数学模型并进行相应的数值研究,获得土壤中水、热、盐的动态迁移特性,探讨了土壤质地对盐分运移的影响,以期为土壤次生盐渍的防治提供有效的理论指导.模拟结果表明:盐分运移受土壤质地与结构的影响较大,并与土壤水分运移密切相关.     

高炉铜冷却壁热态实验及温度场数值模拟

根据铜冷却壁传热过程分析,得到铜冷却壁热面复合传热系数的计算公式,并在1∶1的热态实验炉上进行了热态实验,得到不同炉气温度下相应的热面复合传热系数值.建立了铜冷却壁三维数学模型,模拟铜冷却壁在几种不同的热面边界条件下的温度场分布.通过与热态实验结果对比分析可知,热面复合传热系数不能取恒定值,需要考虑炉气温度变化的影响.通过模拟结果,计算壁体热流密度的分布,还可得到热面渣皮的厚度的变化范围.     

平屋顶水平封闭方腔空气层厚度数值分析

为分析平屋顶水平封闭方腔作为保温系统时其内部空气层的相对最佳厚度,通过建立二维数值模型,选择"Presto!"压力插值格式及SIMPLE(Semi-Implicit Method for Pressure-Linked Equations)解耦算法,计算了在不同边界温差和边界材料导热系数下平屋顶水平封闭方腔内辐射传热量和对流换热量及其随空气层厚度的变化.在一定条件下,通过对计算结果进行回归分析,得到平屋顶水平封闭方腔在不同温差和不同边界材料导热系数下的相对最佳空气层厚度值.     

碳酸盐岩酸蚀裂缝渗流-传热特性

充分认识流体在碳酸盐岩酸蚀裂隙面上的渗流传热特性,实现地热能的可持续开发利用是十分必要的。针对碳酸盐岩热储非均质性和缝洞发育的突出特点,采用自主研发的实时高温常规三轴试验系统,能够真实模拟岩石裂隙的真实对流换热过程。采用试验和模拟相结合的方法,进行了碳酸盐岩裂缝渗流传热耦合机理研究。结果显示,裂缝表面进行非均匀性溶蚀,形成一条具有导流能力的人工裂缝,达到改善流体渗流条件的目的;在温度一定的条件下,对流换热系数增幅与流量、压强呈正相关;采用COMSOL Multiphysics软件对碳酸盐岩单裂隙渗流传热过程进行了模拟计算,开展了实际热储层环境条件下对流换热仿真分析,实验结果验证了数值模拟的正确性与可靠性,获得了储层温度场的演化规律。     

不同冷却工况下90°带肋通道中蒸汽的强化换热特性研究

在蒸汽强化换热试验研究的基础上,采用SSG雷诺应力模型,通过数值方法求解了三维定常雷诺时均Navier-Stokes方程,同时系统地分析了雷诺数、温度和压力对蒸汽在90°矩形带肋通道中流动和换热的影响.结果表明:温度和压力的变化强烈地影响着带肋通道中蒸汽的强化换热特性,蒸汽的摩擦因子和换热系数随着温度的升高而减小,随着压力的升高而增大,在适中的Re、较低的蒸汽温度和中等压力下,蒸汽流动可以获得最佳的强化换热性能;蒸汽和空气的换热系数比与温度和压力有关,但与Re无关.     

双层定型相变墙体的优化组合

与单层定型相变墙体相比,双层定型相变墙体依靠两层相变材料的潜热吸收和释放,可实现对室外冷热量的有效控制,发挥更加显著的改善室内热环境的作用。本文基于相变传热特性数值模拟的显热容法,以课题组近年来新制备的四种不同相变温度和潜热的定形相变材料为保温基材,构建具有两种不同相变保温层的双层相变蓄热墙体,建立双层定型相变墙体传热数值模型并利用COMSOL Multiphysics数值分析软件求解,针对夏热冬冷与严寒地区使用双层相变墙体的温度控制效果进行模拟,对双层定型相变墙体的传热过程及控温效果的影响因素进行分析,为优化双层定型相变墙体的组合形式提供参考。