缠绕管换热器并管传热模型及实验

为了研究缠绕管式换热器中的并管结构的传热规律 ,对并管金属管壁的微元段建立热平衡方程 ,以管壁温度对称分布及通过两并管焊接结构的热量相等为边界条件 ,提出了并管传热模型。在以空气为工质的并管传热实验台上 ,测定了管壁温度 ,然后与模型计算管壁温度比较 ,验证了该传热模型的有效性。该模型是多流体并管式缠绕管换热器设计计算的基础。在低温和深冷分离工程中 ,这种结构紧凑可实现多流体换热的缠绕管式换热器 ,有着广泛的应用     

直流锅炉蒸发区域的数学模型及其仿真

为提高电站直流锅炉蒸发区域动态响应的精度 ,建立了多环节集总参数移动边界数学模型。模型中不同区域(指过冷段、蒸发段和过热段 )分别采用不同的环节划分方法 ,单相区根据段长、两相区根据干度进行划分。而后引入特征参数之间的热力学关系式 ,在此基础上直接推导出适于仿真求解的二次模型。最后 ,文章给出仿真实例 ,并对计算结果进行了理论分析。分析结果表明 ,该模型能够正确反映了对象各参数的动态响应特性     

一种新的喷射器模型及其实验验证

根据喷射器内的湍流流动特征,引入临界圆的概念,即引射流体在混合腔入口处马赫数为1的位置;依据管内流动的速度分布特点,定义了一个二维速度分布函数来近似喷射器内的实际速度分布;利用喷射器的进出口能量平衡方程,建立了一种新的喷射器模型.模型的计算过程非常简单,不需要迭代计算.相比于现有的一维喷射器模型,采用二维速度分布函数的新模型具有较高的精度,同时它只含有8个代数方程,有结构简单和便于应用的优点.采用低沸点的R141B作为工质,建立了一个喷射制冷循环的实验平台.实验验证结果显示,新模型预测引射系数的最大误差仅为一6.03%,因此可以用于对喷射器的性能进行仿真和预测.     

平板在周期温度激励下的非傅里叶温度响应

采用双相延迟热传导模型，研究了无限大平板在高频周期温度边界条件下的温度响应．在假设温度在空间只沿板厚方向变化的情况下，采用分离变量法求解了双相延迟热传导方程，得到了板内温度场的解析表达式．通过数值计算，给出了板内温度响应在不同参数下的变化趋势，分析了热流矢量延迟时间和温度梯度延迟时间对温度响应的影响．结果表明：在高频热扰动下，板内温度响应具有显著的非傅里叶特性．     

单相受热管的移动参数模型

集总参数模型建模简单,实时性好,广泛用于实时仿真中,但其动态精度较低。为了提高单相受热管的集总参数模型的动态精度,通过对单相受热管的传热过程进行研究,并结合集总参数模型的建模机制,提出了"移动参数"模型。在这个模型中,集总参数不再是管段出口参数或者是进出口参数的算术平均值,其位置将随着入口焓扰动的发生和传播而移动。对该模型的动态响应特性进行了仿真研究。结果表明,这种模型更加符合单相受热管的动态传热过程,修正了通用的集总参数模型的过度简化,更好地反映了对象的分布参数特性。     

锅炉单相区链式结构的集总参数数学模型

在嵌套结构参数模型的基础上,对锅炉单相区的数学模型加以改进,提出了链式结构的集总参数数学模型,并对其进行仿真。理论分析及仿真结果表明,该模型在热流量、入口流量和入口焓的扰动条件下,出口焓的变化分别以二阶、二阶、三阶精度逼近分布参数模型。链式结构的集总参数模型在精度上能够很好地满足工程要求,尤其在出口焓相对于入口焓扰动方面比以往的数学模型显示更好的动态响应。链式结构的集总参数模型在提高模型精度方面也提供了一种思路。     

非平行多导体传输线串扰的快速时域分析算法

基于高阶FDTD(2,4)方法(时域有限差分方法)和传输线方程研究一种高效的时域混合算法,实现非平行多导体传输线串扰的快速计算.首先,将非平行多导线按照时域有限差分(finite-difference time-domain,FDTD)网格分解成多段相对独立的传输线段.然后,采用传输线方程,构建各段多导线的串扰模型.由于传输线方程的精度取决于非平行多导线的单位长度分布参数,因此,根据平行多导线单位长度分布参数经验公式,推导了适用于非平行多导线的单位长度分布参数计算公式.最后,采用高阶FDTD(2,4)的大空间步长对传输线方程进行差分离散,从而在不影响计算精度的前提下,大幅减少迭代网格数,提高了计算效率.通过理想导电板上非平行多导线不交叉和交叉两种情况下的串扰仿真,与商用电磁仿真软件CST的计算结果和耗用时间进行对比,验证了时域混合算法的正确性和高效性.     

链式结构模型与多段集总参数模型的比较

通过对链式结构模型与多段特别是三段集总参数模型的精细比较，从模型的理论精度、仿真结果及计算量等方面对链式结构模型的优、缺点作了系统的分析。链式结构模型的计算量与三段集总模型一样，但是，链式结构模型的理论精度比三段集总模型要高出两阶，从仿真结果也可以看出链式结构的优越性。该文理论分析与仿真结果为链式结构模型在工程上的推广提供了有力的理论与实践依据     

节温器对发动机热系统动态性能的影响

节温器非线性动态特性与发动机热系统延迟效应相互作用,使系统动态特性复杂。在建立节温器、散热器及发动机等部件集总参数模型的基础上,利用质量守恒、动量守恒和能量守恒等基本控制方程,建立了描述热系统复杂动力学过程的数学模型,发展了相应算法,并利用该方法对发动机冷起动过程的热系统动态特性进行了仿真计算和对比分析。研究结果表明,节温器的布置方式和时间延迟、温度偏移等热特性对发动机热系统动态性能影响显著。     

数控机床进给系统热误差自适应解析模型

提出了基于丝杠热源表面检测温度的滚珠丝杠热误差预测解析模型.首先,基于变量分离法推导出丝杠轴一维热传导方程的解析解.然后,将两个轴承视为固定热源,将螺母简化为连续分布的多个可移动热源,给出了各热源激励起丝杠温度分布的解析表达式,进而依据叠加原理得出了多热源作用下丝杠轴温度的预测方程.依据各热源表面测点和中心温度的有限元计算结果,确定了其温度差随进给速度和时间变化函数曲线的拟合参数,进而提出了丝杠热误差预测的解析模型.最后通过试验验证了预测模型的有效性.