相变平板简化热容热阻动态模型

建立了相变平板一维一阶(2R1C)、二阶(4R2C)与三阶(6R3C)热容热阻简化动态模型,利用遗传算法对简化模型的RC参数进行辨识。通过模拟,对不同简化模型的准确性与适用性进行了对比。结果表明,在保证准确性的前提下,4R2C简化模型所需辨识参数较少,适用性更好;与数值模型结果相比,采用4R2C简化模型在不同边界条件下模拟得到相变平板表面温度平均温差均小于0.3℃,通过左、右表面热流平均相对误差分别为10%与5%左右,表明4R2C简化模型在不同边界条件下仍具有很好的准确性与适用性。简化模型的计算时间小于数值模型计算时间的0.1%,计算效率明显提高。     

用接触分热阻讨论接触热阻问题

为预测接触热阻,引入了接触分热阻概念,把接触热阻视为两个接触物体之间接触分热阻的串联,通过建立单热流通道上接触分热阻的截锥体模型及热流通道上的温度分布方程,研究了接触热阻中的三维传热现象。对该模型进行数值求解后得到截锥体接触模型上的温度分布情况,继而通过大量的数值计算,拟合出了一个求解单热流通道上接触分热阻的计算式。研究结果,在较大的范围内该式的计算值同数值解法的结果较为吻合,如果以这样单热流通道作为接触面上的当量单热流通道,则可以预测整个接触面上的接触热阻。     

相变平板传热问题的一种精确解法

以一维半无限大相变传热问题的精确解为基础,给出一维有限尺寸相变传热问题带有待定系数的一般解.利用问题的定解条件得到包含待定系数的超越方程.用数值方法解超越方程,从而获得传热问题的精确解.计算结果表明,在一定参数范围内精确解与近似解符合得相当好.     

平板蓄冷单体内凝固传热特性理论研究

建立了描述相变蓄冷材料在平板蓄冷单体内凝固过程数理模型,发展了求解相变界面变化规律的热阻法,该方法是利用一阶精度解获得二阶、甚至更高阶精度的解．并利用计算结果, 分析了斯蒂芬（ Ｓｔｅ） 数对相变凝固厚度及相变凝固速率的影响     

掺有定形相变胶囊的储能墙体传热性能数值研究

为了充分发挥相变墙体的调温节能效果,以掺有定形相变胶囊的储能墙体及其构成的相变房间为对象,并考虑室内空气的热响应,建立相变墙体及房间的传热理论模型.采用显热容法模拟了在周期性变化的室外边界条件下,相变储能墙体内的传热过程及室内空气的温度变化.计算结果表明:储能墙体中的相变胶囊含量是影响室内空气温度衰减的重要因素之一.相变材料最佳相变中心温度宜尽量接近墙体相变层中心温度,相变温度波动幅度的大小仅影响室内空气温度的波动区间,而对振荡的平衡温度影响较弱.     

基于风场效应等代的真实山脉简化模型对比研究

真实山脉地形崎岖复杂,山脊线两侧一般表现为不同的坡度,呈现明显的不对称性 . 为更好地反映真实山脉的地形与风场效应,在理想余弦山脉的基础上提出一种变截面余弦山脉简化模型. 基于计算流体力学（Computational Fluid Dynamics,CFD）数值模拟,比较真实山脉、理想余弦山脉和变截面余弦山脉在平行山脉风向下地形特征点以及沿山脊线测点的水平平均风速加速比,并采用刚性直棒法对不同位置的导线风偏响应进行计算. 结果显示：变截面余弦山脉和真实山脉的地形特征点水平平均风速加速比较为吻合;离地高度50 m处,变截面余弦山脉的沿山脊线水平风速加速比与真实山脉基本一致;由于参数限制,理想余弦山脉的山脊线走势较为独立,理想余弦山脉相比于真实山脉的水平风速加速比差别较大;采用变截面余弦山脉计算得到的风偏角能较好地反映真实山脉的风偏情况. 尽管变截面余弦山脉的竖向风速与真实山脉存在较大差别,但变截面余弦山脉能较好地反映真实山脉的水平平均风速,具有风场效应的等代价值.     

变时间步长热焓法求解伴有相变的热传导问题

本文在有相变的热传导方程中引入热焓,提出了一种稳定收敛迅速的数值方法——变时间步长焓法,用该方法分析求解了平板以及小球颗拉在气流中的凝固过程,计算结果与积分解的结果十分吻合。     

内嵌管式辐射地板的RC简化传热模型研究

建立了内嵌管式辐射地板的简化RC(热阻热容)模型,包括混凝土层的5R2C模型(基模型)、上表面铺设层的2R1C模型以及绝热层的2R1C模型三个部分.混凝土层5R2C模型的参数通过建立的有限差分(FDFD)模型在频域进行辨识确定,地板上表面铺设层2R1C模型和绝热层2R1C模型的参数可以直接根据地板上表面铺设层和绝热层的材料热物性直接计算.采用提出的内嵌管式辐射地板的简化RC模型建立方法,将辨识得到的混凝土层的5R2C模型作为基模型,当地板上表面铺设层和绝热层改变时可以快速准确地得到地板的简化RC模型.进一步建立了内嵌管式辐射地板的FDFD模型并将其作为参考模型,通过将参考模型及简化RC模型计算的频域热特性进行对比分析,结果表明所建立的简化RC模型有很好的准确性.     

