土壤-植被-大气连续体中蒸散过程的数值模拟

利用-维土壤-植被-大气耦合数值模式,研究了我国西北(37.5N, 105E)干旱半干旱地区夏季不同植被覆盖度近地面层的水分蒸散过程。模式较好地再现了蒸散过程三阶段的变化趋势特征。模式还揭示了蒸散过程中,下垫面热量平衡分量间的相互转换过程,并由实测资料对模拟结果进行了检验。     

NCAR湖泊子模型对东太湖湖-气交换的离线模拟及评估

准确的湖泊-大气陆面过程方案对天气气候的模拟和预测十分重要。通过对内陆浅水湖泊太湖东部不同季节水生植物特征进行分析,调整了NCAR湖泊子模型的消光系数、湍流扩散系数及粗糙度等参数;利用东太湖避风港1号观测平台2012年1、4、7、10月的观测数据驱动离线湖模式,评估了NCAR湖泊子模型对不同季节感热通量、潜热通量、湖表温度及摩擦速度的模拟性能。结果表明,参数调整后的NCAR湖泊子模型的模拟结果在4个季节都有了不同程度的改善,其中感热通量模拟值与观测值的均方根误差由12.37 W·m-2减小到9.7 W·m-2,潜热通量由50.19 W·m-2减小到31.48 W·m-2,湖表温度由1.03℃减小到0.62℃,摩擦速度由0.23 m·s-1到0.10 m·s-1。     

负能谱系统中"热"的自发传输规律和"热-功"转化规律

具体分析了负能谱系统中"热"的自发传输规律和"热-功"转化规律.负能谱中热的自发传输规律和"热-功"转化规律是与正能谱中"热"的自发传输规律、"热-功"转化规律彼此互补的,例如在正能谱中的系统热量将自发地从高温流向低温,而在负能谱中的系统热量将自发地由低温流向高温;在正能谱中功可以无补偿地全部转化为热,热不能无补偿地完全转化为功,而在负能谱中热可以无补偿地完全转化为功,功不能无补偿地全部转化为热.     

滇中地区夏季城市热岛效应的数值模拟研究

为了探究滇中地区不同城市化程度和湖泊下垫面对城市热岛效应的影响,利用中尺度气象模式WRF(the weather research and forecasting model)对昆明等城市的夏季城市热岛效应进行模拟研究。结果显示,夏季夜间,昆明等城市的热岛现象具有明显的下游效应,城市的扩张使得城市热岛下游效应的影响范围扩大,但热岛的强度不会明显地增强。城市的存在会增加地表的粗糙度,使得夜间的近地面风速减小。在白天,湖泊和城市下垫面主要通过改变局地的热力差异影响近地面的风速,城市的存在会加强湖泊与陆地间的热力差异,促进湖陆风环流,进而加大近地面的风速。城市的存在还会减少下垫面对低层水汽的供应,但城市面积的增加对低层水汽的影响相对较小。清晨,城市地区表现为湿岛(湿度较周边地区略大),这与城市地区的近地面辐合流场有关;而在其他时段,城市地区多为干岛(湿度比周边地区低),且干岛现象也存在下游效应。     

织物热湿传输机理模型研究

综述了织物的热湿传输机理模型的发展，介绍了服装面料的热湿传输过程；在此基础上，结合织物的传输特性，获得了以大气压力、湿分、温度为参数的三参数织物热湿传输模型。与现有的织物热湿传输模型不同，该模型从宏观上考虑了纤维的解吸等温特性对织物特性参数的影响，并且考虑到了毛细压力、重力、大气压力、蒸发凝结等作用下的气、液传输，以及气液流动、辐射对温度分布的影响。最后给出了一个算例，分析了其合理性。     

基于热-水-力数值模拟的饱和正常固结黏土热压缩现象

既有饱和正常固结土体加热试验研究表明,温度升高时,土体的体积变化表现为体积收缩,这与热胀冷缩基本通识相违背。针对这一问题,通过热-水-力（THM）完全耦合有限元程序对饱和正常固结黏土的加热试验进行了数值模拟。结果表明,由于黏土的热传导系数及渗透系数都比较低,在升温过程中,试样内部会形成温度差,进而产生超孔隙水压,随着超孔隙水压的消散,最终使土体表现为热压缩现象。当增大土体的渗透系数时,土体内部不产生超孔隙水压,这时土体表现为热膨胀。因此,饱和正常固结土体升温引起的热压缩现象并非土体基本力学特性,而是一个边界值问题。     

