基于Matlab/Simulink和AMESim的PEMFC冷却系统联合仿真

为研究质子交换膜燃料电池发动机冷却系统控制策略,针对45kW PEMFC发动机设计了综合型冷却系统,运用Matlab/Simulink和AMESim软件建立了冷却系统联合仿真模型,模型主要由冷却循环泵、冷却水管路、膨胀水箱、旁路分流阀、散热器和中冷器组成.利用该模型对PEMFC在各工况点的冷却特性进行了仿真,分析了冷却系统各部件对冷却效果的影响,为制定PEMFC发动机温度控制策略提供了依据.     

高温气体流过圆管时壁面发散冷却的数值模拟

对超高温燃烧室发散冷却全场进行有效的数值模拟对燃烧室材料结构设计具有重要的意义。该文通过FLUENT 6.1,采用RNG k-ε湍流模型,建立了高温气体流过圆管时多孔介质壁面发散冷却的全场耦合数值计算模型。该模型计算结果与低温氦气、低温空气发散冷却实验结果基本吻合。该文研究了常温氢气对超高温燃烧室内燃气的发散冷却,结果表明,忽略对流传质边界层的影响会导致计算预测的壁面温度偏高,忽略孔隙率局部分布的不均匀性会导致冷却壁面端部出现高温计算结果,这不符合常理。在注入率为1%左右时,冷却壁面温度在400~900 K的范围内,壁面局部热流密度降至200 kW/m2左右,可以满足航天器燃烧室保护壁面的需要。     

基于气动减阻和散热需求的主动格栅优化设计

主动进气格栅可通过控制车辆前端进气开口面积提升燃油经济性。不同车辆行驶工况下的格栅转角和风扇转速控制是主动格栅研究中的一大难点。首先结合风洞试验与数值仿真验证了计算流体力学模拟与发动机冷却系统一维模型的精度,其次通过最优拉丁超立方抽样和神经网络拟合方法构建了主动格栅转角、冷却风扇转速、车速与阻力系数、冷却风速间的近似模型,将其输入至冷却系统模型中,根据实时的发动机冷却需求提供空气流量,并选择阻力系数最小的转角组合进行控制,最终可实现在不同环境温度下使循环工况燃油降比在0.6%～0.7%。     

不同工况下各种材质高炉冷却壁温度场数值模拟

建立高炉冷却壁稳态传热模型,模拟球墨铸铁、铸钢和铜3种材质的冷却壁在热面镶砖、裸露和挂渣等工况下的温度场分布。结果表明,相同工况条件下,铜冷却壁导热性能优于铸钢冷却壁导热性能,铸钢冷却壁导热性能优于球墨铸铁冷却壁导热性能;铸钢冷却壁热面温度远低于球墨铸铁冷却壁热面温度;渣皮的存在,对冷却壁体起温度降低和保护作用,从而延长冷却器及高炉寿命。     

基于绿色制造的低温气动喷雾冷却技术的基础研究

为了适应绿色制造的要求,本文提出了一种新型的绿色的冷却方式——低温气动喷雾冷却。随后围绕此冷却方式,开展了传热学基础实验研究。通过实验,从传热学的角度考证了低温气动喷雾冷却的换热能力。最后将低温气动喷雾冷却应用到钛合金的磨削加工中,通过对不同冷却方式下磨削温度的比较,初步验证了低温气动喷雾冷却在实际加工中的冷却效果。     

环冷机偏析布料研究

以提高环冷机的余热利用量为目标,对环冷机的布料工艺进行优化研究,并研制实现新型布料工艺的设备。基于多孔介质模型和局部非热平衡双能量方程模型建立环冷机内烧结矿冷却过程的仿真模型,利用该仿真模型对环冷机不同分层布料工况下烧结矿冷却过程进行数值仿真试验研究。研究结果表明:按粒径由料面至底部为"中—小—大"分布的工况余热利用量最大,比常规工况提高14.05%。以此工况条件下台车内料层分布状态为理想目标布料状态,着手进行偏析布料斗的设计研发,并且对研制的偏析布料斗进行半工业化试验研究。偏析布料斗在环冷机布料过程中具有较好的偏析布料效果,并且偏析布料状态为理想目标布料状态。     

