考虑垂直湍流和水平流动热交换的空气温度计算模型

为了解决城市区域近地层空气温度的计算问题,将近地层空气在垂直方向上划分为若干层,针对每一层空气建立能量平衡方程,在方程中考虑了垂直方向上的湍流热交换作用和水平方向上的来流空气热交换作用,通过与下垫面和建筑墙面能量方程的联合求解可以得到近地层空气温度的垂直分布.采用广州地区小尺度区域（水平范围小于500m）和大尺度区域（水平范围大于1000m）夏季的测试结果对模型计算结果进行验证.结果表明,模型计算结果与测试结果比较接近,小尺度区域比较样本中最大相对误差为4.18%,说明该模型在预测城市区域近地层空气温度方面具有一定的准确性,可以用于城市热岛和热环境的理论分析.     

考虑空气垂直湍流热交换和空气水平流动热交换的近地层空气温度计算模型

为了解决城市区域近地层空气温度计算问题,将近地层空气在垂直方向上划分为若干层,针对每一层空气建立能量平衡方程,在方程中考虑了垂直方向上的湍流热交换作用和水平方向上的来流空气热交换作用,通过与下垫面和建筑墙面能量方程的联合求解可以得到近地层空气温度的垂直分布。采用广州地区小尺度区域（水平范围小于500米）和大尺度区域（水平范围大于1000米）夏季的测试结果对模型计算结果进行验证。结果表明,该模型计算结果与测试结果比较接近,比较样本中最大平均相对误差为3.62%。因此,该模型在预测城市区域近地层空气温度方面具有一定的准确性,可以用于城市热岛和热环境的理论分析工作。     

空气在三角形波纹通道内湍流流动与换热的数值研究

采用数值模拟的方法,对流动与换热进入周期性充分发展段等壁温边界条件下三角形波纹通道内流体的流动与换热进行二维数值模拟分析,计算考察了雷诺数Re、间距比ε及波纹纵横比γ对流动与换热性能的影响。结果表明:Re数及波纹纵横比γ较小时,不会出现回流;在计算的Re范围内,随着Re的增加,平均努塞尔数Nu呈递增趋势,摩擦阻力系数f呈下降趋势;并拟合出通道不同几何因子下阻力系数f及表面换热特性数Nu随Re变化的关联式。通过对性能参数j/f的分析得出,采用小间距比ε或者小波纹纵横比γ均可以提高换热性能。     

总括热吸收率的补偿辨识

总括热吸收率(CF)是连续加热炉L2级控制系统的重要参数.它既受炉子结构参数的影响,也受操作参数的影响,研究其补偿辨识尤为重要.提出基于炉温的一段式三元模型.取三元模型的任意一个模型段,以炉温和钢坯表面温度为输入条件,建立热电偶模型,并耦合求解热电偶及炉墙能量平衡方程,最终得到钢坯表面热流,进而对CF进行反向分析.分别考察了温度、钢坯规格及钢坯表面温度变化对CF的影响.结果表明,当炉温恒定时,CF随钢温的升高而减小,当钢温接近炉温时,CF变化率的绝对值迅速增大;而当钢温恒定时,CF随炉温的升高而增大.另外,CF随钢坯长度和宽度的增加而增大,随钢坯表面黑度的增加而增加.     

空气源热泵-地埋管换热系统蓄热性能研究

对于热负荷占优的寒冷地区,土壤源热泵系统长期运行使得土壤温度逐年降低,非采暖季利用空气源热泵为地埋管换热系统进行蓄热可有效地解决土壤热平衡问题。以实际工程为支撑,对空气源热泵-地埋管换热系统进行蓄热性能测试,结果表明：系统平均制热量可达到空气源热泵额定制热量的2.17倍,系统平均能效比为7.2,地埋管循环介质平均温差为4.5 ℃,系统运行稳定。基于TRNSYS软件对蓄热过程进行模拟,结合实验数据验证模型正确性,结果表明：经蓄热后土壤温度从初始的15.8 ℃上升至16.4 ℃。蓄热期间,采用多目标优化法得到空气源热泵蓄热系统全天运行时最优工况：循环水泵总流量为100 m3/h、空气源热泵总额定制热量为723.7 kW,在此工况下土壤目标温升为3.0 ℃时,系统能耗为474 820.0 kWh,增加的蓄热运行费用为3.96元/m2。与传统热源燃煤、燃气、热电联产蓄热方式相比,空气源热泵蓄热系统的能源与环境效益显著。     

