空调客车厢体结构传热数值分析

将空调汽车的围护结构视为由多层不同的材料及钢制骨架构成的复杂平板结构,以太阳辐射和强迫对流为外边界条件,数值分析了非稳态情况下复杂结构平板三维温度场分布。结果表明．车身的骨架结构引起的热桥传热造成的局部附加热损失较大,对车室内的空调负荷影响不能忽略。     

双曲壳结构复合材料的热临界屈曲温度分析

以双曲壳结构复合材料为研究对象,利用有限元Block-Lanczos研究分析法对复合材料层合双曲壳结构在温度场下热屈曲行为进行研究,并研究了复合材料层合双曲壳铺层厚度、边界条件、纤维方向等对临界屈曲温度的影响。结果表明:在均匀温度场下复合材料层合双曲壳临界屈曲温度与边界条件、铺层厚度、纤维方向有密切关系并成一定规律分布。通过对复合材料双曲壳结构的热屈曲性能分析,为复合材料结构设计和实际工程应用提供了一种有效的分析及建模方法。     

在任意不定常温度场和任意法向动载荷联合作用下中心开孔园底扁球壳的动力问题

本文得出了在任意不定常温度场和任意法向动载荷联合作用下中心开孔园底扁球壳的动力问题的解析解。我们假设温度沿壳体厚度直线分布。在第一部分,我们研究了常用边界条件下的中心开孔园底扁球壳的自由振动。作为例子,我们计算了一边缘夹紧的扁球壳的自然基频(m=0),所得结果与E.Reissner的结果作了比较。频率方程的解法是钱伟长提出来的。这将在附录3中介绍。在第二部分,我们研究了在任意谐温度场和任意谐法向动载荷联合作用下的中心开孔园底扁球壳的强迫振动。在第三部分,我们研究了在任意不定常温度场和任意法向动载荷联合作用下的具有初始条件的上述壳体的强迫振动。在附录1和2中,我们讨论了如何用应力函教来表示位移边界条件和m=1情形的边界条件。     

钛镍合金固体火箭发动机一维非稳态导热及热应力研究

以固体发动机地面试车启动工况为背景,将其简化为等厚壁圆筒,研究一维非稳态工作条件下圆筒热应力计算。首先,将钛镍合金火箭发动机启动时温度随时间变化作为边界条件,利用ABAQUS软件分析等厚圆筒非稳态导热,得到瞬态温度场,并对比解析法结果得到瞬态温度场有限元和解析法的计算方法;其次,用MATLAB编程实现等厚壁圆筒的热应力的计算。优化了固体发动机减维热应力计算方法,为概念设计和参数敏感性分析提供方法支持。     

有控火箭燃气发生器壳体瞬态温度场分析

目的　对用于有控火箭飞行方向控制动力的燃气发生器壳体进行非线性瞬态温度场有限元分析; 方法　用有限元法模拟热试验的实际热负荷历程时,考虑燃烧室圆筒段内壁含绝热层和不含绝热层但内壁加厚两种不同试验样机的结构特点,同时考虑结构材料热传导、热容等的温度非线性特点; 结果　给出了燃气发生器燃烧室壳壁的瞬态温度场数值计算结果; 结论　数值计算结果表明两种结构模式都具有足够的热安全性,计算预示的结构特征点温度值与试验所测结果基本相符;     

不可压缩Ogden材料组成的球壳的有限振动

研究了由一类各向同性不可压缩Ogden材料组成的球壳在突加拉伸载荷作用下的有限振动问题。首先利用平衡微分方程、边界条件和初始条件求得了球壳径向对称运动的微分方程,证明了存在一个临界值。当拉伸载荷未达到这个临界值时,随着时间的增加,球壳的内表面将作非线性周期振动;当拉伸载荷超过这个临界值时,球壳最终会破裂。最后给出了相应的数值算例。     

不可压缩超弹性球形结构的径向有限变形

研究了在表面拉伸载荷的作用下,各向同性不可压缩超弹性材料组成的球形结构的有限变形问题。首先利用不可压缩性条件及边界条件求得了拉伸载荷和球形结构内半径之间的关系,进而分别给出了4种球形结构（实心球体、预存微孔、球壳和球形薄膜）有限变形解的定性分析,最后结合数值算例详细讨论了材料参数和结构参数对球形结构径向变形的影响。     

多层扁壳非线性的轴对称弯曲

本文重新推导了文[1]多层扁壳大桡度方程及其边界条件,纠正了有误之处。作为算例研究了各向同性多层扁球壳在非均匀温度场内,受均布载荷作用的大桡度弹性特征。使用了修正迭代法得到二次近似解析解。     

