井筒内超临界多元热流体注入过程的数值模拟

在稠油热采过程中,提高注入工质的流动参数可显著增加采收率。为评价超临界多元热流体注入井筒后的流动传热特性,建立了相应的计算模型,得到了井底温度、压力与沿程热损失随注入流量、井口温度及井口压力的变化规律,并与注入超临界蒸汽情况下的流动传热规律进行了比较。结果表明,井底参数与注入流量呈单调关系;井底压力与井口温度、压力亦呈单调关系;而其他井口、井底参数的组合呈现出复杂关系。相同井口压力条件下,为使井底参数达到超临界状态,超临界多元热流体的井口温度和注入量高于注入超临界蒸汽的情况。适当选取较低的井口压力,可以减少热损失,提高经济性。所得结果可为注入工质参数的选取提供参考,进而为海洋稠油开发中的能源与动力保障的研究及设计明确需求。     

循环骤停中脑组织热臃塞现象的数值模拟

对因循环骤停而引发的脑热损伤病人实施头部重点降温是最有效的脑复苏措施之一.从Pennes方程出发,建立了脑组织球体传热模型,并参照有关实验数据提出了相应的脑代谢产热模型,利用Green函数法得到了循环骤停后局部脑组织发生温度上升而引起的热臃塞的结果.对脑代谢率、有效换热系数、环境温度等参数的影响研究表明体外冷却可以减缓脑组织热臃塞,但效果并不显著,从而提出了改进现有亚低温脑保护措施的可能性.最后通过定量分析,对脑热损伤进行了级别评估.     

基于流体体积法的溢流堰粘性流场数值模拟

为了对溢流堰的流场进行数值模拟,从完整的N-S方程出发,采用k-ε两方程湍流模型封闭Reynolds方程,作为基本控制方程,对自由表面的追踪采用了VOF（volume of fluid）方法.数值计算中,对基本控制方程采用了基于交错网格的SIMPLE算法,对自由表面控制方程采用了施主-受主方法.计算了溢流堰上的流速和压力分布,并与已有的试验结果作了比较.结果表明,计算方法能够比较准确地模拟溢流堰的流场.     

基于流体体积法和浸入边界法的粘性二相流模型对带障碍物溃坝的数值模拟

本研究提出了一种基于浸入边界法（IBM）和流体体积法（VOF）的粘性二相流的数值模型。其中,IBM用于处理流体中的固体边界的影响,VOF用来捕捉自由液面。由于自由液面处流体的密度和粘性系数是变化的,所以,在流场控制方程中将密度和粘性系数也当作变量来处理。基于该模型,对带障碍物的溃坝这个经典的问题进行了数值模拟,并将数值模拟结果与其他研究者的试验及模拟结果进行了对比分析,验证了该数值模型的有效性和实用性。     

基于浸入边界法和流体体积法的黏性二相流模型对含障碍物溃坝的数值模拟

采用了一种基于浸入边界法(IBM)和流体体积法(VOF)的黏性二相流的数值模型。基于该模型对带障碍物的溃坝这个经典的问题进行了数值模拟,将数值模拟结果与其他研究者的试验及模拟结果进行了对比分析,验证了该数值模型的有效性和实用性。     

一个高度角循环周期中异型腔式吸热器热损失规律数值模拟

温度影响吸热器保温内气体空气物性参数,基于HOTTEL辐射模型和三维数值模拟方法,研究了某地区一个高度角循环周期中自然对流情况下38 k碟式太阳能斯特林热机异型吸热器的热损失变化规律,得到了异型吸热器的温度场云图、对流和辐射热损失的平均努塞尔数以及热损失各项所占比例.结果表明：在一个高度角循环周期中,在不同的时间点,各项热损失所占的比例不一样,对流热损失先减小后增大,辐射热损失和导热热损失较小,且对流热损失的变化比较明显,其余的变化较小;高度角对Nuc的影响较大,Nuc随着高度角变大,先减小后增大;高度角对Nuc的影响较小,其变化只在一个很小的范围内波动;在任何情况下热损失中,对流热损失大于辐射热损失,辐射热损失大于导热损失.     

