考虑炉气非灰辐射特性的蓄热式加热炉数学模型研究

考虑加热炉内炉气的非灰辐射特性,应用引入假想面的区域法,建立蓄热式加热炉数学模型,将各个方程相互耦合进行数值求解.以某轧钢厂的一座步进梁蓄热式加热炉为研究对象,对各辐射全交换面积、钢坯表面热流、炉内温度场和炉膛总括热吸收率进行模拟计算,并与炉气简化为灰体时的计算结果进行比较.结果表明,模型可用来预测蓄热式加热炉内的热流场和温度场,假想面的引入使计算量大大减小,收敛速度较快;在本研究条件下,将炉气简化为灰体时,辐射全交换面积、钢坯表面热流、炉内温度场和炉膛总括热吸收率的误差分别可达69.36%、6.46%、4.93%和23.80%.     

小波分析在燃烧计算中的应用

燃烧的数值仿真计算是非常具有挑战性的研究工作.提出采用动态自适应多级小波配点法求解燃烧模型;将小波配点算法以及递推迭代算法转化为矩阵运算,给出了适合编程运算的偏微分方程数值求解方法;并将其应用于求解简化的燃料-氧化剂混合燃烧一维模型之中.仿真结果表明,提出的小波法不仅能有效地捕捉到燃烧过程中各参数的时空突变性,并且同已有的数值算法相比这种方法具有优越性.     

步进梁式板坯加热炉数学模型及其仿真系统

采用总括热吸收率法简化了炉膛内辐射换热,针对步进梁式钢坯加热炉建立了数学模型,编写了描述加热炉内热过程的系统仿真软件.利用该软件定量地研究了加热炉主要热工参数对钢坯加热过程的影响,从而对炉内传热过程有更深入的了解.对比黑匣子实验和热平衡测试结果,该仿真系统能够较好地模拟加热炉内的实际生产状况.利用该软件不仅可以对设计工作进行测试和验证,而且还能为加热炉的优化控制提供理论基础,具有很强的实用性.     

锅炉对流受热面非线性动态过程的数字仿真

根据直流锅炉对流受热面管内介质及管外烟气流动传热所遵循的质量守恒方程、动量守恒方程、能量守恒方程及金属蓄热方程，采用分布参数法建立了考虑喷水及蒸汽冷凝等情况的过热器、再热器及省煤器动态过程数学模型，该模型能够计算包括参数变化幅度大、锅炉启停与事故状态下的对流受热面动态特性。作为一个例子，计算了石洞口第二电厂1993年7月6日冷态启动过程锅炉主蒸汽压力与温度、再热蒸汽温度及省煤器压力与出口温度等参数随燃料量的变化关系，结果表明计算值与测量值比较一致，所建立的模型是正确可靠的.     

一维两相流模型在埋头弹药内弹道学中的应用

很多弹药特别是埋头弹药应采用多维两相流内弹道模型,但这样建模以及计算的工作量太大,为此,在分析其工作机理的基础上,将其内弹道过程简化为一维两相流模型,给出了有关方程和定解条件.采用MacCormack差分格式对不同长度的传火管分别进行数值计算,模拟结果与试验有较高的吻合度,结果表明:采用长传火管的内弹道性能较好.模型再现了其发射过程,分析了埋头弹药内弹道的特点,有关分析可以指导其结构设计和装药设计.     

循环流化床燃烧系统动态模型仿真软件包

循环流化床燃烧过程是一个由多种因素构成,各种因素相互影响的复杂过程。为了给循环流化床锅炉的设计、运行和自动控制提供全面的理论依据,本文采用机理分析与经验模型相结合的方法首次完整地建立起循环流化床燃烧系统模块化动态模型仿真软件包。本文将简要介绍软件包的总体结构及功能,并结合软件包的实际应用给出部分仿真实验结果。通过模型仿真并与现场取得的动态实验数据进行比较表明:循环流化床燃烧系统动态模型仿真软件包能够较全面地对实际的循环流化床锅炉的各种动态过程进行仿真,从而具有一定的实用价值。     

