自然通风对庭院建筑开敞空间热环境影响的实测研究

对典型庭院建筑开敞空间冬、夏季热环境分别进行了连续实测,分析了不同自然通风条件下,太阳辐射和气象条件对庭院内温度分布规律的影响.结果表明,自然通风对庭院热环境有重要影响,且该影响在不同太阳辐射和季节条件下效果不同.无论开窗或关窗,太阳辐射对庭院热压分布都有显著影响,庭院密闭性越好、太阳辐射越强,庭院内冬季空气过余温度就越高,但夏季无此特征.     

板式固体氧化物燃料电池的热应力分析

为了深入掌握固体氧化物燃料电池(SOFC)的结构性能,进而提高其可靠性,在对SOFC的内部流动和电化学特性进行数值模拟,对顺流和逆流两种流动情况下板式SOFC内温度分布、电势特征和电流密度特征进行分析的基础上,将数值计算得到的温度场作为载荷施加到SOFC的热应力模型中,建立了数值模拟SOFC的有限元热应力模型,对SOFC关键结构中的三合一电极板中的热应力分布特征进行了分析研究.研究结果表明:相对于顺流形式,逆流形式燃料入口附近的温度梯度要大得多;材料间热膨胀系数的不匹配导致了热应力的产生;热应力的大小与温度分布和温度梯度密切相关.由于过大的热应力可能会导致SOFC结构开裂甚至破坏,该研究工作为SOFC单电池和电池堆的设计优化提供了重要的理论依据.     

不同遮阳措施下钢管太阳辐射非均匀温度场研究（英文）

对于大跨度钢结构而言,太阳辐射下的非均匀温度场会引起显著的热变形和热应力,加大了结构设计的难度.为了减小太阳辐射作用下钢管的温度,本文提出了四种遮挡构造,并通过试验研究了四种构造降低钢管温度的效果,具体结论如下:(1)夏季太阳辐射作用下,无遮挡措施的试件和腹板开洞试件的最高温度分别为65.1,℃和54.5,℃,采用开孔遮阳板、无开孔遮阳板和带保温层遮阳板防护的钢管温度均在45,℃左右;(2)太阳辐射作用下钢管温度常超出周围环境气温30,℃左右,使得室外大跨度钢结构产生较大的热变形和热应力;(3)腹板开洞对降低太阳辐射下钢管温度效果不明显,而采用开孔遮阳板、无开孔遮阳板和带保温层遮阳板等构造措施能显著降低太阳辐射下钢管温度.采用开孔钢板遮挡构造一般造价低、风荷载小,因此建议今后在工程中采用.     

用边缘效应补偿法计算单叶双曲面冷却塔的温度应力

单叶双曲面冷却塔在轴对称温度分布条件下的热应力分析,是冷却塔应力研究中的一部分。本文提供冷却塔在轴对称温度分布,且在冷却塔的淋水装置处子午向温度分布有间断时的一个简单可行的热应力计算方案。     

地面热力条件对庭院式建筑内部空气环境的影响

太阳辐射、人员聚集和存在散热设备等通常对庭院式建筑内部敞开空间的热环境产生重要影响.在不同背景风速和地面热力条件下,对庭院内部流场和颗粒污染物浓度分布特征进行了数值模拟计算和讨论分析.结果表明,在背景风速较大时(＞3.0 m/s),地面热力条件对庭院内部气流和粒子浓度分布特征的影响可以忽略;但当背景风速较小时(0.5 m/s),地面热源产生的热压作用对庭院内气流和粒子浓度分布有较大影响.较高的地面散热强度将增加庭院换气率,但同时也存在着庭院下风向建筑内部污染物浓度增加的可能性.     

铝铜定向凝固合金热疲劳应力场数值模拟

利用有限元分析软件ANSYS,模拟分析了铝铜定向凝固合金(铜质量分数4.5％)热疲劳应力场的分布,建立了有限元分析模型,得出了热应力在冷热循环条件下的变化规律.结果表明:在一个热循环周期内,热应力开始以小三角形方式向试样内部扩展,之后以2条主线的方式快速扩展,最后热应力变化趋于平缓.在一次循环结束后,试样内部有残余应力...     

温度梯度铁电薄膜极化性质的理论研究

在平均场近似的理论框架下,采用拓展的横场伊辛模型研究了温度梯度铁电薄膜的极化性质.由于薄膜内部温度的梯度分布引起了铁电畸变,导致薄膜内部弹性热应力增加.因此,同自发极化一样,两赝自旋间的相互作用系数应为坐标的函数.通过引入一个分布函数研究了赝自旋相互作用系数的梯度变化.结果表明:温度梯度和赝自旋相互作用系数的梯度变化是影响体系性质的两个重要因素;参数a和σ的增加都降低了铁电薄膜的极化强度和相变温度;退极化场使薄膜内自发极化的分布变得更加平缓.     

