铸铁水平连铸用圆结晶器水冷套换热计算方法的研究

建立了铸铁铸用圆结晶器水冷套的换热模型,给出了换热边界条件的确定方法。采用该计算方法可以计算不同水道结构参数和不同水流参数下水冷套的换热效果,其计算结果与实测结果基本符合。该计算方法可为设计结晶器水冷套时使用,并与可已有铸铁水平连铸铸坯凝固过程数值模拟计算程序结合,使之更加完善。     

透水地面热平衡的计算模型及实证研究

透水地面温度受到太阳辐射、表面对流换热、蒸发散热等多种因素影响,较难确定.文中在热量与湿度控制方程的基础上对透水地面与周边环境的换热过程进行了数值解析,推导出透水地面不同深度下的逐时温度计算模型,在此基础上编制计算程序计算透水地面温度,并与实测透水地面温度进行对比,发现数值计算值与实测值基本一致,最大相对误差在3. 5%以内,说明推导得到的数值计算方法可作为预测透水地面温度的有效方法.文中还以此为基础引出等效太阳辐射吸收系数概念,该系数可直接用于评价不同含水率透水地面的太阳得热量.     

求解辐射换热的离散传播法

介绍了一种新的求解辐射换热的方法—离散传播法,并编制了用该方法求解一维辐射换热问题的通用程序。用该程序对一维平行平板间的辐射换热问题进行了计算,并将结果与解析解进行了比较。结果表明,离散传播法是一种很好的求解辐射换热方法,值得进一步研究。     

基于Gebhart方法分析轿车车室内壁面的太阳辐射得热

通过建立太阳辐射模型，计算了不同时刻轿车各车窗表面接受的太阳直射辐射与散射辐射量．根据车室内部结构，将车室分为３４个相互独立的表面，应用积分法计算了３４个面之间的角系数，利用修正的Ｇｅｂｈａｒｔ方法，对通过窗户透入室内的太阳辐射在内表面上的分配进行了计算．求得的交换系数可用于求解包括壁面长波辐射在内的各表面之间的动态辐射换热     

百叶窗式翅片换热器中的耦合传热

对汽车上常用的百叶窗式换热器的传热过程进行了分析,建立了翅片内导热与翅片间耦合对流换热的物理数学模型,并采用数值分析方法对该耦合传热问题进行了数值模拟计算.计算结果揭示了百叶窗翅片换热器内部的流场结构和换热状况.与经验公式计算结果相比,数值计算的百叶窗翅片换热器通道阻力和换热系数显示出与实测值更好的一致性.     

海南省太阳总辐射的计算及其分布

通过对国内外太阳总辐射气候学计算方法的分析对比,确定了Q=Q0(a bs)为海南省太阳总辐射的最佳计算公式.根据海口、三亚1992—2003年间历年各月的总辐射和日照百分率,采用最小二乘法拟合出公式中各月的经验系数,并计算了全省各地的月太阳总辐射.结果表明:全省各地太阳总辐射的年变化表现为多峰型和单峰型2种,多峰型在5月份和7月份为2个高值,6月份为一相对较低值,9月份为一较低值,10月份又为一较高值.单峰型表现为太阳总辐射在7月份最大,2月份最小.全省年太阳总辐射在5145.39~6113.24 M J.m-2之间,其中琼南分布较多,琼北分布较少.     

适用于桥梁截面温度场计算的太阳辐射模型研究综述

为选择更适用的太阳辐射计算模型进行桥梁截面积温度场分析,对国内外不同的太阳辐射计算模型进行归纳总结,主要包括桥梁截面温度场分析中必备的太阳总辐射、太阳直接辐射和太阳散射辐射.对比分析不同数值计算模型之间的异同点及其适用范围.分析发现基于日照时数的日太阳总辐射经验模型ngstr9m-Page模型应用最多,其线性表达式的计算量小且满足精度要求;日太阳总辐射可采用Collares-Pereira and Rabl模型换算为逐时太阳总辐射;逐时太阳直接辐射和逐时太阳散射辐射可分别采用Hottel模型和Liu and Jordan模型进行计算.所总结的逐时太阳辐射计算模型可作为边界条件开展桥梁截面温度场分析.     