氢氧发动机湍流两相燃烧三维全尺寸数值仿真

基于离散颗粒模型,采用单元内颗粒源法对某氢氧火箭发动机湍流两相燃烧流场进行了三雏全尺寸数值仿真。液氧雾化液滴采用Rosin-Rammler分布模型,其质量平均直径采用同轴直流喷嘴雾化模型计算;考虑液氧高压蒸发过程;燃烧速率采用湍流脉动机制和Arrhenius机制共同控制。所得液氧喷雾分布和其它流场参数与试车数据吻合,所提方法可应用于其它火箭发动机内流场的数值仿真,为发动机设计提供基础数据。     

液压控制闭锁离合器闭锁的动态仿真

应用流体力学基本原理,从理论上分析了液压传感器的动力学和运动学特性,推导出用锁离合器控制阀开启压力的计算公式;建立了控制阀和闭锁离合器的力学方程和运动学方程,采用SIMULINK仿真工具箱建立了仿真模型,以假想的涡轮转速作为输入,得到闭锁离合器活塞位移曲线和负载压力曲线,并和现场实验得到的结果比较,验证了仿真模型的正确性.液压控制闭锁离合器的动态仿真对合理设计控制阀以及闭锁离合器的控制方式的研究有一定的指导意义.     

高超声速飞行器并行仿真方法研究

高超声速飞行器的系统仿真是一个多物理场高度耦合的过程,仿真过程中,需要完成大规模数据的迭代计算.目前大多采用分布式仿真的方法,但这种方法对于计算效率的提高不明显.为了有效提高计算效率,基于高性能计算机集群系统,分别对网格并行方法和模型并行算法进行了研究,提出了气动流场高效并行仿真解算方法、分区边界数据交换方法以及并行负载均衡技术,并在高超飞行器的系统仿真中进行了验证,验证结果表明,计算精度满足要求,求解方程的速度较快,工程应用效果较好.     

边值传热反问题误差评估的正则化仿真模型

传热反问题数值解误差的准确评估一直是制约它应用于工业测量的一个难点.以淬火测试探头冷却过程的非稳态一维线性传热反问题为例,以位于探头中心热电偶所测的温度数据为基础,通过引入正则化参数,抑制了反问题对测量误差的放大作用,根据特殊情况下的非级数形式的解析解, 建立了数值解计算误差评估的正则化仿真模型.仿真实验获得了模型的最优正则参数,提高了反问题数值解误差评估的准确性,验证了该模型的有效性.     

基于CFD的高炉仿真研究

针对高炉炼铁的复杂过程，基于计算流体动力学（CFD；Computational Fluid Dynamics）技术建立一种二堆数学模型，模拟了多相流在高炉中运动及热传递情况．模型中包括气、液、颗粒和粉四种相态，并对高炉中存在的主要化学反应做了简化处理．其充分考虑了各个相态之间的耦合作用，分析它们之间相互关系，因此能够预测当一种相态参数变化时，其它各相产生的相应变化。应用所建模型计算得到了各个相态的稳态速度、温度等结果，尤其可仿真软熔带、回旋区等关键区域的情况，为高炉仿真做了很有意义的尝试，也为指导高炉运行提供了新的方法。     

连铸坯装炉温度在线实时计算模型及其应用

准确掌握连铸坯热装温度对实施连续加热炉的优化加热控制具有十分重要的意义。根据某公司现场的实际生产情况,利用已建立的“连铸坯凝固过程传热数学模型”开发了“铸坯装炉温度在线实时计算模型”,并将其成功地应用在某公司连续加热炉计算机控制中,与传统的经验模型相比所开发的数学模型具有计算速度快、计算精度高等特点,为实施炉内铸坯温度的在线跟踪提供了准确的初始条件。     

高速列车传动齿轮箱热分析的建模与仿真

列车高速运行时，传动齿轮箱在热方面的工作环境非常恶劣，针对中国南车集团开发的300km／h高速列车传动齿轮箱进行了热分析研究，建立了传动齿轮葙的传热数学模型。采用有限差分的款值求解方法。对传动齿轮葙的整体温度场进行求解。并与实际测量款捂进行对比。在验证模型有效性的基础上。分析了传动齿轮葙的温度场分布规律。为高速列车传动齿轮箱平衡温度的预测和齿轮箱的可靠运行研究提供了理论基础。     