空调客车室内三维紊流流动与传热数值研究

空调车空内空气的速度场,温度场研究是空调车室内气流组织设计及车室内舒适环境评价与研究的基础。空调客车运行环境恶劣,太阳辐射作用及复杂的车室内部结构等直接影响客车室内的温度场与空气速度场分布。     

立式陈列柜空气流动与热湿交换的整体模型

分析了旧模型的一些缺陷，综合考虑了陈列柜蒸发器、风机、搁架和保温层的影响，采用整体模型对立式陈列柜的空气流动与热湿交换进行了数值模拟．其中，蒸发器的总换热系数、蒸发温度和压力损失按实测处理；风机的压头按样本确定；搁架和保温层的物性参数按实际数值赋值；柜内空气部分仍按传统的K-ε模型模拟．通过对第一层搁架外端风幕温度的计算结果分析发现，与旧模型比较，整体模型与实验结果更加吻合，能够更好地模拟陈列柜的空气流动与热湿交换．     

总括热吸收率的基本辨识

加热炉二级控制系统通常采用总括热吸收率法作为核心模型,而总括热吸收率既是结构参数的函数,也是操作参数的函数,因此其辨识较为困难.以宝钢2050热轧厂3号加热炉进行的拖偶实验为例,详细阐述了基本辨识的过程.对实验数据进行整理,并采用表面温度梯度法反演CF.推导了CF基本辨识体系的完整表达式,同时对辨识结果进行必要的分析.反演过程中发现,当采样点较多时,反演的钢坯表面热流呈振荡趋势,这是采样周期与测量系统的分辨率不匹配所导致的.由基本辨识的sCF曲线可知,当钢坯静止时,在同一位置处CF值是变化的,这证实了CF动态补偿的必要性.     

Numerical Method for Heat and Mass Transfer in Air Washer-2.Spray Drop Trajectories of Horizontal Parallel Flow

Air Washer are employed in large air-conditioning sys-tems for dust removal and for evaporative cooling withappropriate design which can result in energy saving.Topredict the heat and mass transfer in water spray-air-flow system,a two-dimensional numerical model simu-lating the conservation of mass,momentum and energyof air and water are developed.Further,drop trajecto-ries in the case of horizontal parallel flow in air washerhave been simulated.The results of the simulations areused to investigate the effect of the initial droplet size,the spray angle and the airflow velocity on the drop ve-locity field and drop trajectories.     

湖-气水热传输模型的研究和数值模拟

在一维涡扩散模型的基础上,发展了考虑冬天结冰和夏天蒸发等水体相变问题及对流混合过程的湖 气水热传输模型.模型采用焓代替温度作为预报变量,这也更加方便处理水的相变过程.模型的计算结果与以色列Kinneret湖的观测资料进行对比,验证了模型的合理性,说明了加入对流混合过程是符合湖-气水热传输的实际物理机制的.     

复叠式空气源热泵相变蓄能除霜低温适应性实验研究

复叠式空气源热泵的几种常规除霜方式都存在一定的弊端,为此提出了复叠式空气源热泵相变蓄能除霜方法。为研究复叠式空气源热泵相变蓄能除霜的低温适应性,通过改变室外侧环境温度、相对湿度和结霜时间,设计了6种不同室外工况。并通过实验研究6种工况下,系统开启除霜模式时的运行特性。实验结果表明:6种工况下,除霜时间都在520～770 s范围内,且每个工况下机组运行正常,系统除霜性能稳定,同时室内侧平均供热量也达到正常供热的57.4%以上,说明本系统具有良好的低温适应性。     

普适热传递条件下放热系统的临界表面温度梯度

讨论了放热反应物在满足热爆炸条件时临界表面温度梯度Γ_(cr)和热传递条件(Biot数Bi)的关系。在Frank-Kamenetskii边界条件下,平板、圆柱和球形反应物具有相同的Γ_(cr)值(Bi→∞,Γ_(cr)=2);在Semenov边界条件下,所有反应物形状也具有相同的Γ_(cr)值(Bi=0,Γ_(cr)=0)。对于普适热传递条件(0≤Bi≤∞),Γ_(cr)的值是Biot数Bi和反应物形状的函数。本文提出了一种新的计算方法,并给出了一些经典数值。还利用渐近分析方法,给出了渐近分析公式。     

