聚碳酸酯板材一维非稳态传热实验和模拟计算

对聚碳酸酯(PC)板材热成形的具体边界条件进行分析和简化,得出传热过程模型,此热传导过程为一个一维非稳态传热过程.利用小型实验烘箱实验得出不同厚度的PC板材,不同加热方式的热透时间.同时,通过运用Abaqus有限元模拟软件对不同厚度PC板,不同加热方式的传热过程进行模拟计算,实验结果与模拟结果进行对比,能够很好的吻合.     

航空碳纤维复材板电-磁-热多场联合仿真与分析

针对电磁涡流感应在实现碳纤维增强复合材料（CFRP）快速内部加热时内部多场问题尚缺少系统理论研究的情况,对航空碳纤维复材板进行了电-磁-热多场联合仿真与分析。首先,从CFRP的物理属性出发,分析其涡流热产生的物理原理;其次,设计不同叠层数目碳纤维复合材料,根据碳纤维复合板材电磁涡流形成规律,分析线圈输入功率/电压以及复材叠层数目对涡流热效应的影响;再次,使用电-磁-热联合多场有限元模型对感应加热过程中电磁涡流场和温度的分布情况进行仿真分析;最后,通过实验验证有限元模型计算结果。结果表明,涡流效应中碳纤维板可以产生呈闭环的感应电流,感应电流在碳纤维复材板上呈中间低、四周高的分布状态;在25 V的固定输入电压下,单层碳纤维板的热升温效应最明显,稳定温度约为141.4 ℃;随着输入功率/电压提升,双层碳纤维复合板材涡流热效应随之增大,达到热稳定所需时间也同步增加。通过电-磁-热联合多场有限元模型和验证实验,研究感应加热过程中电磁涡流场和温度的分布规律,对推动电磁涡流热效应在航空碳纤维复材感应焊接等领域的工程应用具有参考价值。     

微波加热沥青混合料传热模型研究

为了得到沥青混合料通过微波加热后表面的温度分布情况,通过Maxwell方程建立了沥青混合料内电场的分布情况,提出了一种沥青混合料内传热模型的解法,分析了理论求解传热模型的局限性与困难性。使用仿真和实验的方法,结果表明:第一,理论仿真得到的沥青混合料表面温度高于实验所测得的温度;第二,沥青混合料在加热过程中,加热区域边界处热量散失明显;第三,沥青混合料被加热区域表面温度梯度明显,且仿真所得到的温度分布梯度比实验得到的温度分布梯度大;第四,被加热区域沥青混合料最高温度达到了120℃左右也不会出现明显的焦化现象。     

高超声速气动热的耦合计算方法研究

为了准确预测高超声速飞行器承受的气动热载荷,需要进行流动-传热耦合分析.采用耦合传热方法,考虑流体流动和结构传热之间的实时相互影响,对圆柱壳高超声速气动加热风洞实验进行了三维非定常数值模拟,将数值模拟结果与实验结果进行了全面对比,得到的表面压力、冷壁热流、热壁热流和温度分布与实验结果符合良好,验证了耦合计算方法的准确性,提高了气动热模拟精度,实现了气动加热的准确计算.     

复合板材传热动态特性研究

针对传热过程实施实时有效的在线控制,需要了解复合板材传热的动态特性的特点,采用传递函数的方法对复合板材传热过程的动态特性进行了研究,得到了复合板材传热的传递函数,通过对简化的一阶、二阶和三阶近似传递函数解析解的计算机模拟仿真,对其精度进行了比较,结果表明采用二阶近似的传递函数可以很好地代表传热的动态过程,同时证明了其传热的不对称性,这一特性应在系统仿真和控制中予以考虑。     

铜带材气悬浮退火过程中的气体流动与气固传热特征

对气垫炉加热段内0.6 mm厚紫铜板材处理过程中的气体流动和气固传热进行研究,改变板材移动速度和悬浮高度,对气流速度、温度、湍动能的分布及努塞尔数(Nu)进行对比与综合分析,系统地评价板材的处理效果与气垫炉的运行稳定性。研究结果表明：随着板材移动速度增大,板材表面的温度和Nu分布趋于均匀,驻点位置向板材运动方向偏移;Nu的平均值增大,传热效率提高。驻点上游流动分离区内的速度和湍动能均比下游侧的低。板材悬浮高度增大,驻点附近的湍动能下降,而流动分离区的旋涡被拉伸,热传递在流向和展向均被增强;同时,温度和Nu分布更均匀,Nu的平均值增大。     

