脉冲激光激励下样品内热源的剖面重构

建立合适的物理实验及理论模型,通过理论解析得到激光热源的正反演公式及格林函数,并通过数值计算对不同类型分布的激光热源作剖面重构.数值结果验证了所用方法的可行性及有效性.激光热源分布的获得对进一步了解材料光学性质、激光与物质的相互作用等方面有很大帮助.     

基于遗传算法的岩土及填料热物性参数评估

岩土及填料的热物性参数可直接影响地埋管换热器的性能设计.针对现场热响应测试中填料热物性参数需要预先测量,而无法通过计算直接评估的难题,在无限长线热源模型及管壁热阻修正复合介质线热源模型的基础上,应用遗传算法对岩土及填料的热物性参数同时进行评估,并结合热响应测试实验,验证了该方法的准确性.钻孔热阻、岩土导热系数和填料导热系数的评估值与实测值的相对误差分别为3.47%,1.42%和4.93%.2种模型计算所得流体平均温度与实测值的均方根误差分别为0.050 5℃和0.172℃.研究结果对地埋管换热器的设计具有重要参考价值.     

基于保护平面热源法的防隔热材料热物性测量

提出了一种可同时测量材料热导率、热扩散率并同步估计接触热阻影响的保护平面热源法.首先,建立了能够评估接触热阻影响的热传导模型;其次,设计并搭建了用于实验验证的热物性测量装置,其中的核心部件测温探头采用了附着于陶瓷基底的刻蚀双螺旋铂金属丝结构,可同时实现加热及测温;最后,利用此装置对2种标准材料在常温及1,200,℃下的热物性进行了测量.测量结果表明,由于该方法能同时考虑接触热阻的影响,热导率及热扩散率的测量误差可分别控制在5%及10%以内.因此,考虑实际存在的接触热阻可以提高热物性测量的准确度;接触热阻会受试样与探头接触紧密程度的影响,并最终对热物性测量准确度造成影响,良性接触是保证热物性高精度测量的关键.     

基于复杂移动热源模拟的激光自熔覆试验研究

激光自熔覆是一种利用激光进行特定材料表面强化的工艺，在激光自熔覆系统中，获取移动热源的复杂轨迹点是至关重要的.工程应用中，工件表面的激光自熔覆往往涉及复杂的三维路径，复杂路径所产生的三维坐标点不能使用通常的二维函数来简单表达.本研究通过有限元模拟激光自熔覆工艺过程，先用建模软件根据实验试样建立自熔覆轨迹复杂的三维模型，导入到有限元软件中进行分析，然后针对工业生产中常用的汽车模具材料GGG70L(德标球墨铸铁)建立逼近真实的有限元模型，提出线性插值方法并运用在移动热源子程序中，实现了复杂三维自熔覆轨迹的模拟.采用激光光斑20 mm,激光扫描速率8 mm/s,激光功率2 800 W,将有限元模拟形变量的实验与工程实验进行对比分析，结果表明两者的平均误差约为0.7%,误差范围在实际工程可接受的范围之内，说明有限元模型和模拟结果可靠，可在一定程度上代替工程实验，从而提高激光淬火实验的效率并节省成本.     

激光深熔焊热源模型的研究现状

综述了激光深熔焊热源模型的数值模拟的研究现状。小孔模型多用于解释小孔内部作用机理．双椭球体热源模型能较好地模拟大深宽比的穿孔型焊接过程，但在热流分布区域及变化规律方面都不能准确描述激光深熔焊热输入。三维锥体热源只考虑了热流作用半径沿厚度方向的变化，没有考虑激光能量在小孔内的沉积效应。柱状体积热源模型热流密度均匀分布反映激光深熔焊时能量在厚度方向上的分布趋势。旋转体热源按热流峰值、热流密度和热源作用半径变化规律分对数曲线旋转体热源，抛物线旋转体热源等。抛物线旋转体热源最合理，既考虑了激光深熔焊焊缝横断面形状特征，又顾及了热量沿焊件厚度方向的分布特点，能比较准确模拟激光焊焊接时的温度分布。     

