基于粒子群优化支持向量机的电缆温度计算

导体温度是影响运行电缆使用寿命和材料利用率的最主要因素,也是反映电缆运行状态的参数.由于技术上尚难以实现对运行电缆导体温度的直接测量,因此有必要进行导体温度计算.文中以电流和外皮温度作为模型输入,以导体温度作为模型输出,构建基于支持向量机的电缆暂态导体温度的数学模型;为提高该模型计算的精度,避免盲目选取训练参数,引入粒子群算法对其惩罚因子C和核参数γ进行寻优.仿真与试验对比结果表明:基于粒子群优化的支持向量机模型(PSO-SVM模型)可以用于电缆暂态导体温度计算,且计算误差小于热路模型和BP神经网络;模型具有良好的泛化能力.     

脉冲激光诱导Zn/InP掺杂过程中温度分布的数值计算

脉冲激光诱导InP的Zn掺杂过程中，金属-半导体分界面附近的温度是影响掺杂浓度和掺杂深度的一个重要因素．确定材料的温度分布有利于合理选择激光功率、辐照时间等工艺参数使表面或界面达到预期的温度．本文分析了脉冲激光诱导InP掺杂Zn的过程，利用数值计算的方法，计算了在简化一维模型下激光辐照过程中材料的温度场分布，得到了材料表面温度、金属-半导体分界面温度与激光脉冲宽度的关系，两者都近似呈线性关系，表面温度和分界面温度相差不大，这与解析方法得到的结果基本相同．研究表明，通过数值方法给出材料中温度场分布情况，可以直接在普通的PC机上计算任意给定时刻材料表面温度和金属-半导体分界面的温度．     

厚板对接多道焊温度场的三维数值模拟

采用三维有限元法模拟厚板对接多道焊的温度场分布.计算过程中考虑了温度对材料相变和热物理特性的影响,采用了“生死单元“的技术,实现了模拟过程中焊接材料的逐步填充.同时采用热电偶实时测量厚板对接多道焊的温度场.结果表明,温度场计算值与试验测量值十分吻合,为全焊接阀体球阀的阀体焊接工艺参数的确定提供了重要的手段;同时从温度场变化趋势可以得出,为了控制多道焊的焊接温度,在保证焊接质量的前提下,应尽量减小前几道焊接线能量.     

变压器三维温度场的分析与计算

针对干式变压器建立了同时考虑铁芯、线圈和绝缘的数学物理模型，用有限元法分析计算其温度场；讨论变压器的内部温度分布、热点位置及材料热物性系数的影响并结合实测对计算结果进行校验．     

基于电磁-热-流耦合场的多回路排管敷设电缆载流量数值计算

多回路电缆以集群方式敷设时,各回路之间的电磁耦合和热耦合都将加强,对电缆导体线芯和金属外护套的交流电阻及涡流损耗的影响均不可忽略。为准确计算四回路电缆在4×4孔排管敷设方式下的载流量,借助于Comsol和MATLAB软件建立电磁-热-流耦合物理场有限元模型,将电磁场、温度场及排管内空气流速场耦合求解。首先通过求解电磁场计算电磁热损耗,然后作为载荷施加于传热模型进行温度场分布计算。该模型对电缆复杂的邻近效应、趋肤效应进行直接仿真计算,考虑了金属材料电阻率随温度的变化关系,且传热模型中耦合了空气自然对流、热辐射和固体热传导3种导热方式。利用所提模型对6种排列方式下的电磁热损耗和温度场分布进行计算;并利用二分法计算相应的载流量。结果表明,排列方式对电缆间的邻近效应有较为显著的影响,优化排列方式可降低电缆损耗、提升载流量。     

1700热连轧机轧辊温度场及热凸度研究

研究了国内某1700热连轧机轧辊温度场有限差分模型及热凸度模型,采用C++语言编制离线仿真程序,计算某一轧制周期工作辊温度场及热凸度,得到轧制过程不同时刻工作辊表面温度及热变形情况.F2,F3和F4轧辊上表面在轧制结束后最高温度分别为58.1,73.1和81.2℃;表面最大变形量(半径方向)分别为193.979,275.259和333.433μm.对CVC轧辊而言,轧辊表面温度分布及热变形变化明显受到轧辊横移的影响.将程序计算得到的轧辊表面温度与实测值比较,两者吻合较好,表明轧辊温度场模型及热凸度模型具有较高的计算精度.     