沉积盆地内侵入岩席对富含有机质围岩热影响的热传输模型研究

以澳大利亚Gunnedah盆地Bellata-1井作为实例,采用3种主要的热传导模型,数值模拟了火成侵入岩席对相邻烃源岩的热影响.结果表明:(1)假设岩浆瞬间侵入且考虑地层孔隙水气化的复杂热传导模型估计的围岩的接触温度最高,假设岩浆瞬间侵入但忽略地层孔隙水气化的简单热传导模型次之,而假设岩浆缓慢侵入的简单热传导模型的估计值最低.(2)岩浆瞬间侵入的简单热传导模型预测的岩席对围岩的热影响范围最高,缓慢侵入的热传导模型最低,岩浆的缓慢侵入方式在降低侵入体对相邻围岩的热影响方面,可以比孔隙水的气化作用更为显著.(3)岩浆瞬间侵入的简单热传导模型的计算结果与镜质体反射率温标最为吻合,说明岩浆为瞬间侵入且孔隙水的气化及流动在低渗透率且超高压的地层内受到了限制.     

高温下混凝土热-湿-气-力学耦合行为数值模拟

随着混凝土,特别是高性能混凝土(HPC)的推广和应用,建立其在许多不同工程和自然条件下的模型,数值模拟其中发生和发展的物理-化学现象与耦合过程,具有重要科学意义和经济效益.将混凝土模型化为非饱和多孔多相系统,基于含有多相流体的变形多孔介质的质量、动量和能量守恒方程和已有的研究工作,采用有限元法数值模拟了高温下(低于孔隙水的临界温度647.3K)混凝土热-湿-气-力学耦合行为,分析了这一复杂过程中的控制机理.为进一步完善高温下混凝土多相全耦合数值模型打下较好的基础,为防火减灾工程设计提供一定的参考.     

导流管中液态金属热传输的数值分析

应用有限差分地喷射成形导流管中的液态金属的流场进行模拟，计算液态金属Ｆｅ，Ａｌ，Ｚｎ在不同过程参数条件下所需的最小过热度△Ｔ，得出了最小过热度和材料热物理性质及过程参数之间的半定量关系，计算结果表明，对于最小过热度，导流管的导热能力是最重要的影响因素，在常规使用的过压范围内，增大过压可显著上过热度，导流管的构形设计也是一关键因素，缩小导流管长度直径比Ｌ／Ｄ使△Ｔ减小，且对一坑熔点金属或高导热能力的     

土壤-空气换热系统传热的数值模拟

采用土壤自然温度场与空气冷却效应的叠加方法,对土壤-空气换热系统的出口温度和传热性能进行了数值模拟,并通过计算探讨了埋管的深度、管长和管径对换热器进出口温度的影响．分析结果表明,换热器的出口温度随着埋管入口温度的周期性变化而呈周期性变化;随着埋管深度和管长的增加,换热器的出口温度降低,同时出口温度的变化幅度减小;随着管径的减小,埋管出口温度降低,出口温度波动减小,换热系统的降温供冷性能提高。     

热害矿井气流与围岩热交换的数值模拟

为了研究热害矿井中的气流与围岩热交换问题,基于热力学理论建立了气流与围岩热交换的数学模型,并采用METLAB对数学模型进行求解。计算和实验对比结果表明,在通常情况下闹岩中温度场和温度矢量的分布是对称的,气流速度会明显影响温度的分布．但不会改变温度场的对称分布状态。巷道的温度会随着气流速度的增加而降低,但并没有急剧减小,因此风速的确定应与矿井通风相结合。     

烧结余热回收竖罐内料层传热过程数值计算

罐体料层内气固传热过程是决定罐式回收是否可行的主要因素之一.采用Comsol Multiphysics软件,基于稳定传热前提下,计算了罐体料层内气固传热过程,研究竖罐内的传热规律.研究结果表明:气固比和料层高度是影响料层气固传热的最主要因素,随着气料比增加,烧结矿和气体出口温度逐渐降低,气体所携带的值呈现出先增加后减小的趋势;随着料层高度增加,气料比逐渐下降,气体出口温度逐渐增加,气体携带的值呈现先增大后减小的趋势.针对国内某典型360m2烧结机,配套单罐体,料层高度6～7m,气料比为1 500～1 650m3/t;配套双罐体,料层高度5～6m,气料比为1 360～1 550m3/t.     

