一维非稳态对流换热问题的数值解

研究了一维非稳态对流换热问题的数值解方法。结果表明、显式格式步长与几何步长有一最佳匹配问题。是式格式适合于计算瞬态过程，而隐式格式适合于计算准稳态过程。     

第三类边界条件中对流换热系数对非稳态导热问题解的影响

对第三类边界条件中所使用的对流换热系数应用于非稳态导热过程存在的问题从理论上进行探讨，通过计算分析表明，采用平均对流换热系数α作为边界条件参数应用于计算过程将使解产生较大的误差。     

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.     

铸件/铸型热力耦合界面换热系数的稳态法测量

通过自行设计的实验装置研究了A356/H13钢在热力耦合下的界面换热系数随温度和接触载荷的变化规律。结果表明:采用由滑轮增力机构和液压增力机构组成的二级增力机构加载的稳态热流方法,可以对铸型/铸件热力耦合界面换热系数进行测量研究;双边加热实验比单边加热实验具有优越性;在所测量的温度和载荷范围内,A356/H13钢界面换热系数随着温度和载荷的增加而呈增大趋势;温度较高时的A356/H13钢界面换热系数对温度的敏感性比温度较低时大;A356/H13钢界面换热系数与界面载荷成近似线性关系。     

方管内混合对流与管壁导热耦合换热的数值模拟

针对方管内空气混合对流时的流固耦合换热问题,提出将壁面导热作为边界条件进行处理的壁面导热与流动耦合简化计算方法,推导了计算公式,并采用SIMPLER算法进行了数值模拟.算法忽略壁面沿厚度方向的导热,假设管壁温度沿轴向一维分布,采用热量平衡法建立边界单元的能量守恒方程,将固体区域的导热简化为流体区域的边界条件,以提高计算的精度和可靠性.计算结果表明,受二次流影响,沿通道周向热量从加热面同时沿顺时针和逆时针方向迅速向两边传递,各壁面最大温差小于0.5℃,在轴向归一化长度为2～4时壁面轴向导热热流密度出现最值.平均Nusselt数Num随Reynolds数Re及方管倾斜角度θ的增大而增大,最优倾角在-30°和0°之间变化,但当Re＞1 500时,Num随θ的变化近似保持不变.计算结果与实验数据吻合良好,最大偏差小于±28.7％.     

肋对套管内导热和对流耦合换热的影响

数值模拟了带均布纵肋同心套管内的三维导热和对流耦合换热,研究了肋高及肋数对摩擦阻力系数和平均Nusselt数(Nu)的影响.结果表明,肋高和肋数的变化对摩擦阻力系数和平均Nu都有显著影响,平均Nu随着肋数的增加有最大值;入口段Nu随肋高的增大而增大,充分发展段的Nu也随着肋高的增大而增大.     

非稳态导热问题有限体积法

为了研究非稳态导热问题中的常用有限体积方案(FVM1)和新提出的有限体积方案(FVM2)的精度差异问题,采用理论推导和实例验证的方法,建立基于有限体积法原理的热平衡积分方程,利用矩形网格进行离散化,建立了平面非稳态热传导问题有限体积法数学模型,推导出与有限单元法(FEM)方案相类似的线性方程组,对比分析所建立的各个方程组中参数的差异.研究结果表明:方案FVM2与FEM精度相同,为较优方案.最后结合一个典型实例,用VB编制了数值计算软件,对比分析这两种方案,验证了上述结果.该结果对工程计算数值模拟有一定的参考价值.     

半无限大物体非稳态导热分析解

在物体壁面与流体间的换热系数为有限值或无限大情况下，用傅里叶积分和δ函数对半无限大物体非稳态导热作了全面分析。     

求解管内非耦合湍流流动对流换热系数的有限差分法

给出了基于有限差分理论的一种数值方法,可用以计算非耦合湍流管内流动及其对流换热状况。数值计算结果收敛,和实验结果基本相符,证实了该方法的可行性。     

一维非稳态导热问题收敛性傅里叶分析

针对一维非稳态导热问题,利用傅里叶分析法分析计算误差的收敛过程.首先对离散后的计算区域,用有限差分法建立了关于温度变量的离散方程.然后通过连续傅里叶变换,建立了关于误差的复数形式傅里叶级数,并分析了导热离散方程的稳定性.最后,通过选取不同的初始温度场和傅里叶网格数,验证了导热离散方程的稳定性.     

PHOENICS在焊接数值模拟中的应用

数值模拟是目前研究焊接行为最为有效的工具之一.结合焊接热过程的特点,介绍了大型通用商业软件PHOENICS在焊接热过程中的使用情况.PHOENICS包括三个模块化结构前处理、求解和后处理,可分别运行.以Gaussian热源的加载为例,介绍了其核心技术PHOENICS处理边界条件和源项的方法,为PHOENICS的进一步使用奠定了基础.     