多孔不均匀性金属混合物的传热研究

提出在一维导热模型下，利用平板比较法同时测定多孔不均匀性金属混合物的等效导热系数和导温系数的方法，并通过常功率平面热源法给予了验证。同时为结构复杂、固体物料分布无规律、孔隙形状无规则的多孔物质的热物性研究提供了思路和方法，使通常只用于测定绝缘材料热物性的方法得到了拓展。     

闪光法测量半透明材料热扩散率的理论研究

建立了闪光法测量半透明材料热扩散率的一维瞬态导热-辐射耦合换热数学模型,采用基于控制容积的离散坐标法分析求解激光脉冲在半透明材料内的温度响应,并与由热四端网络法得到的半解析解进行了对比和验证.研究结果表明:两种计算方法在各种计算条件下得到的结果吻合很好.数值方法更灵活,可以处理物性非线性问题,但计算时间较长;半解析法的计算速度非常快,但只能处理常物性问题.此外,本文对试样吸收系数、辐射边界、厚度及试样表面的热损失等因素对温度响应的影响进行了对比分析.     

搭接率对CK45钢激光熔凝硬度及应力分布的影响

采用大型有限元仿真软件SYSWELD,利用自建的宽带热源模型,对CK45钢表面激光熔凝处理过程进行了不同搭接率下的二维数值分析计算,考察了不同搭接率对材料熔凝区的硬度场、应力场等的影响.模拟计算结果表明,自建的宽带热源模型符合宽带热源的热流密度分布规律,模拟出的熔池形状与实际试样十分接近.经过激光熔凝后,材料的硬度得到了显著的提升,单道熔凝的最大硬度出现在熔凝区与母材的交界处.当相邻熔凝带热源中心距离较小时,熔凝区硬度分布比较均匀(除两端外);当相邻熔凝带热源中心距离较大时,硬度分布不均匀.Mises等效应力最大值出现在相邻熔凝带的搭接区,此处是熔凝裂纹形成的主要部位.     

常功率平热源法测试耐火材料热物性的研究

在对常功率平面热源法基本原理深入分析的基础上,根据其在第二类边界条件下半无限大物体一维导热的数学模型,研制一套低导热系数材料的热物性测量装置,并结合相关文献通过数值计算获得高斯误差补函数一次积分较为精确的解.设计的测试系统采用数据采集卡DUT5000,利用VB编程技术对温度进行实时采集及处理,测定8种耐火砖和陶瓷纤维的导热系数和导温系数.研究结果表明,本研究所设计的测试系统所得导热系数和导温系数与文献中的结果相对误差不超过6%,具有结构简单、操作方便、测试时间短、精度较高等特点.     

激光切割铜板的温度场数值模拟

利用ANSYS Workbench有限元分析软件建立激光切割铜板过程的三维模型和理论切割模型,采用APDL编程语言对激光高斯热源沿着自定义轨迹移动切割铜板的过程进行数值模拟,分析多组激光扫描速度以及铜板表面的单热源与多热源加载方式对激光切割铜板过程中温度场分布的影响,结果表明,在激光切割铜板过程中,铜板表面温度场分布主...     

岩土热响应测试曲线自动拟合方法

基于线热源理论和非线性最小二乘法,建立了岩土热响应测试温度曲线自动拟合方法。考虑反演参数的实际取值范围,借助于惩罚函数方法建立岩土热响应测试约束目标函数,并将其转化为无约束目标函数情形求解,从而实现通过自动拟合岩土热响应测试曲线获取岩土热物性参数的目的;编写了热响应测试解释程序,并通过解释标准热响应测试结果验证了该方法的实用性和可靠性。     