蓄冷冰球中相变传热过程的数值分析

对蓄冷冰球中的相变传热进行分析,建立传热的数值方程.试验测量冰球中心的温度曲线,该曲线计算和试验结果的对比表明,文中的数值方法可以对冰球中的相变传热过程进行准确计算.计算结果亦反映出,直径100 mm冰球完全相变所需时间约为50 mm冰球的2.4倍.球壳和传热流体的对流传热系数较小时,增加对流传热系数对提高相变速率有显著影响.冰球相变所需时间和相变材料的初温呈线性关系,传热流体温度接近相变温度时,传热流体温度变化对相变时间有显著影响.计算结果可用于指导蓄冷冰球的传热参数设计.     

相变太阳能集热管放热特性的数值研究

采用计算流体力学（CFD）的方法分析了单根太阳能集热管的放热过程,讨论了热水管管材分别为316L不锈钢、黄铜、紫铜三种情况。结果表明,随着热水管导热系数的增大,单根太阳能集热管的放热速率没有明显提高。相变放热过程的主要传热热阻不是热水管的导热热阻,而是由固态相变材料（PCM）的导热系数低所致。     

平面相变热传导问题等效热容法的有限元解

用有限元法计算带相变的平面热传导问题,应用单元相变发生的热焓判据,使程序能够自启动,不必给出单元初始状态输入数据,相界面位置计算按线性插值处理,使程序有较高的计算效率,算例表明,等效热容法有限元程序热焓判据合理,相界面位置计算准确,并能成功地处理相变焓,计算出温度分布。     

热风式相变蓄热建筑热特性研究

文中设计、加工了一种热风式相变蓄热板,布置在建筑墙体内侧,应用于建筑采暖系统中。实验测试和分析了基于相变蓄热板的模型房间换热特性,在TRNSYS软件中搭建相变蓄热房间的动态热模型,模拟得到相变蓄热房间热特性的变化规律。结果表明,安装有相变蓄热系统的房间平均温度高出普通房间4~5 ℃,说明该相变蓄热系统可以提高房间温度,改善房间的热舒适性,建立的相变蓄热系统动态热特性模型能较好地预测温度变化过程,为太阳能热风式相变蓄热建筑设计提供了参考。     

太阳能螺旋槽管相变蓄热器强化传热性能研究

针对太阳能利用过程中的蓄热储能问题及螺旋槽管换热器的优点,将螺旋槽管引入太阳能相变蓄热器中,并对蓄热器的蓄热过程进行了数值模拟。首先以光滑管蓄热器为例实验验证了该模拟方法和所用模型的可靠性,进而以螺旋槽管为水流管道、相变材料为蓄热介质,利用Gambit 建立三维蓄热器模型,应用ICEM对几何模型进行网格划分,运用流体计算软件Fluent模拟计算螺旋槽管和光滑管相变蓄热器的蓄热过程,考察螺旋槽管的强化传热效果。模拟计算螺旋槽管蓄热器不同槽纹节距和槽深等结构参数对蓄热器蓄热过程的影响,并对其影响规律进行了分析。结果表明,螺旋槽管代替光滑管用于太阳能相变蓄热器,可有效提高相变蓄热过程中的对流换热强度和传热能力,缩短蓄热时间,在模拟范围内,得到的最佳螺旋槽管结构参数为节距p=7 mm,槽深e=0.4 mm。螺旋槽管传热性能良好,对其深入研究有望进一步改进相变蓄热器的设计方案。     

相变材料蓄冷球蓄冷过程的研究

采用了焓法模型对一种新型的相变材料在球内的凝结过程中进行了数值求解，得到了在第一类边界条件下相变时间与球径和传热温差的关系，以及相变界面位置变化与相变时间的关系等结果。该结论可以指导各种蓄冷器的设计和系统的蓄冷控制。     

附加相变微胶囊多孔织物热湿传递模型研究

为了考察附加相变微胶囊对织物内热湿传递的影响,发展了一个新的含有相变材料的织物热湿耦合模型.模型考虑了相交区间对相变及传热过程的影响及加热/冷却率对相变材料特征温度和相变热的影响,同时也考虑到纤维对蒸气的吸附/解吸现象引起的热湿耦合作用.使用等效热容法对相变微胶囊的相变过程进行了模拟,并用控制体积法对方程进行了离散求解.计算结果与实验观测一致,表明该模型可以用来预测含有相变微胶囊织物内的热湿传递过程.     

建筑热模拟动态传热的低阶模型及验证

多维传热特征在现代建筑中极其普遍,但大多数建筑热模拟软件以一维传热模型考虑围护结构传热来简化模型和计算。该文用状态模型的减秩技术得到了三维传热的低阶模型,模型计算效率高,计算准确。比较了不同围护结构的低阶模型和完全模型的频域特性和时域输出结果,表明低阶模型与完全模型有很好的一致性,输出相对误差小于1%。     

空调用纳米复合相变蓄冷材料导热性能的研究

对比分析了水蓄冷、冰蓄冷、共晶盐蓄冷及气体水合物蓄冷技术的优缺点,提出在常规空调中采用纳米复合材料相变蓄冷技术,针对目前空调用有机相变蓄冷材料普遍存在导热系数低、传热性能差的缺点,采用在其中添加纳米颗粒来改善介质的导热性能,对其导热性能进行了实验研究.结果表明：加入纳米TiO2颗粒后,有效地提高了有机相变蓄冷材料的导热系数.     

建筑热模拟动态传热的低阶模型及验证

多维传热特征在现代建筑中极其普遍,但大多数建筑热模拟软件以一维传热模型考虑围护结构传热来简化模型和计算。该文用状态模型的减秩技术得到了三维传热的低阶模型,模型计算效率高,计算准确。比较了不同围护结构的低阶模型和完全模型的频域特性和时域输出结果,表明低阶模型与完全模型有很好的一致性,输出相对误差小于1%。