低温作业环境下应急救援人员局部冷损伤预测评价

为评价应急救援人员在低温环境下开展救援活动时遭受的冷损伤情况,对传统人体热生理模型进行改进,将人体模型拓展为20个分区,增加了脸部、肩部等部位,每个部位包括4层：核心、动脉、静脉、皮肤,动、静脉的血流参数由128段血管模型计算获得。基于改进的人体热生理模型,计算分析了多种低温环境工况下应急救援人员局部皮肤温度的变化规律,主要探讨分析了环境温度、风速、防护程度对手部和脸部皮肤温度的影响程度。结果表明：风速对低温环境工况人体局部皮肤温度影响显著,但随着风速的增加,影响程度会降低;较好的局部低温防护能提高人体该部位皮肤温度10℃以上;手部较脸部更容易遭受冷损伤。该研究能为低温环境下作业人员冷损伤评估提供技术支持,对低温冷损伤防控具有重要应用价值。     

双冷源低温系统冷却实验腔的传热分析

根据双冷源低温系统冷却实验腔的传热特点,建立了二维非稳态传热的数理模型.利用FLUENT计算软件对实验腔的冷却过程进行了数值模拟,得到实验腔底部温度变化曲线和壁面的温度分布,分析了辐射热对实验腔冷却过程的影响.计算结果表明实验腔经过2 h冷却后,底面温度基本稳定在6.27 K,可以满足研究对温度的要求.     

基于绿色制造的低温气动啧雾冷却技术的基础研究

为了适应绿色制造的要求,本文提出了一种新型的绿色的冷却方式--低温气动喷雾冷却.随后围绕此冷却方式,开展了传热学基础实验研究.通过实验,从传热学的角度考证了低温气动喷雾冷却酊换热能力.最后将低温气动喷雾冷却应用到钛合金的磨削加工中,通过对不同冷却方式下磨削温度的比较,初步验证了低温气动喷雾冷却在实际加工中的冷却效果.     

热轧带钢层流冷却过程混合智能控制方法

现有热轧带钢层流冷却过程缺少对卷取温度的直接反馈机制,难以将卷取温度控制在一定范围内.将机理模型与案例推理智能技术相结合,提出了由冷却区喷水集管开启阀门总数预设定模型、卷取温度预报模型、前馈补偿模型与反馈补偿模型四个模块组成的混合智能控制方法,并利用某钢厂的实际运行数据进行实验研究.实验结果表明即使在工况条件频繁变化时,提出的层流冷却混合智能控制方法也能够及时、自动调整喷水集管阀门开启总数的设定值,最终将实际卷取温度控制在工艺要求的范围内,从而提高热轧带钢的组织性能.     

进气温度及冷流率对涡流管制冷性能的影响

采用基于实际生产应用的涡流管模型，以空气为介质，模拟分析了不同进气温度和冷流率对涡流管制冷性能的影响，结果表明：冷流率一定时，涡流管的冷端出口温度、热端出口温度、制冷温度效应及单位制冷量均随进气温度的升高而增大，而制冷效率基本不受温度影响；在相同进气温度下，涡流管的制冷温度效应、单位制冷量及制冷效率都随冷流率的增大呈先增大后减小的趋势；存在一个最佳冷流率范围使得制冷温度效应、单位制冷量、制冷效率最大，但它们各自的最佳冷流率范围不同。     

超冷分子实验方法探究

将分子的冷却分为直接冷却和间接冷却,并分别对直接冷却机制下的缓冲气体冷却、分子Stark减速冷却和蒸发协同冷却,间接冷却机制下的光缔合技术、光学Feshbach共振技术和磁场可调谐的Feshbach共振技术进行了描述。     

角膜在冷冻过程中的传热分析

在角膜的保存方法中,无论是深低温冻贮法,还是真空冷冻干燥法,都须对角膜进行速率降温·对于一个给定的冷却条件,角膜中不同位置处的温度和降温速率是不同的,它们是角膜的几何形状和热物性参数有关的函数,这将引起角膜内皮细胞的损伤·为了保证角膜内皮细胞的成活率,最小化低温伤害,需要知道在冷却过程中,环境冷却条件如何影响角膜内的局部冷却速率和温度分布·采用有限元法模拟角膜在速率降温过程中,环境冷却条件对角膜内传热的作用·通过建立数学模型,求解出在降温仪内距液氮面9cm和1.5cm处达到最优降温速率·     