气固流化床颗粒间辐射换热模型

通过对气固流化床乳化相中颗粒群结构的进一步认识，建立了颗粒间的辐射换热模型，比较了不同颗粒直径、不同床层温度水平及不同流化工况下颗粒间辐射换热与通过气膜导热份额的大小，并预测了流化床反应器中反应颗粒与惰性床料之间的温差，对于流化床反应器选择合理的运行工况和进行了操作参数优化具有参考价值。     

气固流化床颗粒间辐射换热模型

通过对气固流化床乳化相中颗粒群结构的进一步认识，建立了颗粒间的辐射换热模型，比较了不同颗粒直径、不同床层温度水平及不同流化工况下颗粒间辐射换热与通过气膜导热份额的大小，并预测了流化床反应器中反应颗粒与惰性床料之间的温差，对于流化床反应器选择合理的运行工况和进行操作参数优化具有参考价值．     

飞机后设备舱自然对流换热的实验与模拟

飞机后设备舱内换热是涉及自然对流与辐射换热耦合的复杂问题,选择合适的计算模型,利用CFD数值模拟进行计算分析是解决此类问题的简便方法.针对这一问题,搭建了一个可控热边界的实验台,通过实验测量了壁面温度等作为CFD数值模拟的边界条件,采用RNG k-ε湍流模型和DO辐射模型进行计算预测.通过对比实验结果与CFD模拟计算结果,发现RNG k-ε湍流模型能较好地预测封闭空间自然对流温度场和流场,自然对流换热和辐射换热分别占总换热量的89%,和11%,.     

混合模拟方法分析散射介质的辐射换热

利用Ｍｏｎｔｅ－Ｃａｒｌｏ方法和Ｚｏｎｅ方法相结合的数值计算方法分析各向同性散射介质中的辐射换热，首先利用新编程序对一维平板系统的吸收－散射介质的半球反射率和半球透射率分别进行了计算，并与有关文献的结果作了比较，获得了满意的结果，然后对三维封闭方腔的介质的辐射换热进行了计算，获得了在定常内热源下均匀的吸收－发射－散射介质的温度场内和壁面辐射热流。     

应力框动态应力的热弹塑性分析

本研究用热弹塑性方法分析铸造应力框自凝固到冷却过程动态热应力。编制了可模拟计算平面问题异型件铸造应力的电子计算机程序。温度场用有限差分法，应力场则用有限元法计算。本方法可为铸件结构设计和工艺设计提供依据。     

一种金属辐射板供冷能力的计算及其性能分析

辐射空调系统要求辐射传热组件的表面温度必须控制在露点温度以上以防止结露,这限制了其供冷量,导致辐射冷量不足。为此,本研究提出一种具有单位面积热流大、供冷量充足、换热系统简化(省去混水中心)等特点的新型的带有接水盘的金属辐射板,以期实现大温差供冷/供热。文中通过分析该新型铝板辐射板的结构参数和传热特性,建立简化的传热数学模型来估算其供冷量,并用实验验证了该模型的可靠性。结果表明,辐射板供冷量的计算结果与实验结果之间的误差在3. 8%以内,辐射板表面温度的计算结果与实验结果之间的误差在3. 6%以内。通过实验和模型计算得出辐射板总供冷量在120～160 W/m~2,总供冷能力远大于其他类型的冷辐射顶板。辐射板上表面供冷量占总供冷量比例约为80%,表明了辐射板上表面在大温差供冷条件下可实现了强供冷能力。室内0. 1～1. 7 m的垂直温度梯度小于1. 3℃,室内具有良好的舒适性。所构建的数学模型适用于分析含有接水盘的辐射板结构,可为大温差辐射板的设计和应用提供了参考依据。     

基于形状因子的辐射地板传热量计算等效热阻模型

对辐射地板传热过程进行分析,提出了基于形状因子的辐射地板传热量计算等效热阻模型.为了验证简化模型的合理性,采用数值模拟计算结果进行验证,并与标准手册中采用的简化模型计算结果进行对比分析.结果表明,当管间距变化范围为50~250mm,换热管上端填充层厚度变化范围为25~65mm及热水平均温度变化范围为25~45℃时,ISO标准幂函数计算模型、ASHRAE手册平面肋片模型及地暖设计手册等效热阻模型计算结果与数值模拟计算结果相对误差均较大,最大分别为20.2%,30.4%和22.8%,而本文提出的基于形状因子的等效热阻模型计算结果与数值模拟计算结果相对误差较小,最大不超过3%;当管间距变化范围为50~200mm,换热管上端填充层厚度变化范围为15~55mm及冷水平均温度变化范围为10~20℃时,ISO标准幂函数计算模型、ASHRAE手册平面肋片模型及地暖设计手册等效热阻模型计算结果与数值模拟计算结果相对误差也均较大,最大分别为80.1%,17.7%和16.8%,而本文提出的基于形状因子的等效热阻模型计算结果与数值模拟计算结果相对误差较小,最大不超过2%.     