热固性炸药固化过程中的温度分布与热应力研究

为研究热固性炸药固化过程中的温度场分布及热应力变化规律,采用光纤布拉格(Bragg)光栅测试了其加热固化成型时的温度场分布,同时采用Procast软件对不同固化条件下热应力场变化规律进行了数值模拟。固化实验表明:在48℃固化过程中,药柱内部温度差小于3℃,不会产生过高的热积累;数值模拟结果表明:热固性炸药不同固化温度条件下的药柱应力集中主要在下半部分,当固化温度为48℃,60℃和70℃时,固化过程中的最大热应力分别为2.35 k Pa,5.66 k Pa及6.69k Pa,且固化温度越高,应力集中区域面积越大。     

深部巷道围岩热-固耦合条件下的变形破坏数值分析

为研究深部巷道围岩热-固耦合条件下的变形破坏特征,根据深部巷道围岩体稳态温度场模型,得出了热-固耦合条件下深部巷道围岩体应力场、位移场及塑性圈半径的解析解,总结了热应力作用下围岩变形破坏的影响因素。借助Comsol Multiphysics多物理场耦合仿真软件对深部巷道围岩进行热-固耦合数值模拟,并将岩石力学参数与温度的关系引入模拟计算,分析了热应力、支护阻力对围岩变形破坏的影响规律。仿真结果显示,围岩热应力场分布呈非线性变化,浅部应力梯度大,深部应力梯度小;当巷内温度低于原岩温度时,热应力为压应力;随原岩温度升高,径向卸压范围及切向应力集中范围扩大,围岩塑性圈宽度和径向位移值有所增大;随巷内支护阻力提高,围岩塑性圈宽度和径向位移值则有所减小。现场试验发现,巷道围岩热应力场、应力场及位移场计算结果与实测结果吻合较好。     

饱和氢气加注过程中低温贮箱降温特性及热应力分布的数值研究

为了获得低温贮箱在饱和氢气加注过程中的降温特性以及箱体壁面的热应力分布,通过计算流体力学软件FLUENT计算了一定加注流量下贮箱内部流体区域的流场、温度场和壁面内的温度场变化,分析了加注过程中贮箱内的流动特性和降温特性;采用单向流固耦合方法进行壁面热应力分析,得到了3种不同进、出口约束条件下热应力在壁面中的分布以及最大热应力随时间的变化情况,并分析了进、出口弹性支撑约束条件设置的合理性;考虑贮箱内的压力变化,进行了箱体壁面的综合应力分析。计算结果表明:加注过程可以分为3个阶段,前2个阶段贮箱内部的流场、温度场和壁面温度分布特性依次由入口强制对流和壁面自然对流单独决定,第3阶段由入口强制对流及壁面自然对流共同决定;在3种不同的约束条件下,箱体壁面中的最大热应力均出现在贮箱加注口和排气口处,在进、出口弹性支撑条件下,壁面最大热应力随时间先增大而后趋于稳定,在稳定应力状态下,热应力的存在使箱体壁面总应力增加了15%左右。     

太阳辐射下弦支穹顶叠合拱结构的温度效应

编制程序分析了茌平体育馆弦支穹顶叠合拱结构中室外钢拱在太阳辐射下温度场分布规律,结果显示太阳辐射下钢拱温度场为非均匀温度场,截面温度梯度和杆件平均温度较高.采用考虑太阳辐射影响的温度场研究了弦支穹顶叠合拱结构的温度效应,得到夏季太阳辐射对结构的温度变形和温度应力影响极大,且考虑太阳辐射影响的温度荷载为结构的控制荷载等重要结论.对支座约束刚度、钢拱合拢温度、钢拱刚度等影响弦支穹顶叠合拱温度变形和温度应力的参数进行了参数分析,研究表明,支座约束刚度对支座反力影响极大,但对结构温度变形和温度应力影响较小,钢拱合拢温度和钢拱刚度取值对结构的温度变形和温度应力影响极大.     

夏热冬冷地区典型学生宿舍夏季室内空气环境的研究

对夏热冬冷地区典型学生宿舍建筑自然通风条件下的夏季室内空气环境进行了连续7d实测和问卷调查,分析了不同朝向房间的室内空气环境特征.结果表明,夏季自然通风条件下,尽管夜间室内热环境略好于昼间,但温度均高于26℃;由于室内通风好,房间内热湿环境仍处于多数学生可以接受的范围内,室内空气品质好;另外,太阳辐射对房间内温度分布有重要影响,南向房间平均温度高出北向房间约0.8℃,昼间两者最大温差达2.6℃.     