环形空间内导热、对流、辐射耦合问题的数值仿真

本文针对环形空间内自然对流的研究现状,采用扩大计算区域办法确定边界条件,对一端开口的环形空间进行了将导热、对流、辐射耦合在一起的数值模拟,并加入了氩气的物性,使得计算结果与快中子增殖反应堆的实际情况相一致。计算结果显示,流动呈现两细胞的半循环流动,该结论与前人的研究结果一致。此外,由于采用计算区域整体模拟的办法,同时得出了固体内的温度场。     

应用PHOENICS软件计算分流设备的紊流流场

文中应用ＰＨＯＥＮＩＣＳ软件对一种指定设备内部的紊充场进行了数值模拟研究。在模拟计算中着重考察了壁函数法对模拟结果的影响,确定在数值模拟中应采用壁函数法。然后考察了几种不同入口条件下该设备内的流场及入口条件对出口流场的均匀性的影响。     

三通道同心套管导热与对流耦合换热的数值模拟

采用整体求解法对常物性的冷、热流体在三通道同心套管中层流逆流流动时的导热与对流耦合传热问题，进行了数值模拟．结果表明，3个通道除各自的入口段局部努塞尔数Nu沿通道变化外，其后均为充分发展段，局部Nu保持不变，且通道内侧的换热比外侧好．固体与流体的导热系数之比λsf对耦合换热产生影响，耦合情况下的Nu比均匀热流边界条件下的Nu要小，随λsf的减小，固壁内的导热对Nu的影响加大．     

深熔激光焊接熔池温度场的数值模拟

利用旋转GAUSS曲面体新型热源模型,忽略深熔激光焊时小孔对传热的影响,建立了移动激光热源作用下的三维数学模型。利用PHOENICS3.4软件,模拟了SUS304不锈钢深熔激光焊接热过程的温度场和熔池熔合线形状,得到了不同焊接速度下的温度场分布云图和＂钉头＂状的熔池形状,试验表明数值模拟结果与试验结果基本吻合。     

粉煤灰泡沫塑料复合保温材料传热过程的数值模拟

应用有限元软件ANSYS研究了粉煤灰泡沫塑料复合保温材料(FP材料)的传热机理.材料导热系数数值模拟结果与实测结果具有很好的一致性,说明采用有限元方法可以实现对材料传热过程的数值模拟.根据分析结果,提出了对保温材料设计和制备时的一些建议.     

热传导问题的MATLAB数值计算

分析了应用MATLAB中PDE工具箱解热传导问题的方法和步骤，编制了三个难以用解析方法求解的算例。采用有限元法求解导热偏微分方程，应用PDE工具箱得到数值解。对适合圆柱坐标描述的问题，通过公式变化将其转换为能用PDE工具箱求解的形式。算例表明，用MATLAB对复杂形状和有内热源的非稳态导热问题进行数值计算和图形处理是方便高效的。     

纳米氩颗粒导热性能的非平衡分子动力学模拟

为了研究尺寸变化对纳米颗粒导热的影响,采用非平衡分子动力学模拟方法研究了固定原子壁面边界条件下,平均温度在45 K、边长为3.186～12.744 nm的立方形和半径为4.248～10.62 nm的球形2种纳米Ar颗粒的热导率,并与其他研究者的结果及薄膜的模拟值进行了对比.模拟结果表明,在固壁边界条件下, 2种颗粒的热导率均随着尺寸的增加而趋向块体值,但均小于相同厚度、相同边界条件的Ar薄膜的热导率;球形颗粒的热导率小于边长与其半径相等的立方形颗粒的热导率.     

大气污染的数值模拟

为比较集中供热与分散供热对重庆涪陵地区的大气污染影响的差异,采用计算流体力学软件PHOENICS,通过计算机模拟的方法得出该地区大气污染物(SO2,PM10)的基本分布情况,结果表明,集中供热的污染源面积较大,污染的扩散方向受城市的主导风向影响较大,污染物浓度向扩散方向的两旁下降得较快,该区中心主要小区的污染物浓度从源强的5%降低到1%;而且集中供热产生的污染面积大约只有分散供热的20%,受污染的区域减小,特别是对居民区等人口密集区的污染大大降低了.并从对城市大气污染的角度论证在该地区采用集中供热的优势.同时证明使用一些较为成熟的流体力学软件进行计算机模拟能够为城市的大气污染分析提供一个较为准确而便利的手段.     

激光等离子体中电子热输运现象的数值模拟

利用Fokker-Planck模拟并结合我们的数值模拟研究工作,对激光等离子体中电子非局域热输运现象进行了模拟计算与讨论.简要介绍了电子的非局域热输运的基本特性以及激光加热过程中温度烧蚀前沿稠密等离子体子区的预热效应、临界面附近的限流效应,以及冕区的反扩散与限流效应.结合Fokker-Planck模拟与相应流体模拟对比研究,探讨了限流因子的取值以及高强度激光作用下局域限流模型的局限性.