流体流动和传热耦合对固定床错流传热的影响

将流动模型和传热模型耦合，对内置传热圆管的固定床内错流传热进行研究，获得了床层温度分布，并与不考虑床层速度分布的单一传热模型进行了比较。结果表明，错流传热与流体流动方向密切相关，床层被加热的区域在加热管的两侧和后方，出现了较宽的被加热区；与单一传热模型相比较，等温线在圆管附近显得稀疏，温度梯度减小；在加热管前方，耦合传热模型的最高温度大大高于单一传热模型，而在加热管后方，此差异相对降低；颗粒雷诺数Rep对传热的影响程度更强于单一传热模型。耦合传热模型相对误差小于1．5％，耦合模型真实可靠。     

考虑实际流场的热冲压模具模温分析方法

针对复杂成形件的热冲压模具提出一种考虑流场分布差异影响的模温分析方法.通过Fluent流场分析计算出冷却水道管壁各节点处的对流传热系数,计算过程中考虑了水道结构所导致的流场分布差异对传热能力的影响;利用LS-DYNA完成板料成形及保压淬火过程的仿真模拟,获取板料上的温度数据;以A柱边梁为研究对象将仿真分析结果同热冲压生产线上的实际冷却效果进行对比.结果表明,考虑流场影响的模温分析结果中高温区域的分布和实测一致,12个温度监测点处最大温度误差为3.6℃,平均温度误差为0.96℃,而采用平均传热系数的仿真中温度分布及最大温差点发生改变,监测点最大温度误差为9.1℃,平均温度误差为4.96℃.仿真与试验对比表明:流速的改变对传热系数的影响显著,基于流场分析的模温分析方法考虑了热冲压模具冷却水道中流速差异性分布的影响,能够用于复杂零件及多腔模具的模温分析.     

碳纤维石墨化专用微波矩形槽波导谐振腔的设计及数值模拟

微波作为一种碳纤维石墨化过程中的加热方式,对于实现碳纤维在径向和周向上的均匀石墨化具有潜在优势。由于电磁波在腔体内传递时能量分布有很大的不均匀性,首先针对微波加热腔体的形状和尺寸进行了设计;随后采用Ansys Electronics软件建立了加热碳纤维丝束的电磁加热-热辐射-流动传热模型,模拟了腔体内的电磁场和温度场;最后分析了走丝速度与保护气体流速对于腔内温度场分布的影响,结果表明：保护气体流速对加热过程中丝束能达到的最高温度影响较大,而走丝速度对最高温度的变化基本没有影响。本文研究对于碳纤维微波石墨化加热腔的研制具有较实际的指导意义。     

硬质合金烧结-热等静压炉的优化

建立了硬质合金烧结-热等静压炉内传热的三维非稳态数值仿真模型,对炉内的温度场进行仿真与优化。提出分段仿真方法,即在真空加热阶段采用层流模型和S2S辐射模型,在低压和高压氩气加热阶段采用k-ε湍流模型和DTRM辐射模型。结果表明:仿真结果与实验结果相吻合;石墨筒内温度分布不均匀,其主要原因是石墨舟和烧结制品布置方式以及石墨筒结构的不合理。实验中提出优化措施,使烧结制品表面温度偏差在真空阶段减小约10 K,在气体加热阶段减小到±7 K以内,从而可提高烧结质量。     

激光焊接温度场解析计算

提出了一种激光焊接温度场的解析计算方法,将激光作用下形成的小孔区域作为均匀吸收介质,导出介质热源的功率分布三维解析式,以及由该热源引起的无限大薄板的温度场分布解析式。计算和实验验证该解析式的正确性,理论计算和实验结果符合较好,当小孔深度为零时,介质热源即为表面热源,所得到的解析式与其它热传导焊理论解析式一致。     

GTAW焊接热场的三维动态数值模拟

基于SYSWELD软件平台,采用双椭球体移动热源模式,利用有限元方法建立了运动电弧作用下GTAW焊接不锈钢薄板焊接热场的三维动态有限元分析模型。利用所建模型,对GTAW焊接热场和熔池形状参数的动态演变进行了预测,达到宏观准稳态的时间与试验结果基本一致。     

冷中子源逆布雷顿循环氦制冷机性能分析和优化

运用能量守恒和(火用)分析方法,对冷中子源氦制冷逆布雷顿循环过程进行热力分析和(火用)分析.找出了系统(火用)效率和各部件(火用)损失随着压缩机压比、膨胀机等熵效率、跑冷量、换热器冷热流体平均温差变化的规律,并提出减小循环跑冷量、换热器内冷热流体温差,以及提高压缩机压比、膨胀机等熵效率、物料分配均匀度以提高循环性能和系统(火用)效率的措施.基于换热器内部冷热流体温差分布对循环性能影响的分析,设计了膨胀机预冷循环方案,该方案的(火用)效率相对于基本循环提高了24 %.     