换热边界下变物性梯度功能材料板稳态热传导分析

用有限元法分析了由ZrO2和Ti 6Al 4V组成的变物性梯度功能材料板在对流换热边界条件下的非线性稳态热传导问题,检验了方法的正确性,给出了对流换热边界下的稳态温度场分布,并与不考虑变物性时的结果进行了比较.结果表明:在精确计算稳态温度场分布时,变物性是影响梯度功能材料板的稳态温度场的最重要因素之一.此外,材料组分的分布形状系数M、环境介质温度、对流换热系数和孔隙度P的变化对变物性梯度功能材料板的稳态温度场分布均有明显的影响.此结果为材料设计和进一步的热应力分析提供了准确的计算依据.图7,参6.     

含粘弹性层纤维增强层合板的热屈曲及阻尼特性分析

对含粘弹性层纤维增强层合板的热屈曲及阻尼特性进行了分析研究。采用经典冯·卡门平板理论和哈密顿原理推导得出结构运动学方程,进而得出临界热屈曲温度的求解公式,通过求解本征值问题,得到结构固有频率和阻尼比。在恒温下分析了粘弹性层厚度和铺设方式对结构阻尼比的影响。在不同温度场下研究了粘弹性层厚度和铺设方式对结构热屈曲行为的影响。着重分析了非均匀温度分布对结构热屈曲和阻尼比的影响。数值结果分析表明,不论均匀温度场还是非均匀温度场,弹性层总厚度一定的情况下,层合板临界热屈曲温度随粘弹性层厚度增大而增大,且基本呈现正比例关系。恒温时,层合板阻尼比随粘弹性层厚度增大而增大。临界热屈曲温度、固有频率、阻尼比除了受纤维铺层影响较大外,同时受层合板上温度分布的影响较大。     

基于太阳能的原油储罐加热系统数值模拟

分析基于太阳能的原油储罐加热系统的应用前景.分析其传热过程,建立基于太阳能的原油储罐加热系统数学模型,将太阳能简化为集热板平面的温度分布,利用CFD软件对其进行数值模拟.研究结果表明:(1)由于水温分布的不均匀性造成的密度差成为水由水箱流向储罐内输水管进行流动加热原油的动力.(2)经长时间加热,原油储罐内的温度有所提升...     

储罐静电电位的有限差分计算方法

研究了立式圆筒形石油储罐内静电电位的有限差分数值计算方法。将接地金属储罐内的静电场等效为二维轴对称场,从静电场边值问题出发,建立了数学模型,推导了有限差分数值模型,得出超松弛迭代格式的有限差分公式。通过计算储罐中静电电位的分布考验了算法。     

1.5m~3独立C型LNG储罐蒸发率简化算法

提出一种考虑罐壁、垫木、管路、绝热层等漏热因素的1.5m3独立C型LNG储罐蒸发率的简化计算数值模型,验证了各漏热因素的独立性,建立了计算体系,统计回归蒸发率与环境温度之间的关系,提出简化的计算公式.将罐体温度场参数化、将漏热因素简化并参数化,使用有限元方法对罐体的温度场进行数值模拟,得到罐体漏热量.比较罐壁、垫木、管路、绝热层等对蒸发率的影响,分析得出各漏热因素温度场在工程设计情况下不会产生叠加效应这一结论.罐壁对蒸发率影响较大,垫木、管路影响较小.结果表明,该算法可快速有效预报1.5m3独立C型LNG储罐蒸发率,减少建模计算流程,在LNG储罐方案总体设计阶段有着较高的实用价值.     

边界变温时梯度板稳态热传导及影响因素

为了研究边界变温时功能梯度板的二维稳态热传导及梯度参数 γ的影响,基于该板的二维稳态热传导基本方程,假设热导率沿板高呈指数函数形式分布,用分离变量法和三角函数正交性,导出三边界恒温与上边界变温时该板的二维稳态温度场的解析解,与有限元解对比可知,2种方法结果一致。结果显示：上边界线性热载时,板内温度场分布无对称性;上边界正弦热载时,板内温度场分布对称于过形心的y轴;随着γ的增大,板内高温区不断向两侧和下侧扩展。因此,可选择适合的梯度参数和边界不同变温来满足设计、应用和热应力分析的需要,所获得的解析解可作为检验其他近似方法的参考标准。     