薄壁蓄热器周期传热仿真系统的开发

基于渐近分析法开发蜂窝蓄热器传热数字仿真软件。建立薄壁蓄热器周期传热的数学模型,求取针对沿气流流动方向弱固体导热条件下的蓄热器温度分布近似表达式,并设计了求取其解析—数值解的算法。运用Matlab的符号运算、数值积分和卷积功能,开发出薄壁蓄热器周期传热仿真系统。热态实验证实了解析精度和可靠性。用等效气固传热系数,可减少由简化通道内热辐射和忽略入口效应引起的解析误差。有效地提高了低氧弥散燃烧设计和操控优化的经济性、准确性和效率。     

高炉过程的多目标最优化

本文的炼铁优化模型以高炉炼铁的产量、成本、焦化三个主要技术经济指标作为三个目标函数, 用56个约束条件描述了高炉炼铁过程的行为特征, 用优化变量与状态变量相结合的方法将非线性关系线性化, 并用循回协调的算法进行寻优求解。同时建立了高炉炼铁优化的灵敏度分析方法, 多目标处理采用线性加杜法。实际运行表明模型可以单目标运行, 也可以全面综合为多目标运行, 这样可灵活地适应高炉生产的不同时期的要求。优化结果对高炉操作有良好的指导作用。     

有机热载体炉运行风险评价方法研究

运用人-机-环境系统工程原理,对有机热载体炉运行风险的人机环境系统进行综合评估.根据专家法确定指标层的值,在熵度法计算指标层权重、层次分析法和专家法计算准则层权重的基础上,评估指标层风险、各子系统风险和人机环境系统的综合风险,通过一致性检验表明该模型是合理可行的.将该模型应用到某台有机热载体炉运行风险评价中,得出目前有机热载体炉实际运行中人机环境指标的权重分别为:1.830、1.293、1.749,比较得出人和环境这两个指标比有机热载体炉设备本体的权重大0.5左右.这表明我们需要更多关注人员素质和环境管理,最后对风险评估值中较大的指标层提出了具体的改进措施,该评价方法对有机热载体炉定期检测有一定的指导意义.     

冲压增程弹补燃室绝热层传热数值与试验研究

三元乙丙橡胶(EPDM)是一种烧蚀型碳化复合材料,通常用作发动机内绝热层.故对三元乙丙橡胶的传热性能进行了理论研究与试验验证.通过建立补燃室内三维流场模型与绝热层二维传热模型.对补燃室内伴随有化学反应的流场用计算流体软件FLUENT进行了仿真计算,仿真结果作为EPDM绝热层传热计算的热载荷,利用有限元软件ANSYS对EPDM绝热层传热过程进行了模拟.通过冲压地面联管试验对补燃室内绝热层传热烧蚀进行了试验研究.绝热层传热计算结果与联管实验结果基本一致,仿真计算结果可以在一定程度上给出绝热层背面的温升趋势.     

一种改进的基于优化的PID参数整定方法

提出了一种改进的鲁棒PID整定方法,该方法通过使开环传递函数的奈奎斯特曲线与实轴交点的绝对值最小化,来求取各个PID参数。由于该方法的稳定裕量是通过取明确依赖于频率的模型来获得,从而避免了陷入保守性。仿真结果表明,使用提出的控制器整定方法,在命令输入和负载干扰发生阶跃变化时,控制系统都有很好的动态响应,同时在系统参数发生变化或存在未建模动态时,也能保证系统的稳定鲁棒性。     

基于传热增广模型的轨迹优化与防热结构分析

在考虑飞行器结构温度约束的轨迹设计问题中,采用一般约束热流密度的轨迹优化模型存在反复迭代、不能考虑轨迹、传热之间耦合关系等缺点.针对这些问题,提出一种传热增广的轨迹优化模型.利用空间差分将传热方程转化为一阶微分方程组,与运动方程组成传热增广的系统状态方程,从而能在轨迹优化中对结构温度直接进行约束.算例仿真说明了基于增广...     

微通道热沉的稳健优化设计

将田口稳健设计方法用于硅基微通道热沉的优化设计，建立了微通道热沉的简化性能分析模型，确定了影响其散热性能的关键参数，利用正交试验和信噪比分析实现了参数的稳健优化。利用外部监控程序对CAD和CAE软件的脚本进行动态修改，并且创建专门的进程来执行修改后的脚本，采用共享文件和延时的方法实现主进程、几何建模进程和性能分析进程的同步运行，实现了稳健设计过程的自动化。