混凝土湿热传导与湿热扩散特性试验研究(Ⅰ)--试验设计原理

了解不同含湿状态下混凝土的热物性与湿物性 ,对研究混凝土坝在不同时期的温度控制与表面保护措施具有重要意义 论述了“常功率平面热源法”测定混凝土湿热传导与湿热扩散特性的原理和方法 ,对影响测试精度的各个参数进行了误差传递分析 ,讨论了进行加热片热容修正的必要性 ,使整个试验能在设计的试验精度范围内展开 ,避免了试验安排的盲目性     

混凝土湿热传导与湿热扩散特性试验研究（I）——试验设计原理

了解不同含湿状态下混凝土的热物性与湿物性，对研究混凝土坝在不同时期的温度控制与表面保护措施具有重要意义。论述了“常功率平面热源法”测定混凝土湿热传导与湿热扩散特性的原理和方法，对影响测试精度的各个参数进行了误差传递分析，讨论了进行加热片热容修正的必要性，使整个试验能在设计的试验精度范围内展开，避免了试验安排的盲目性。     

积分球反射法测量铌的发射率随温度的变化

提出了一种利用积分球反射法的脉冲加热技术测量材料热物性的方法，在此基础上研制了脉冲加热瞬态热物性测量装置，给出了利用该装置测量的铌在632．8nm波长下法向光谱发射率随温度的变化曲线，并进行了讨论。结果表明，所研制的装置能同时测量带状试样的比热、电阻率、全波长半球发射率及法向光谱发射率，具有试样制备简单、测试精度高等优点。     

羽状流作用下的非等温空调射流运动研究

在传统非等温射流理论的基础上,考虑由室内热源形成的羽状气流对非等温空调射流的热浮升作用,建立数学模型,得到了在内热源作用下非等温射流运动轨迹方程表达式。同时对不同热源形式、热源大小以及热源位置对空调射流和室内热舒适性的影响进行了实验研究,并根据实验结果对热源与射流的相互作用进行了讨论。结果表明,室内热源的存在将明显改变空调射流的运动轨迹,影响室内热舒适性。     

晋阳选煤厂利用电厂蒸汽作为采暖用热的可行性研究与应用

探讨了利用电厂蒸汽作为采暖热源供热的可行性，阐述了JWB型蒸汽减温板式族热器的可靠性及其经济和社会效益。     

地内温度与地热能利用

本文总结探讨了地内温度分布、地面热流、主要热源等问题,并对地热资源的分布和利用作了初步分析。     

用人工热源补偿热倾斜的一种新方法

此方法较简单地确定人工热源两端的电压，使其产生的在结构某区域上的热倾斜与给定热源所产生的热倾斜始终保持方向相反．大小极为接近，从而使两者迭加后的热倾斜充分减小．所做的模似实验证实了其有效性．     

时域间断Galerkin有限元法在激光热加工过程中应用

针对半无限体和薄膜结构受多种激光热源作用下的非傅里叶热传导过程,采用时域间断Galerkin有限元法进行数值仿真.其主要特点是在时域内对温度及其时间导数分别进行三次Hermite插值和线性插值.对于半无限激光热源热传导问题,其计算结果与解析解吻合良好.算例表明,时域间断Galerkin有限元法在高频激光脉冲问题中,没有...     

不锈钢厚板K-PAW三维瞬态温度场的数值模拟

采用复合三维锥体热源模式,针对小孔等离子弧焊接工艺条件,建立了适合于K-PAW焊接不锈钢0Cr18Ni9厚板三维动态焊接热过程的数学模型和物理模型。利用所建立的模型,综合考虑材料的热物理性能参数、相变潜热与温度的非线性关系,计算了K-PAW熔池形状及三维温度场的动态演变,并将温度场的数值计算结果同实验结果进行了比较,表明上、下表面的熔池宽度及熔合线在焊件内部的走向计算结果与实测结果吻合较好,证明复合三维锥体热源模型能够较好地反映K-PAW电弧的热流密度分布。