厚壁圆筒热冲击作用下的应力场

针对冲击的瞬时特性,在热冲击问题的边界条件中引入δ函数,在运用Laplace变换的方法求解厚壁圆筒内部受热冲击作用温度场的基础上,求解了圆筒的热应力响应,探讨了热应力随时间的变化,随圆筒内外径比的变化,为研究管式反应器减小热冲击损伤提供理论参考。     

基于Gumbel极值分布的大型原油储罐剩余寿命预测

储罐的剩余寿命是预测储罐的未来工作能力,预测储罐未来腐蚀发展趋势和壁厚减薄趋势。预测其在满足剩余强度及其安全性要求前提下储罐的剩余寿命。根据储罐的腐蚀特点,储罐的最大腐蚀坑深服从Gumbel I型最大极值分布。基于最大极值分布和概率统计,推导出储罐剩余寿命计算公式。储罐的剩余寿命由储罐中幅板的剩余寿命决定。分别采用API653和API 650的规定确定罐底板和罐壁板的最小允许厚度。在0.99、0.999和0.999 9的可靠度下储罐A的剩余寿命分别为25年、20年和17年。与国外标准进行对比,国内标准对储罐检修周期的规定相对保守。提出的剩余寿命预测方法对于确定储罐检修周期具有参考价值。     

平板式反应器的数值模拟

连续操作条件下运行的板式反应器已成为取代间歇式反应器的一个较好的选择,它主要从事精细化工品和药品的生产。利用专业的多物理场耦合软件COSMOL Multiphysics对平板式反应器内的不可压缩流场进行了数值模拟,得到了反应器中的流体的浓度场﹑速度场及温度场分布。结果表明平板式反应器较之普通的管壳式反应器它允许高效率的反应物的温度控制,以此为据为其后期的工业开发提供了理论依据。     

弹簧压并状态下悬架减振器绕流涡旋特性分析

为研究汽车行驶过程中减振器弹簧压并状态下翼子板内流场特性的变化,将该状态下的减振器简化为三维变截面圆柱模型,并建立变截面圆柱绕流三维流场模型,利用Transition SST四方程转捩模型模拟低、中、高3种车速对大、小圆柱绕流涡旋特性的影响.结果表明:绕流后尾涡的大小、形态、上升角均受圆柱直径、雷诺数及边界条件的影响,在变截面处验证“下洗”运动对N区边缘涡生长的直接作用及对L区涡旋分布的干扰作用;3种流速下适合绕流涡旋振动压电能量回收的最优夹角分别为±10°,±15°,±20°;在有界的高雷诺数流场下对变截面圆柱绕流涡旋重新分区,发现新的涡旋连接方式.     

中厚板控冷过程的温度-应力耦合计算与翘曲分析

以集管冷却时钢板表面的对流换热边界条件为基础,利用ANSYS软件,采用间接热力耦合法对三种冷却模式下钢板冷却过程的温度场和应力/应变场进行数值模拟,分别对模拟得到的横断面上的温度时间历程曲线和应力应变曲线进行比较,在此基础上进行了三种冷却模式下钢板翘曲变形的分析.分析结果表明,交替冷却方式有助于减小钢板厚度方向的温度梯度,温度梯度对钢板的翘曲变形影响不大,上下表面的冷却均匀性是钢板翘曲的主要原因.此分析结果为中厚板控冷获得平直板形提供了理论基础.     

相变材料对家用水箱性能的影响及相变层厚度优化

基于相变蓄热水箱的发展现状,结合家用生活热水系统相关设计规范及标准,对相变水箱的结构进行了设计,并采用有限元软件对相变水箱的性能进行了模拟研究.首先建立了相变水箱的数值计算模型并利用实验数据验证模型的准确性;在此基础上,通过蓄放热阶段水温响应特性、相变材料温度及液相比等参数,对相变水箱的蓄放热特性进行了研究;另外,比较分析了不同相变层厚度参数对相变水箱蓄放热过程的影响,并对相变材料的用量进行了优化.结果表明,对于家用水箱,增设相变材料层可以延长水箱蓄热过程;在水箱放热过程中,放热时间随着相变层厚度的增加呈现先延长后缩短的变化趋势;与其他相变厚度的模拟工况相比,相变层厚度为30 mm时,水箱的释热性能最佳,放热时间较普通水箱增加10％左右,且维持水温处于较高温度的时间有所延长.可见相变材料的蓄放热特性直接影响着家用水箱的性能,寻求相变材料的最优用量可为相变水箱的设计及实际应用提供参考.