相变热沉结构瞬态仿真计算

弹载电子设备体积小、重量轻、热耗高,且与外界绝热,散热问题是一难题。利用弹载电子设备短时间工作和相变材料高潜热的特性,进行相变材料散热结构一体化设计,优化传热路径,通过相变储能解决弹载电子设备短时间工作散热问题。为了评估相变材料结构作为热沉的散热效果和热设计符合性,提出一种相变过程等效比热容的瞬态仿真计算方法,并通过试验测试验证仿真结果,对比仿真计算与试验测试结果,两者最大相差2.5℃,为2.47%。试验结果表明仿真计算结果准确,相变材料等效比热容计算方法可行,为电子设备相变热沉散热结构瞬态仿真提供了新思路,新方法。     

建筑中庭光热环境与空间几何关系的研究

通过数值模拟与模型试验,对常见建筑中庭的光环境与热环境参数进行研究,得到了中庭空间的采光系数和热环境参数分布特征,及其与中庭空间几何关系的相关性,提出了合理利用太阳光热的生态设计措施,尝试为优化夏热冬冷地区建筑中庭空间尺度及光热环境质量提供参考.     

基于FDS的薄壁烧穿等效参数法研究及应用

对火灾动力学模拟(FDS)软件中的材料热边界模型进行分析,提出了用等效参数方法对物体进行缩放处理以适应网格尺度;然后,通过数值模拟验证其一维传热过程的等效性;最后,将该方法应用于某火灾试验的数值再现中,验证了等效参数法的可行性和实用性.     

考虑瞬态热应变的钢筋混凝土板火灾反应分析

基于非线性温度场理论,编制了钢筋混凝土构件的温度场分析程序;通过对不同温度-应力途径试件力学行为的对比分析,说明了瞬态热应变的重要性,并提出双轴受压状态下瞬态热应变计算模型和瞬态模量的概念;根据大挠度板单元和热弹塑性本构模型,建立了钢筋混凝土双向板的有限元计算模型,对3块钢筋混凝土双向板的火灾行为进行数值模拟,分析了瞬态热应变和膨胀应变对其火灾行为的影响.计算结果表明,计算模型结果与试验结果吻合较好,验证了瞬态热应变模型的有效性,参数分析得出膨胀应变和瞬态热应变对钢筋混凝土双向板的火灾行为有重要影响.     

稀薄气体高超声流动的非结构DSMC的并行化计算

 采用非结构化三角网格为基本网格单元,在可变硬球（VHS）分子模型、Borgnakke-Larsen唯象模型、Bird的化学反应几率模型及壁面CLL反射模型的基础上,本文用Fortran语言编制了能够模拟内能松弛、热力学非平衡和化学非平衡的稀薄气体直接模拟Monte-Carlo（DSMC）源程序。针对多核计算机上进行并行计算实现技术,将并行OpenMP的模型应用于DSMC方法,编制了可在多核计算机中进行数值模拟的非结构DSMC并行程序。分别对不同稀薄领域的不同工况高超声速气体绕圆柱流动问题进行数值模拟,得到热非平衡态对飞行器流场的影响。通过数值结果的比较,验证了编制的DSMC并行程序的正确性和合理性,以双CPU、双核计算机为例,并行后的计算效率提高了近一倍。这些数值结果对飞行器流场特性分析和有效地完成飞行器热防护具有重要意义。     

MIG堆焊温度场有限元求解及验证

建立MIG堆焊过程的温度场模型,通过移动双椭球热源模型进行计算,考虑温度对材料性能参数以及工件表面散热条件的影响,并运用自适应网格技术,对模型进行数值分析,得到MIG堆焊过程的瞬态温度场和工件背面特征点的热循环曲线.并进行MIG平板堆焊的实际焊接试验,利用热电偶采集对应特征点的试验数据并与模拟结果进行对比比较.结果表明...     

层次期望提高航天器抗辐射等效试验方法

受地面试验条件限制,无法进行航天器抗多组源X射线地面模拟试验,提出了一种单组源X射线数值模拟等效试验方法.针对期望提高方法构建的等效试验模型在等效试验搜索过程中存在“过度贪婪”问题,构建了层次期望提高等效试验模型,并在此基础上对提高函数进行了二次方处理,进一步改善层次期望等效试验模型的全局搜索能力.以碳纤维增强树脂(carbon fiber reinforced polymer, CFRP)材料的抗X射线辐射数值模拟试验为对象,利用层次期望提高等效试验模型进行等效试验输入值搜索.结果表明层次期望提高等效试验模型具有更高的搜索精度.     

数控转台蜗轮转动元动作的热变形有限元分析

为研究数控转台传动系统元动作的热误差建模方法,首先介绍了元动作理论以及有限元数值模拟的温度场模型假设及边界条件,并分析了温度场仿真所需的摩擦机理及参数计算方法 .采用ANSYS仿真分析从稳态和瞬态两个方面对转动元动作进行数值模拟,并给出其中关键元动作的温升曲线,分析了元动作瞬态、稳态及热-结构耦合温度场和变形场,得到元动作温度分布云图、温升量及热变形量.通过热变形理论计算和热变形有限元分析,得到考虑动作件热变形的传动系统元动作热误差模型.     

不同散热末端下直膨式热泵供暖系统热舒适性的实验与模拟研究

采用实验和模拟的方法,对不同散热末端下直膨式空气源热泵供暖系统的热舒适性进行研究。通过实验对比研究采用新型热虹吸散热末端的直膨式空气源热泵(direct expansion air-source heat pump using thermosiphon radiator,DE-HP-T)与传统热风空调散热末端时,直膨式空气源热泵供暖系统的室内空气温度分布特征,重点分析系统启动阶段的动态热环境变化差异;在验证模型的可靠性后,通过数值模拟的方法对直膨式空气源热泵耦合不同末端供暖时,室内的非均匀稳态热环境进行研究分析,并采用等效温度指标对人体局部及整体的热舒适性进行评价。结果表明,DE-HP-T系统在启动阶段室内空气温升速度较快,可达到10.8℃/h,略小于传统热风空调系统的13.8℃/h;但与传统热风空调系统相比,DE-HP-T系统可以避免人体头脚温差过大以及"冷辐射"所造成的热舒适问题,有效提高人体小腿及脚部的热舒适性,具有更加舒适的整体热感觉。     

小型等离子体多相流模拟烧蚀系统的构建与运用

在高超声速飞行器的研制过程中,热防护技术是急需攻克的关键问题之一。在热防护材料研发的初期和中期,通过模拟烧蚀试验可大大加快材料配方筛选与工艺优化进度、降低成本。针对高超声速飞行器热防护材料的使用要求,提出了基于小型等离子体多相流的模拟烧蚀试验方法;基于自动化技术开发了参数精确控制的模拟烧蚀试验系统;该系统可产生高焓、高温和高热流密度的等离子射流,射流中可注入固相粒子,模拟高超声速飞行器飞行过程中的热力环境。在此基础上,运用测量表征与数值计算相结合的手段研究了系统流场特性,为试验参数的选取与优化提供了理论依据。最后,运用系统对某型三维四向C/C复合材料进行了耐烧蚀性能测试和分析。结果表明,该试验系统可为热防护材料的配方筛选、热结构部件的优化设计和性能评价提供实用可靠的途径。