界面热阻实验装置与碳纤维增强板胶接热阻研究

碳纤维增强板(CFRP)胶接结构是高精度固面反射器的重要组成部分,而热载荷是反射器在轨飞行的主要载荷,胶接部位的界面热阻对高精度固面反射器在轨运行状态的温度分布有重要影响.根据界面热阻测量原理,设计了一套可测量真空环境中不同温度下CFRP单片结构的热导率和胶接结构的界面热阻的实验装置.并且通过304不锈钢热导率的实验测量值与标准值的对比,验证了实验装置的准确性.通过对环氧树脂胶添加高热导材料,提高了它的热导率.实验中采用了3种添加剂:氮化硅(β-Si3N4)、氧化铝(Al2O3)、石墨烯.实验结果表明,随着添加剂体积分数的增加,热导率也随之增大,进而可以强化胶接部位的传热,减小界面热阻.在其他条件一致的情况下,胶接件的界面热阻随温度的升高而减小.     

表面处理对胶粘剂/金属界面疲劳性能的影响

对碳钢表面分别进行硅烷和磷化处理,然后用环氧树脂胶粘剂粘接. 研究了不同表面处理的胶接接头力学性能,分析了金属表面处理方法对胶粘剂/金属界面疲劳性能的影响. 在胶接接头施加疲劳载荷,测量了胶接接头疲劳前后的强度-位移曲线. 对比疲劳前后界面剪切强度的变化,采用断裂力学理论分析了界面裂纹扩展过程. 结果表明:表面经硅烷处理后,界面粘接强度最大,耐疲劳性能最好. 胶接接头的失效通常在界面发生,能量可以通过裂尖扩展释放,也可以通过粘接层的塑性变形释放.     

Ⅰ型太阳能空气集热器传热性能分析

研究了太阳能空气集热器Ⅰ型的传热性能,建立了基于一维假设下的热量传递的数学模型,导出了准静态条件下沿程温度分布、出口温度、全天集热效率的近似解.通过计算,分析了进口温度、工质流速、流道深度对集热器传热性能的影响,计算结果表明全天集热效率随工质流速的增大而增大、随进口温度的升高而急剧下降、随着流道深度的增加,集热效率迅速增大到最大值后逐渐减小.     

接触热阻对高温换热设备管口区温度分布的影响

对高温换热设备管口区的传热进行了深入的分析。采用有限差分数值分析方法着重研究了管口区域内换热管与管板胀接面上接触热阻对管口区传热的影响，得到了管口区中的温度分布，并进行了相应的传热机理分析；还与未来考虑接触热阻时的计算结果进行了比较。     

端异氰酸酯聚醚的合成及对环氧树脂的改性作用

合成端异氰酸酯聚醚(ITPE),使其在不同条件下与环氧树脂(ER)进行反应,得到分子链中含氨基甲酸酯和唑烷酮结构的环氧树脂预反应物,考察了聚醚种类、相对分子质量和用量及固化条件对改性环氧胶胶接件拉伸剪切强度和浇铸件断裂韧性的影响,并以扫描电镜观察断面形貌.     

蒸汽沿井筒流动过程热损实验及数值模拟

蒸汽沿井筒流动过程中,蒸汽参数(压力、温度及干度等)和径向散热损失均沿流动过程变化.对井筒传热过程进行了分析,建立了数值模拟计算模型.通过地面模拟实验,实测了隔热管的热损分布.研究结果发现,接箍和隔热管外壁存在热桥,受影响的隔热管长度在0.5 m左右.同时,接箍处热流密度是正常隔热管的3倍以上,是需要研究的重点.按实验修改后的隔热管视导热系数模拟计算井筒热损分布,精度有较大提高.     

层合板单搭胶接接头应力的三维有限元分析

应用ANSYS有限元分析软件,用APDL语言开发了相应的程序,研究T700/TDE86复合材料层合板单搭胶接接头在单向拉伸载荷作用下的胶层中面及界面应力,分析了接头界面最大剪切/剥离应力值随胶层厚度尺寸变化的规律,模拟了接头在胶层厚度中间面上的三维应力分布情况.结果表明,明显的剪切/剥离应力集中均发生在接头搭接区端部,影响接头强度的主要因素是剪应力;伴随胶层厚度的增加,接头界面最大剪应力值先减小再增大,而最大剥离应力值则逐渐增大,接头界面剪应力最小值发生在胶层厚度为0. 25 mm的接头,即为胶接接头胶层厚度的较优值.     