脉冲大电流应用电缆的设计

为研究脉冲大电流应用所使用的电缆,优化设计其结构并选择绝缘层材料。首先针对同轴结构电缆,分析了半导电层对电缆绝缘层电场的影响。然后在绝热条件下,计算了不同导体截面积电缆的温度,并通过试验计算了硅橡胶和不同氟橡胶材料热导率随温度的变化规律。在对计算结果进行分析比较的基础上,确定选择内、外导体截面相同且没有半导电层的同轴电缆结构,以及F0-2706型氟橡胶材料作为绝缘层。最后,通过有限元Comsol软件仿真计算了氟橡胶绝缘电缆的温升,针对连续通过脉冲大电流时电缆温升过高的问题,提出了采用水冷方式降低电缆温升的方法。仿真结果表明:通过水冷方式降低电缆温升,冷却效果明显,可以在一定程度内满足工程应用需求。     

加热炉热滑轨预示计算数学模型

本文通过预示计算研究了在不同的炉温制度和热滑轨的条件下料坯温度场随时间和炉长的变化,并考察了黑印温差和轨预温度。在数学模型的建立中,考虑了滑轨温度与料坯温度相对应的同步变化和接触热阻对料坯和滑轨温度场的影响。预示计算得到了较好的结果,并从中得出了相应的结论。实验时,制成了“表面温度感受器”,它对料坯下表面温度测量具有高度的灵敏性。     

钨极氩弧焊温度场三维动态模拟及红外测温

焊件温度场快速加热和冷却过程中的正确描述是进行组织转变和焊后接头力学性能分析的前提条件,文中建立了电弧运动下的三维焊接温度场的动态有限元计算模型,利用有限元分析软件Ansys编制了APD I程序,针对铝合金钨极氩弧焊焊接动态过程进行了模拟仿真.采用双椭圆热源模型进行计算,分析中考虑了材料热物理性能随温度的变化,以及辐射、对流、相变对温度场的影响.采用红外测温仪SAT-HY6800对焊接过程进行测温,加装滤光镜排除电弧辐射对红外测温的影响,实现了对焊缝区域温度的采集.将测量温度与计算结果进行了比较,两者基本吻合.     

基于ANSYS的高压交流电缆接头载流量确定方法

为了实现接头载流量的准确计算,提出了一种基于ANSYS的高压交流电缆接头载流量确定方法.该方法以绝缘长期耐受温度为限制条件,利用接头轴向二维有限元仿真模型计算载流量.仿真结果表明,当对流散热环境和负荷都相同时,相同导体截面的电缆接头导体温度高于电缆本体的导体温度,接头的载流能力低于同导体截面电缆的载流能力.为验证仿真模型精度,设计了接头载流量实验平台,对不同负荷下110 k V电缆接头稳态温度分布进行了实测.仿真与实验结果的对比表明,当接头导体温度超过绝缘长期耐受温度时,应用接头轴向二维有限元仿真模型计算压接管处导体温度的误差不超过1.0%,仿真计算的准确度能够满足工程应用的需求.最后,采用二分法算得110 k V 630 mm~2电缆接头载流量为1220A,比相同导体截面电缆本体在相同环境条件下的载流量减少了17.79%.研究结果表明:采用接头轴向二维有限元仿真模型计算载流量是可行的.     

钢结构氧气切割开孔残余应力数值分析与实验研究

氧气切割是船体结构临时开孔工艺中的首选方法,其产生的残余应力对后序封孔焊接与结构安全性均有重要影响.基于氧气切割原理,建立了预热火焰与铁氧反应生热的组合热源模型;基于热弹塑性有限元法,建立了氧气切割开孔过程的数值计算模型,并分析了切割温度场与残余应力场分布规律.通过氧气切割开孔实验进行结果验证,采用红外热像仪测量表面温度分布,应用压痕应变法测量残余应力,实验结果与计算结果基本吻合.研究结果表明:在割缝边缘存在超过材料屈服点的拉应力区,其宽度受切割速度、开孔尺寸与纵向约束等因素的影响.     