TiO_2纳米纤维结构材料的模板辅助-溶剂热法制备

借助一种新型的棉花模板辅助溶剂热法制备出Ti O2纳米多孔纤维结构材料,利用热重(TG)、X线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、比表面积测试(BET)和紫外-可见光谱(UV-vis)等对其进行表征.同时通过亚甲基蓝的脱色降解考察溶剂热反应时间(2.5~12 h)和温度(160~200℃)对Ti O2纳米纤维材料的光催化活性的影响.结果表明:利用模板辅助的溶剂热法可以制备出纤维形貌Ti O2纳米结构材料;在所研究的溶剂热反应时间、温度范围内,反应时间对材料光催化性能的影响较为显著,其可以使样品的光催化活性提高近20%,反应温度的影响较小,使样品的光催化活性提高不足10%.由光催化性能的结果可以得出最佳的溶剂条件:反应温度为180℃、反应时间为10 h.该法具有工艺简单、生产成本低、绿色环保等优点.     

热注入法制备Ni3S4纳米棒及其电化学性能

针对采用涂敷法制备电极材料时,运行一段时间后会出现电极的比容量性能下降较快的问题,利用热注入的方法,合成电化学性能优异、尺寸约为100 nm的Ni3 S4纳米棒.研究表明:制备小尺寸的纳米材料作为超级电容器的电极材料,有利于反应过程中电解液的快速渗透,能够进一步提高其电化学性能;制备的Ni3 S4纳米棒正极材料可以在0...     

地源热泵U型管地下换热器的CFD数值模拟

为了给地源热泵U型管地下换热器的优化设计提供理论依据,通过CFD数值软件对地源热泵U型管地下换热器系统中的流动和传热过程进行数值模拟.结果表明,地源热泵U型管地下换热器的换热效率随支管间距的增大而增加,随回填土材料热导率的增加而增大,而且支管间距和回填土材料热导率对换热器效率的影响是很复杂的非线性关系.当钻孔深度超过80m时,两支管的温升比急剧增加,支管间的热损失加剧,建议在实际操作中钻孔深度不要太深.     

机场跑道宽度可靠性设计方法研究

 为适应现代航空器的发展,更加合理地设计机场跑道平面尺寸,对跑道宽度设计问题进行系统研究。依据飞机着陆过程侧向偏移量的计算公式,将可靠性理论引入到跑道宽度的设计中,弥补了以往仅依靠飞行要求和经验来确定跑道宽度的不足。对某地多年气象资料统计分析和飞机着陆轮迹横向分布规律实测分析,结果表明：跑道侧风去除部分静风后服从极值I 分布,着陆轮迹服从正态分布。基于蒙特卡洛法,通过matlab 软件分别计算不同失效概率所需的跑道宽度,并对现有跑道宽度进行了可靠性评价。计算结果表明,跑道宽度对空气相对密度变化不敏感,现有跑道宽度的理论失效概率与实际失效概率比较接近,具有较大实际意义。     

无人机小型封锁弹药侵爆机场道面仿真研究

针对无人机弹药毁伤机场道面"零伤亡"的优势,提出了一种基于无人机小型封锁弹药侵爆机场道面作战模式,避免有人机突防造成的巨大损伤。依靠DesignModeler建模工具构建BM100轻型反跑道炸弹10∶1模型,在Autodyn环境下进行仿真,得到侵爆过程仿真结果、关键Gauge点波形图及机场道面毁伤DAMAGE云图。结果表明:基于几何相似模型律,机场道面实际爆坑深度为500mm,半径为400mm,在坑口以下沿道面方向很大范围内出现内部镂空现象,这种内部镂空给机场抢修造成很大困难,比爆坑更难修复。     