环氧胶粘涂层中温度应力的有限元分析

用有限元分析了板上堆覆胶层固化后内应力的分布，着重研究了板上堆覆胶层固化完成后环境温度发生变化时，平行于环氧树脂基体界面的胶层中不同深度处纵、横向应力的变化情况及胶层宽度对胶层应力分布的影响，还研究了同一深度胶层的应力分布。有限元分析结果与实测计算结果吻合：紧邻树脂基体-金属界面处的内应力最大。     

冷/热端散热对半导体冷藏箱性能的影响

研究了水冷式半导体冷藏箱冷端和热端传热对冷藏箱性能的影响.通过试验及计算,分析了冷藏箱性能与冷端风扇电压及热端冷却水温度的关系.冷端传热强化后,冷藏箱的耗电量几乎不变,制冷量和制冷系数增加,制冷温度及热端、冷端温度差降低,制冷性能上升.热端冷却水温度降低,耗电量、制冷量及制冷系数增加,制冷温度降低,半导体的热端、冷端温度差减小,运行性能提高.研究结果可为通过改善半导体冷端和热端传热提高半导体冷藏箱的性能提供试验和理论依据.     

冷/热端散热对半导体冷藏箱性能的影响

研究了水冷式半导体冷藏箱冷端和热端传热对冷藏箱性能的影响.通过试验及计算,分析了冷藏箱性能与冷端风扇电压及热端冷却水温度的关系.冷端传热强化后,冷藏箱的耗电量几乎不变,制冷量和制冷系数增加,制冷温度及热端、冷端温度差降低,制冷性能上升.热端冷却水温度降低,耗电量、制冷量及制冷系数增加,制冷温度降低,半导体的热端、冷端温度差减小,运行性能提高.研究结果可为通过改善半导体冷端和热端传热提高半导体冷藏箱的性能提供试验和理论依据.     

均布载荷作用下胶接悬臂梁的静态响应分析

利用材料力学假设方法研究了胶接悬臂梁在均布载荷作用下的变形计算和胶层内剪切应力的分布问题,并利用算例说明了梁的变形和胶接层内剪切应力随不同E2/E1时的变化情况.算例结果表明,胶接梁挠度变化曲线和胶层内剪切应力分布曲线都随着E2/E1的增大呈下降趋势,且胶层内剪切应力峰值靠近固定端一侧.     

地板辐射采暖传热模型修正及散热因素分析

楼板向下散热量和内外墙体温度差异较大时,利用现有的模型计算地板辐射采暖系统地面温度分布导致误差较大.通过分析内外墙和楼板对地板辐射采暖系统传热的影响,找出零热面模型的不足,修正了传热模型,并分析影响采暖盘管的散热因素.研究结果表明, (1)内外墙体的壁温相差大时,零热面模型误差偏大,则内外墙边界条件设为第一类边界条件较合理;(2)楼板下表面设为由辐射换热等效的第三类边界条件较合理;(3)管径增大导致地板表面温度增加趋势减小.管间距、热水温度增大导致供热区域地板表面温度分布呈周期性变化逐渐明显.且管间距变大导致其周期增加、热水温度变大导致其振幅增加.选择合适的地板层材料才能保证舒适的地面温度.     

晶体半径对LD端面抽运圆柱形晶体热效应的影响

通过对LD端面抽运棒状Nd:YAG晶体的热效应进行理论分析,考虑晶体内部抽运光束分布及连续抽运过程中晶体周边与冷却液之间的对流传热,建立了更为合理的边界条件,得出更符合实际的晶体的温度分布场,计算了晶体半径以及晶体散热面积对热效应的影响.研究结果表明,减小晶体半径晶体中心与表面的温度差均减小,热焦距增大,晶体热效应降低;增大晶体散热面积虽然降低晶体内部温度场,但由于端面抽运的特点导致晶体中心附近温度变化率增加,反而使热焦距减小,加剧了晶体热效应.     

寒冷地区农宅地基节能改造

目的为减小由地基传热导致的热损失,提升房间整体热工性,研究寒冷地区农宅地基传热对住宅建筑能耗的影响,优化农宅地基节能改造.方法选择东北地区的农宅进行实验,测试农宅室内外温度和地面下方土壤温度,分析地基的传热过程;利用计算流体力学软件对地基模型的传热过程进行数值模拟,得到地基的温度场分布,分析设置不同厚度的保温层的地基传热过程,并对不同方案的模拟结果进行对比,得出最优方案.结果寒冷地区农村住宅建筑的地基改造可有效减少建筑能耗,当地基外表面敷设保温层为60 mm的苯板时其保温效果和经济性最好,室内地面和墙角相比于不加保温层温度分别增加0.712℃和3.519℃.结论地基的传热过程对室内热舒适性影响较大,在地基外表面设置保温层可有效提高室内墙角温度和室内地面温度,从而减少农宅建筑能耗.     