对流-辐射换热下功能三明治夹层结构热力耦合FVM研究

本文发展了一种适用于二维对流-辐射换热环境下功能型芯子夹层结构热力耦合问题的控制体有限元方法(CV-FVM).基于4点四边形单元,对控制方程及换热边界的离散过程进行了详细的推导.基于交错网格技术,将待解变量存储在单元节点,将材料参数存储在单元中心,为保证温度迭代求解收敛将辐射换热边界条件进行线性化处理.针对指数型芯子夹层结构的纯导热问题将本文计算结果与解析解进行对比,二者吻合良好.分别研究了几何参数和物理参数,如毕渥数、辐射-导热系数、环境温度比、面板厚度和功能型芯子梯度因子对结构内热弹性能的影响.结果表明:加热面毕渥数对结构内的热弹性影响很小,而冷却面毕渥数对热弹性影响较大;相比加热面,冷却面对环境温度的变化更加敏感;针对指数型芯子夹层结构,增加上面板厚度可降低上面板与芯子连接处的大梯度应力问题;相比指数型芯子,采用线性分布(p=1)功能型芯子结构应力分布更光滑,可更有效缓解结构内大幅度的应力变化.     

FVM结合PDF方法研究湍流射流火焰中的辐射换热

为了考察湍流燃烧过程中的辐射换热效应，用有限体积和概率密度函数输运方程求解相结合的方法模拟了湍流自由射流火焰中的辐射换热，并对湍流辐射交互作用进行研究．计算结果表明，辐射换热作用将使火焰的温度有所降低；湍流辐射交互作用使辐射换热有较大幅度的增强，需要在辐射换热计算中予以考虑．     

换热网络系统分析

本文提出一个可以模拟现场换热网络的模拟系统，其具有按流体温位进行换热 系统最优排序的功能，对系统进行调优。该模拟系统的计算结果与现场标定结果基 本符合，计算中收敛快速、稳定。该程序系统已用于炼油厂的换热系统分析与设计。     

风口布置对空调车室内流动与传热影响的数值研究

采用k-ε紊流模型及贴体坐标，应用整体求解法计算了空调车室内气固耦合传热问题.用Monte Carlo法分析计算了太阳透射辐射在车室内各固体表面引起的附加热流变化，并以此作为能量方程的附加源项，对不同风口布置的空调客车室内流动与传热进行了数值模拟研究．结果表明，送回风口的布置对空调车室内空调效果有较大影响．     

高速线材轧制全程温度曲线有限元模拟

采用Deform模拟计算加热炉铸坯温度分布,并通过"黑匣子"试验验证,当加热时间为70 min时,铸坯心部与表面温差约66℃,80 min时降到15℃. 模拟计算轧制和水冷过程心部和表面温度曲线,并通过测温仪验证,得出准确的摩擦热、塑性变形热以及水冷换热系数模型. 采用Fluent模拟计算风机的风场,使用手持测风仪验证,再建立盘条搭接点温度模型,计算出风冷线上强迫对流换热、自然换热和辐射换热系数以及相变潜热,使用热成像仪测温验证. 模拟与试验结果十分吻合.     

建筑外表面对流换热系数的CFD模拟

建筑外表面的对流换热系数是建筑节能和城市环境模拟的重要参数.文中首先对萘升华技术实测的建筑楼顶水平表面对流换热系数与计算流体力学(CFD)的模拟结果进行对比,验证了CFD模拟技术在建筑外表面对流换热系数研究中的可适用性,然后利用CFD计算模型对单一建筑和5种建筑群的外表面对流换热系数进行模拟计算,结果表明:每一单体建筑表面的对流换热系数均是楼顶表面最大,背风墙表面最小,侧墙表面和迎风墙表面几乎相等;建筑之间的间距越大,建筑表面对流换热系数也越大;高层建筑会使本身及其附近建筑外表面的对流换热系数增大;在建筑群相互遮挡的情况下,风向的改变会导致建筑外表面对流换热系数的变化.也就是说,建筑外表面对流换热系数受到风速、风向、建筑密度及周围建筑高度的强烈影响.