液-液循环流化床传热与制冰特性数值模拟

提出一种新型的液-液循环流化床动态制取流体冰方法,该方法采用水在另一种非相溶载冷液体中雾化形成细小水滴,水滴的运动主要受载冷液体的携带作用,水滴在循环流化床内流动过程中两相直接接触换热,水滴冻结实现制取颗粒流体冰目的.针对水雾化成水滴后循环流化床内水滴、载冷液体、冰颗粒所构成的三相系统,基于欧拉-拉格朗日方法,建立了颗粒轨道模型,模型考虑了相间能量、动量耦合.根据所建立的模型,对循环流化床内的多相流动与传热过程展开研究,获得了循环流化床运行参数对制冰过程的传热量和制冰量的影响规律,所得结果为定量预测液-液循环流化床传热与制冰性能及运行参数的合理选取提供了理论依据.     

基于FLUENT的管壳式换热器壳程流场数值模拟研究

利用ANSYS参数化建模方法建立了管壳式换热器的参数化模型,在ANSYS FLUENT中对管壳式换热器壳程流体的流动与传热进行了数值模拟计算,得到换热器壳程流体温度场、速度场和压力场;分析了折流板间距及弦高对换热效率和壳程流体压降的影响,对于设计传热效率高、流体阻力小的换热器进行了有益探索。     

翅片管式风冷冷凝器耦合传热的数值研究

利用耦合传热理论对平直翅片的换热特性进行了数值研究,在此基础上建立了V型风冷冷凝器的传热模型,并对不同夹角、不同管排的V型冷凝器管外换热特性进行了初步的模拟分析,模拟采用商用软件PHOENICS3.6进行。其结论对于目前空调使用的风冷冷凝器的优化设计具有一定的指导作用。     

蓄热室三维非定常流动与传热数值研究

蓄热室是蓄热式高温空气燃烧系统实现余热回收和获得高温空气的关键部件。应用多孔介质模型模拟蓄热体，采用当量连续法建立蓄热室非定常流动和传热的三维模型，对采用蜂窝陶瓷蓄热体的蓄热室在蓄热过程和放热过程中流速和温度的动态分布情况进行研究。     

水流运动物质点法数值仿真

在水流体运动问题的三维数值模拟中,结合拉格朗日法和欧拉法的物质点法具有计算精度和计算效率比较高的优势,本文应用物质点法和显示积分算法对水柱在固壁面上自由塌落、箱体内水流溃坝和水流绕过障碍流动的过程进行三维数值仿真,从数值仿真结果看,与实际水流的运动过程较为符合,表明物质点法在模拟水流体运动问题同样是一种有效的仿真方法。     

圆管内上随体Maxwell流体流动的谱方法逼近

给出了[0,1]区间上的广义Chebyshev多项式及其相关性质。应用Chebyshev Tau方法高精度地模拟了上随体Maxwell流在水平圆管内的流动。通过管中心和其它管线的速度变化趋势,以及圆管径向的速度分布,描述了流场的整体流动特性,揭示了非牛顿流体管道流的速度过冲和振荡现象。计算结果表明：流体弹性对管中心流体的影响最大;且流体弹性越大,流动的不稳定性越强,松弛时间越长。     

回填空气间隙对水平埋管换热性能的影响

建立了未夯实土壤初始温度数值计算模型,利用CFD软件求解,得到未夯实土壤初始温度数值计算结果,并将未夯实土壤初始温度数值计算结果与夯实情况下的理论计算值和实验测试数据进行比较,在该实验工况下,未夯实回填导致埋深2.2m处的土壤初始温度比夯实回填状况增大1℃左右.以未夯实土壤和夯实土壤的初始温度作为边界条件,建立埋深为2.2m的水平埋管耦合数值计算模型,利用CFD软件求解,得到土壤在未夯实和夯实情况下水平埋管换热器进出口温度及平均传热系数随时间的变化值,并与实验运行测试结果进行对比,在该实验条件下,土壤未夯实会使水平埋管进出口温度升高,系统效率降低,平均传热系数从2.71 W/(m·℃)下降到2.22 W/(m·℃).