不锈钢薄板大功率激光点焊温度与应力特性研究

以0.5 mm厚的304不锈钢薄板为研究对象,采用热-结构间接耦合法,获取其在3 000 W功率光纤激光器点焊加工过程中温度场和应力场的分布特点及变化特性.在温度场模拟过程中采用修正的锥形热源模型,并将模拟得到的焊点形状与实验得到的形状进行对比.结果显示:运用该修正热源模拟得到的温度场分布特点与实际加工过程相吻合; 模拟得到熔池的凝固速度均在4 000 K·s^-1以上,属于远离平衡态的快速凝固; 在焊接过程中,计算域的最大等效应力均分布在夹具位置,且在熔池周围出现环状的高应力区.     

海上电泵结蜡井热循环洗井工艺参数优化设计

为探索海上油田电泵举升结蜡井热循环洗井工艺井筒温度场分布规律，综合考虑潜油电机增温、电缆散热、热流体注入量、注入深度、注入温度、结蜡管段传热和海水空气导热的影响，基于热能守恒原理，建立了电泵井结蜡热循环洗井工艺井筒温度场计算模型，分析了热流体注入温度和注入量对混合产出流体的井筒温度分布的影响。研究结果表明，随着注入量的增加混合产出液沿程井筒温度增加，随着注入温度的增加混合产出液沿程井筒温度增加。该方法可有效指导现场措施工艺的实施，达到延长结蜡井的清蜡周期、延缓产液/产油量下降速度的目的。     

基于Landsat数据的昆明地区热岛效应分析

利用Landsat TM数据,对昆明地表温度进行反演,在此基础上分析了昆明地区热岛效应强度以及空间分布;定量研究了地表温度和植被指数的相关性。结果表明,地表温度与下垫面类型密切相关.初步探讨了降低热岛效应和改善热环境的途径;填补了昆明地区基于遥感城市热环境研究的空白。     

基于四维温度场理论的大体积混凝土数值分析

为了分析探讨大体积混凝土在浇筑养护的过程中温度应力的分布规律,温度应力主要是由于水泥水化反应放出大量的热量和边界条件的约束而导致的,基于四维温度场理论,根据实际施工过程中温度测点和温控方案,建立较为合理的有限元分析模型,通过考虑混凝土的实际力学性能非线性增长的特性,分析大体积混凝土在施工过程的温度变化过程、温度场分布及应力分布情况,发现数值分析结果与规范吻合较好,其结果可为类似的大体积混凝土工程提供借鉴参考.     

热锻过程中工模具温度场的有限元迭代解法

热锻过程中温度对成形过程的影响是显著的，了解热锻过程中工模具内温度场的分布对控制锻件的成形是有益的，工模具的热传导问题，由于热性能参数随温度变化和／或存在辐射换热，所以是一个非线笥瞬态问题，本文提出求解此问题的有限迭代解法，用此算法分析了热锻过程中的对模阶段的工模具温度变化，并给出了它们的温度场分布。     

电阻点焊温度场分布的数值模拟

为研究点焊时焊接规范对电极温度的影响,以及镀锌钢板点焊时焊接参数的选择,利用轴对称有限元程序模拟了电阻点焊的过程中电极与工件的温度场分布,模型中采用标定法来解决接触电阻产热的问题;运用生死单元技术解决镀锌钢板焊接时镀锌层熔化的模拟问题。结果表明,有限元点焊模型可以得到与实际焊接十分吻合的模拟结果。电阻点焊时,不同规范的焊接参数对电极的温度分布影响较大,采用标准规范时电极的温度最低,故选择焊接规范时应考虑到对电极的影响。镀锌钢板焊接时,熔化的锌层对焊接过程以及电极温度分布有显著影响,若采用无锌钢板的焊接规范基本上不能形成熔核,而政党焊接时电极最高温度将比无锌钢板点焊时高出20%,因此,加何降低电极温度是一个重要问题。     

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。