燃烧室新型迷宫复合冷却结构的设计与换热分析

燃烧室迷宫复合冷却结构是一种集冲击、对流换热和近似发散冷却于一身,兼具冲击冷却、对流换热冷却和席壁冷却结构优点的创新性冷却结构。本文在研究该结构冷却机理的基础上,从实用的角度出发,以某型现役发动机燃烧室改型设计为例,对瓦块式迷宫冷却结构进行设计,并进行换热分析和壁温计算。初步研究表明,该冷却结构的冷却性能优于全气膜冷却结构。     

真空冷却中失水率问题研究

提出了无效失水、无效失水率以及当量失水率的概念来研究食品在真空冷却中的失水问题,从数量上评判食品真空冷却效果及失水程度.利用食品真空冷却实验台,以水作为样品,采用不同形状的盛水容器及遮挡物进行真空冷却降温实验.结果表明,用广口杯进行真空冷却具有很好的降温效果,甚至能结冰,但是失水非常严重;而采用较大空隙的遮挡物或细长的容器,不论降温还是降低无效失水,同样能获得理想的结果.     

冷却方式对过冷压制PEN单聚合物复合材料的影响

为研究冷却方式对聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)单聚合物复合材料(SPC)的影响,分别采用了随机冷却、骤冷和自然冷却的方式,过冷压制成型了PEN SPC样品;使用DSC热分析法确定了冷却速度对PEN基体的影响;使用万能试验机比较了PEN SPC样品的力学性能. 研究结果表明:随机冷却的方式得到的PEN SPC的拉伸强度最小,拉伸模量最高,是由冷却速度慢导致结晶引起的;骤冷的方式得到的拉伸模量最低,是由冷却速度过快导致无定形引起的;自然冷却方式得到的拉伸强度最高,是由于适中的冷却速度有利于基体渗透.      

运行条件对自然通风湿式冷却塔性能影响的实验研究

为研究得到湿式冷却塔最佳运行工况,搭建了自然通风湿式冷却塔实验系统。在保证结构参数不变的情况下,通过改变循环水进塔水温、循环水流量、环境大气干球温度、相对湿度等因素,研究得到不同运行条件下冷却塔性能的变化规律,并对其分析优化,从而取得高性能的运行工况。研究结果表明:在设定工况下,循环水流量对冷却性能几乎没有影响;循环水进塔温度高有利于增大冷却温差和冷却效率,但超过某特定值冷却效率趋于平缓;提高环境空气干球温度冷却温差和冷却效率逐渐减小,且进塔水温越高,环境干球温度的影响越大;空气相对湿度增大将导致冷却性能和冷却效率显著下降;随着侧风风速的增大,冷却性能先减小后增大,存在临界风速值。     

压力式螺旋型喷嘴降温特性实验研究

针对空冷机组在夏季高温天气不能满发的问题,采用喷雾增湿降低入口空气的干球温度.选用压力式螺旋型雾化喷嘴进行喷雾降温试验研究,包括喷嘴流量特性试验及不同喷嘴布置方式的喷雾降温试验.从试验数据得到喷嘴流量特性曲线,并且在对降温过程进行热湿交换分析的基础上拟合出以蒸发冷却为主要降温机理的降温效果关联式.通过比较喷嘴不同布置方式的降温效果,得出排间距为500mm的喷嘴布置方式降温效果略好于排间距为1 000mm的喷嘴布置方式.     

冷却油腔位置改变对活塞温度场的影响

研究活塞冷却油腔位置改变对活塞温度场的影响.采用Pro/E软件建立德国1015型柴油机活塞的有限元模型(FEM).在性能计算的基础上确定了活塞顶等部位的热边界条件.利用ANSYS软件研究活塞振荡冷却油腔位置改变后,活塞各关键部位温度的变化规律及其对冷却油腔位置的敏感程度.结果表明,冷却油腔位置对活塞各部位温度的影响规律有较大的差别.冷却油腔位置改变对活塞第一环槽影响最大,不仅温度的变化速度有极值点,而且通过移动冷却油腔可以使第一环槽的温度降低约30℃.     

冷却水流量对大直径棒材冷却效果的影响规律

利用有限元耦合场数值模拟计算方法,对大直径棒材穿水冷却过程进行了三维非稳态数值模拟,研究了冷却水流量对冷却效果的影响规律,并分析了决定冷却水流量的两个因素———冷却器入口截面积及冷却水流流速对冷却效果的影响程度.模拟结果表明:当流量相对较小时,流量的改变对冷却效果的影响较大;当流量增大到一定值后,随着流量的继续增大,对冷却效果的影响逐渐减小;冷却水流流速对冷却效果的影响程度大于冷却器入口截面积.