I型太阳能空气集热器传热性能分析

研究了太阳能空气集热器I型的传热性能，建立了基于一维假设下的热量传递的数学模型，导出了准静态条件下沿程温度分布、出口温度、全天集热效率的近似解．通过计算，分析了进口温度、工质流速、流道深度对集热器传热性能的影响，计算结果表明全天集热效率随工质流速的增大而增大、随进口温度的升高而急剧下降、随着流道深度的增加，集热效率迅速增大到最大值后逐渐减小．     

压水堆燃料棒热力计算与(火用)分析

为了研究燃料棒核能转化为热能过程中的(火用)损,采用压水堆燃料棒稳态传热偏微分方程和热力学第一、第二定律,创新性地将(火用)分析方法与燃料棒温度场数值计算相结合,编制数值计算程序对燃料棒及传热通道进行模拟计算,并分析了核能转换为热能以及与冷却剂换热过程中温度分布、(火用)损的分布和能量的利用效率.结果表明:燃料棒(火用)损沿轴向先增大后减小,沿径向不断变大,在燃料芯块边缘处达到最大,(火用)损系数约为0.207;而对流换热过程中(火用)损主要与传热温差有关,(火用)损沿热通道先增大后减小,该过程累积(火用)损系数约为0.304.     

风速分布对双排管两流路蒸发器性能影响的模拟研究

利用EVAP-COND软件计算分析了风速均匀分布以及风速呈下三角、上三角、中三角分布对双排管两流路蒸发器性能的影响,结果表明:风速分布越均匀,蒸发器的换热量越大,风速呈中三角、上三角和下三角分布时蒸发器的换热量分别比均匀分布时小8.5%、34.3%和35.3%;风速非均匀分布使两支路的风量不同,导致总传热系数减小,从而使得蒸发器的换热量减小;两支路的风量差别越大,制冷剂出口状态差别越大,制冷剂流量就越小,蒸发器的总换热量也就越小;风量大的支路易产生逆向传热现象,这更加恶化了蒸发器的传热性能,而空气温度低于制冷剂温度是逆向传热产生的原因;风速非均匀分布时,支路数对蒸发器的性能影响非常显著,存在着使蒸发器换热量最大化的最佳支路数.     

拉剪组合荷载下FRP-钢胶接连接力学性能

为明确FRP桥面板与钢梁之间胶接连接的力学性能，针对不同拉剪组合荷载下胶接连接的力学性能进行了系列试验研究，包括极限破坏荷载、破坏模式、刚度以及强度破坏准则. 针对胶接连接的受力特点，通过特制的圆盘加载试验装置，实现了6种不同比例的拉伸和剪切荷载组合 . 结果表明，在纯剪切荷载下，胶接连接在靠近钢梁位置的胶黏层内发生破坏 .在拉伸荷载和四种拉剪组合荷载下，节点的破坏模式为FRP层间破坏与FRP夹心板和胶黏层之间界面破坏的组合 . 荷载-位移曲线表明，胶黏层内胶体材料分布具有不均匀性，在试验过程中引起了胶接连接的偏心受力及应力重分布 . 根据矢量分离后的拉应力和剪应力，得到胶接连接的拉剪强度破坏准则.     

高温球体与水的沸腾传热特性研究

为研究高温流体与水的传热特性,采用理论分析与自由界面追踪数值技术对高温球体表面的沸腾传热过程进行研究,得到球体表面传热特性的变化规律. 分析结果表明,当球体温度不变时,蒸气膜层厚度自前滞点往后逐渐增大,膜层内温度呈非线性分布降低,速率呈抛物型分布. 当球体温度提高时蒸气膜层厚度变大,相应的蒸气速率峰值也变大,球面传热系数却变小. 数值仿真结果显示了气-液界面上不稳定性波动发展和气泡成长过程,较为真实地反映出沸腾传热的动态过程.      

单回路脉动热管传热性能的试验

通过对单回路紫铜-水脉动热管在风冷方式和定热流加热条件下,稳定运行时的传热性能的试验研究,得到管壁温度沿管长的变化规律,冷热段均温和温降(或温升)、传热温差、传热热阻随传热功率的变化特性.分析了充液率和管径对热管传热性能的影响.结果表明:冷热段均温、传热温差随传热功率的增加而增大,传热热阻随传热功率的增加而减小;小传热功率时,传热热阻对传热功率、管内径和充液率的变化较为敏感;减小充液率,增大管内径,增加传热功率可明显降低热管的传热热阻;较高传热功率时,充液率、管内径和传热功率对传热热阻的影响较小,影响传热热阻的主要因素是冷却热阻,可通过增加管外径或改善冷却条件来降低传热热阻,提高传热性能.