非接触式温度测量方法在微尺度实验中的应用

本文系统的介绍了非接触式温度测量方法在测量微小物体表面温度场中的应用.得用微区热成像技术,使用红外成像仪及专用红外放大镜测量并得到了微小物体的温度场.由于不同材质的红外发射率不同,分别采用不同的方法对红外测量得到的温度场进行修改,从而得到较为准确的温度值.非接触式测量方法不会引起微小物体温工分布的变化且不需要特别的布置,因而在微尺度实验中比一般的接触式温度方法——采用热电偶或电阻来测量温度且有更高的精确度。     

光纤复合式变压器电磁线的温度检测精度分析

针对目前大型变压器内部温度场精确测量的需求,为提升传统光纤测温的感知范围与测量精度,设计了一种光纤复合式变压器绕组测温方案,对于绕组与光纤之间各个部件的热量传递进行了建模,并采用有限元法对光纤测量的精度进行了数值计算。通过理论对比分析可知,根据所建立的热路模型由光纤测量温度可反推绕组附近绝缘纸等部件的精确温度,误差可控制在合理范围内,进一步提升了光纤测温的准确度与感知范围。     

钢轨铣磨作业过程中的温度场建模与实验研究

钢轨铣磨作业会产生大量切削热,致使作业区钢轨表面温度不断升高,温度过高易造成刀具磨损,降低铣磨修复效率,甚至直接烧伤材料表面,使钢轨修复得不偿失.文中通过对钢轨铣磨修复过程进行分析,基于线热源法理论,分别建立钢轨成形铣削和成形磨削的温度场模型,之后通过温度场迭加获得钢轨铣磨联合作业温度场模型.同时,搭建专用的铣-磨实验台,开展钢轨铣磨实验,验证了模型的合理性.然后借助该温度场模型预测铣磨过程中的温度分布,分析不同加工参数对工件表面温度的影响,结果表明随铣磨速度、进给速度和铣磨深度的增加铣磨区工件表面温度均呈现上升趋势.此外,通过铣磨速度配比和加工用量选择可实现对铣磨区域的温度控制,从而预防铣磨过程中钢轨材料烧伤.     

中厚板热轧过程中的温度场模拟

针对中厚板轧制过程中温度场不易精确确定,普通温度计算模型计算误差较大或计算较为繁琐的问题,以传热学基本理论为基础,建立了热平衡方程,采用完全隐式差分法对首钢中厚板轧制及冷却过程中的板坯中心温度和表面温度变化进行了模拟.可以得到以下结论:①在轧制过程中,中厚板上表面温度急剧下降,道次间歇期间又有回升的趋势;在层冷过程中,板坯上表面温度迅速下降;②计算的板坯表面温度与实测的表面温度吻合较好,表明该模型可以用来模拟中厚板轧制过程中的温度变化.     

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;     

小型冷库蒸发器三维温度场分析

以冷库小型冷风机的蒸发器为研究对象,采用热镀锡膜铜-康铜热电偶多点布置测量蒸发器多个点的表面温度.利用matlab软件实现热电偶热电势值与相应温度值的转换,并调用grid-data3差值估算函数计算蒸发器其它各点的温度值,绘制三维温度场,实现蒸发器内外温度分布的可视化分析,为冷库蒸发器的换热效果分析提供依据.     

气膜冷却叶片热应力和振动特性的计算分析

采用计算流体力学软件Numeca计算了气膜冷却叶片表面的温度场,通过插值计算,将Nu-meca中的叶片表面温度结果导入到有限元分析软件Ansys中作为边界条件,计算分析了整个叶片的温度场和热应力.计算了叶片在不同温度场下的叶片固有频率,并采用等效材料参数的方法计算了叶片具有气膜冷却孔时的固有频率.温度场对叶片的固有频率影响较大,气膜冷却孔使得叶片固有频率下降.     

活塞的温度测量及温度场的有限元计算

本文介绍了在 Hill 柴油机上采用热偶法,用间歇接触装置对活塞表面温度的测量。同时也介绍了实测之前进行的模拟试验以及用有限单元法对活塞温度场和热流量的计算。     

基于ANSYS有限元对高频焊接的三维温度场模拟

在高频直缝焊管生产过程中,焊接温度是影响焊缝质量的首要因素.建立高频直缝焊管的三维焊接温度场动态有限元计算模型,利用软件ANSYS编制APDL程序,针对焊接动态过程进行模拟仿真.采用线热源模型进行计算,分析中考虑材料热物理性能随温度的变化,以及辐射、对流、相变对温度场的影响.采用雷泰MarathonTMFA/FR系列红外测温仪对焊缝进行温度采集,并将模拟结果与采集温度结果进行比较,二者基本吻合.