快充条件下18650锂离子电池热-力耦合分析

为研究锂离子电池温升所产生的热应力和形变分布,建立了快充条件下18650锂离子电池的热模型,仿真得到不同环境温度下电池的温度场分布,并在此基础上建立顺序热-力耦合模型,进一步分析电池的热应力和形变分布.结果表明:随着环境温度增加,电池最高温度增大,温差减小,充电末期电池温度稍有下降且降幅随环境温度增加而减小;最大应力值出现在电池柱面外边中间部分,最小应力分布在轴向两端;最大形变分布在电池轴向两端,最小形变出现在电池中心区域;电池的应力和形变随环境温度增加分别呈减小和增大趋势.     

高射速自动机身管热容量及热应力分析

针对高射速自动机在连续射击条件下,身管承受高频、高温及高压冲击作用的特点,采用传热学理论与有限元方法相结合方法,建立了高射速自动机身管热结构耦合分析模型.选取不同管径比的身管为实例,对自动机以高射速连续射击条件下身管的热容量和热应力情况进行了仿真,得出了管壁温度和热应力随连续射弹数的变化趋势及热应力在管壁内的分布规律,在考虑膛压和温度场共同作用下,进一步分析了热应力的存在对不同管径比身管强度安全性的影响.该文分析方法和仿真结果对小口径高射速自动机身管的设计具有一定的参考价值.     

热容型板条激光器介质温度和热应力研究

阐述了抽运源均匀抽运钕玻璃板条热容型激光器重频工作方式下瞬态温度分布和热应力分布解析模型,进行了数值计算,并与常规稳态模式下的温度、热应力分布进行了比较分析。结果表明：热容型激光器板条介质中心温度低于边缘温度,温度梯度较小;中心应力为张应力,边缘为压应力。     

钢-混凝土梁试件的温度分布与温度荷载分析

采用控制容积法来建立钢-混凝土混合梁试件(以下简称“钢-混凝土试件”)温度分布的离散化方程。对钢-混凝土试件在夏季太阳辐射和外气温度变化时的内部温度变化过程进行了数值计算，得到了温度变化规律和分布情况：随着气温和太阳辐射的不断变化，钢-混凝土试件内各点的温度变化趋势近似于余弦曲线，内部温度分布与其所处方位、表面朝向以及太阳辐射强度有很大的关系。指出对青藏线上铁路桥梁结构的温度荷载将产生不利影响问题应予以高度重视。     

制动盘材料构成设计过程热应力分析

应用复合材料的物理性能混合法则及离散化处理方式,运用有限元法研究了梯度SiCp/Zl104复合材料制动盘在紧急制动工况下的温度和热应力分布,并与铸铁件和均质20Vol.%SiCp/Zl104复合材料制动盘的计算结果进行比较分析.结果表明,同种工况下梯度SiCp/Zl104复合材料制动盘温度更低,热应力更小,温度和热应力在盘状件上的分布更有利于减少热疲劳和避免产生热裂纹,且梯度SiCp/Zl104复合材料制动盘具有减重和提高耐磨性能的优点,这为制备梯度SiCp/Al复合材料制动盘提供了理论上的支持.     

混凝土桥塔日照温度效应分析

在温度与应力、变形不耦合,混凝土热物理性能不随温度变化的假定条件下,利用天文参数和气象资料推导出混凝土桥塔热交换边界条件;以大型有限元通用软件ANSYS为平台编制相应的热力耦合分析程序,计算出混凝土桥塔在日照温度效应下的温度场和应力场,分析其分布规律;并将计算值与实测值比较.计算结果表明,温度的实测值和计算值差异较小,采用的计算方法能够满足工程实际的需要;太阳辐射强度是影响截面温度分布的最主要因素,桥塔截面上某点的温度分布日时程曲线大致呈S形;截面形状对温度场的分布影响较大,截面突变、畸角部位温度拉应力相对其它部位较大.     

永定河流域太阳辐射逐时过程模拟

针对太阳辐射在不同区域地形条件下的差异,通过建立任意倾角和坡面方位角下的太阳辐射逐时模型,模拟了永定河流域1951—2018年的太阳辐射,并分析了该流域太阳辐射在不同倾角和坡面方位角下的变化特征.结果 表明:永定河流域1951—2018年逐年太阳辐射总体呈现减小趋势.任意倾角下,同一站点太阳辐射时变化形态基本一致,均呈...     

球铁材质扩径机锥体淬火热应力分析

利用ANSYS有限元软件对扩径机锥体表面淬火过程进行热分析和热应力分析,获得其温度分布与热应力分布规律.分析表明:球铁材质扩径机锥体表面淬火冷却速度对淬火热应力的影响显著,凹槽边倒角尺寸、淬火温度对淬火热应力也有明显影响.分析结果有助于优化球铁材质扩径机锥体热处理工艺参数及结构工艺参数.