可拆式螺旋板换热器传质传热的数值模拟

应用计算流体动力学（CFD）和数值传热学方法,建立了考虑可拆式螺旋板换热器（DSHE）内流动与传热的三维数学模型,分析了换热器内流体的流速、流向、流动状态以及换热器高度、流道间距、接管形式等流动与结构参数对传热系数、系统压降及传热-压降性能系数凤等参数的影响．结果表明,几何结构一定时,流速增加会使传热系数增大、压降增大、性能系数减小,但相比之下,适当提高油侧流速比提高水侧流速对强化传热更经济有效;而在流量一定情况下,随换热器高度或板间距增大,传热系数和压降会减小,传热-压降性能系数EK会提高,但螺旋板圈数增加却会使传热系数、压降、传热-压降性能系数均有不同程度的劣化,同时金属板材消耗量增大,经济性降低．此外,切向接管和逆流流动更有利于强化传热和减小压降,换热器综合性能更好．这些结果对可拆式螺旋板换热器的结构优化与参数调试具有重要的参考价值和指导意义．     

戈壁夜间大气边界层的数值模拟研究

本文采用一维非定常边界层模式研究了戈壁下垫面夜间边界层的结构和发展规律，得到了戈壁下垫面的夜间冷却条件下辐射逆温层的形成和发展以及下波风建立的典型时空图象。并与实测资料进行了比较。文中还对局地逆向流和地面降温率对辐射逆温层高度和下坡风的影响进行了试验。     

湖水源数据中心余热回收系统性能模拟研究——以东江湖大数据产业园为例

为充分利用湖水源数据中心无主机全自然冷却系统的余热、降低废热对自然水体的影响,基于夏热冬冷地区办公建筑动态负荷特性,建立了移峰填谷策略下数据中心水源热泵联合蓄热水箱余热回收系统,与传统风冷热泵供热、水源热泵余热回收系统对比,研究其节能降费潜力。模拟表明：与传统风冷热泵供热相比,水源热泵余热回收供热节能率为46.1%;通过增设蓄热水箱,制定峰谷电价下的运行策略,供热系统节能率提高了41.9%。此外,从冷却水回水侧回收余热有利于提升冷却系统能效,机房送风温度23℃,供水温度17℃时,通过余热回收,冷却系统能耗降低13.1%,机房能源使用效率(power usage effectiveness, PUE)由1.131降至1.111。通过经济性分析发现,相比于风冷热泵供热,水源热泵余热回收全年电费节费率为19.7%,在移峰填谷策略下,与水源热泵余热回收相比节费率进一步提高了64.4%,节能降费效果显著。     

Modeling of Air Temperature for Heat Exchange due to Vertical Turbulence and Horizontal Air Flow

In order to calculate the air temperature of the near surface layer in urban environment,the Sur-face layer air was divided into several layers in the vertical direction,and some energy bakmce equations were de-veloped for each air layer,in which the heat exchange due to vertical turbulence and horizontal air flow was tak-en into account.Then,the vertical temperature distribution of the surface layer air was obtained through the coupled calculation using the energy balance equations of underlying surfaces and building walls.Moreover,the measured air temperatures in a small area (with a horizontal scale of less than 500 m) and a large area (with ahorizontal scale of more than 1000 m) in Guangzhou in summer were used to validate the proposed model.The calculated results agree well with the measured ones,with a maximum relative error of 4.18%.It is thus con-cluded that the proposed model is a high-accuracy method to theoretically analyze the urban heat island and the thermal environment.     

不同下垫面热通量和水汽通量的数值计算

发展了一个裸露土壤的参数化数值计算方法，检验了土壤物理参数对土壤－大气界面热通量和水汽通量计算的敏感性。结果表明，土壤工是最重要的土壤特征参数，它直接控制着地表和大气之间水，热通量的输送强度和热量平衡。