合肥市城市热环境的空间变化及其驱动力分析

合肥市在进入21世纪后城市扩张十分迅速,城市热环境也随之发生改变.本文借助RS和GIS相关软件的支持,利用TM影像反演出地表温度并将其归一化处理.通过对比1995年9月18日和2007年10月5日的地表温度分布图和统计表发现在12年中研究区的热岛区域面积由68907600m2减少到66896100m2,减少了2011500m2;合肥市的热岛集中区由1995年的东部向2007年的西南部转移;老城区保护较好,在离合肥老城区中心0-2km的环形缓冲区内,低温、较低温、次中温和特高温的面积比例变化很小,高温区的面积减少,基本转变成中温区和次高温区;在2-5km的环形缓冲区内,各等级温度区变化较大;在5-13km的缓冲区范围内,较低温区和次中温区的面积一直在减小,低温区、次高温区和高温区的面积在增加.     

垂直射流沿恒温热平面的热量传输和速度分布

研究了二维冷液体射流垂直冲击一个恒温热平面时，射流沿平面的热量传输和速度分布．通过对Ｃｒｏｃｃｏ变换加以推广，求得了问题的相似解，揭示了速度梯度，温度分布和剪切力之间的关系．     

水平管内煤油和空气的混合物流动传热特性的研究

对煤油和空气的混合流体在水平管（φ１９ｍｍ＊２．５ｍｍ）内加热时的两相流动进行了实验研究,实验范围：空气质量分数为３％－５０％;混合流体的质量流量为１２７－１０００ｋｇ／ｈ;入口压力为０．１３５－０．３５ＭＰａ;采用分相模型对高含气率时的环状流动进行理论分析,得到了在高含气率的水平管内,煤油不产生相时两相流动传热和阻力计算的半经验,半理论的准则方程,所得到的结果为加氢换热器的设计了可靠的依据。     

接触热阻对高温换热设备管口区温度分布的影响

对高温换热设备管口区的传热进行了深入的分析。采用有限差分数值分析方法着重研究了管口区域内换热管与管板胀接面上接触热阻对管口区传热的影响，得到了管口区中的温度分布，并进行了相应的传热机理分析；还与未来考虑接触热阻时的计算结果进行了比较。     

高温湿空气热物理性质计算方程

由于高温状态下温空气不能作为理想气体处理。为此,文章依据二元组分混合气体性质,根据实际气体压缩因子和维利状态方程,建立了由空气温度、压力和相对湿度表达的高温湿空气热物理性质的计算方程,并为方便工程计算,将这些方程整理成为相应的修正系数乘以纯干空气的热物理系数。     

高温高速气流冲击下气流挡板的换热性能研究

在高温高速气流喷口后方设置倾斜气流挡板,使气流沿着挡板角度射入周围环境,达到减少对周围相关人员和设备的影响.同时为满足对挡板的使用要求,降低挡板表面的温度,对其换热过程进行分析,发现挡板表面空气层在换热中为主要影响因素.涂层表面粗糙度和挡板顶部边缘的锐角都会对边界层产生扰动,进而影响换热.采用FLUENT软件对挡板阻挡高温高速气流在不同工况条件下的影响因素及其耦合特性进行数值模拟仿真研究,结果显示,适当的涂层表面粗糙度,使传入挡板的热量减少3%~7%;挡板边缘倒圆角后,顶部温度下降10%.     

混合冷剂在竖直矩形小通道内上升流沸腾换热模拟

为研究板翅式换热器流道内混合冷剂沸腾换热规律,建立了竖直矩形小通道内混合冷剂沸腾换热数学物理模型;基于理论推导的汽液相界面交互深度确定方法,采用CFX双流体模型模拟分析了混合冷剂在竖直矩形小通道内上升流沸腾换热规律,并与文献已有经验关联式进行对比分析. 结果表明:由于混合冷剂物性影响,沸腾换热系数随干度增大而降低;由于对流沸腾和核态沸腾换热机理共同作用,沸腾换热系数随质量流率、热流密度增加而增大;同时,模拟与经验关联式对比结果表明,Lazarek换热关联式计算结果与模拟吻合较好,其误差在±15%以内,将其应用于估算竖直矩形小通道内混合冷剂沸腾换热系数具有较高可靠性.