寒区隧道围岩初始温度场及保温材料对非稳态温度场的影响

本研究利用商用模拟软件FLUENT,分别使用非稳态初始条件和均温初始条件,对寒区隧道围岩内温度场随时间的变化特性进行了模拟仿真,表明隧道围岩的初始温度场分布对准确模拟寒流导致的围岩温度分布有重要影响。分析了不同保温层材料对隧道围岩结构温度分布的影响,由于三种保温材料的热导率均比较小,5 cm厚保温层后的围岩温度相差不大,但是5 cm厚保温层不足以保证所依托隧道结构不发生冻害;需要根据寒区隧道的气象条件铺设主动加热带,从而有效防止冻害现象的发生。     

基于无网格边界元法的瞬态热传导问题研究

对于有内热源的瞬态传热问题,由于域内积分使求解复杂化,研究了一种无需域内离散划分网格的纯边界元法。首先采用格林定理将域内积分转换成边界积分,然后利用自适应辛普森法进行插值,推导了热源依赖时间参数和不依赖时间参数两种情况的数值实现方法。最后引入不同热源情况及时间依赖性的三个数值算例进行温度分布仿真分析。仿真结果与传统的有限元解吻合良好,证明数值推导的正确性及程序调试的有效性,且该方法计算量小,使有内热源的瞬态传热分析大大简化。     

基于红外光谱的稠油界面检测方法研究

稠油界面检测对于稠油的开采利用具有重要意义,然而现有的检测技术效率差,准确率低。建立了稠油和水的热传递模型,主要是热传导和热对流模型,同时也提出了固体壁面的热传递模型,主要是热辐射模型,进行了稠油粘度与温度的实验测定,提出了黏温关系模型。设计了以红外光谱为探测元的界面检测实验,采用了铜和玻璃两种热传导介质,与实验测温结果与传导对流模型一致,证明了所提模型的正确性。     

孵育系统中的微孔板支架结构优化

【目的】为提高多功能微孔板读数仪的孵育性能,针对微孔板温度均一性,提出微孔板支架组件的结构改进方案。【方法】首先分析影响微孔板读数仪孵育性能的因素,包括支架组件的结构尺寸、表面处理和加工材料等,并设计改进方案;然后通过多通道数据采集仪进行试验,收集不同方案的微孔板支架组件孵育时微孔板中各孔位的实际温度;最后,对比不同改进方案在最大温差、升温速率等孵育性能方面的提升程度,评价各改进方案的孵育性能并确定最佳改进方案。【结果】相比改进前的支架组件结构,与微孔板底部完全接触的支架组件改进方案在试验中的表现最佳：各孔位间最大温差从2.9℃降至1.1℃,降低了62.07%;升温过程中最大温差超过1℃的持续时间从1 650 s降至120 s,降低了92.72%;前7 min平均升温速率从0.774℃/min升至1.065℃/min,提升了37.60%;前7 min平均升温速率标准差从0.100降至0.043,降低了57.00%。【结论】本优化设计提供了一种可行的微孔板支架组件结构改进思路,对提升微孔板读数仪的孵育性能具有一定的参考价值。     

传热单元操作的基本研究方法

本文通过介绍间壁式换热器中热传导、热对流和工艺计算中的几种基本研究方法,阐述了传热的基本研究方法也是动量和质量传递的基本研究方法,而讨论研究方法的共同性,是把握一个知识体系途径之一.     

膨润土-砂混合物缓冲层径向热传导性

膨润土-砂混合物作为高放废物处置库缓冲材料,在核废料衰变热影响作用下,其稳定性及物理力学性能产生显著变化,这对缓冲回填材料的包封阻隔作用及处置库的安全运行产生重要影响。本研究采用自行设计的装置对按比例缩小后的不同干密度、含水率、掺砂率试样进行热传导模拟试验,并对试验过程进行热-力耦合数值模拟分析,得到了缓冲层温度、应力和应变的变化及分布情况。结果表明,增大试样干密度、含水率和掺砂率均可提高导热性,应力和应变也随之增大,且不同含水率试样产生的结果变化显著;缓冲层靠近热源的位置温度、应力和应变最大,且沿径向方向减小,初始时刻各值变化显著。     

基于辛方法的二维非稳态热传导问题研究

基于二维热传导理论,通过引入对偶变量,推导了非稳态热传导温度场问题的辛对偶方程组。采用分离变量法和本征展开方法,建立起一种本征值和本征解的直接求解方法,得到了适用于任意跨厚比的平面非稳态问题的解析解。由于在求解过程中不需要事先人为地选取试函数,而是从基本方程出发,直接利用数学方法求出问题的解,使得问题的求解更加合理化。探讨不同跨厚比、不同时间步长情况下温度和热流密度的分布规律,并与已有解进行比较。结果表明,辛方法是一类可行的研究非稳态热传导的方法。考虑到非零本征值本征解具有局部性特点,进一步讨论不同跨厚比、不同时间情况下温度和热流密度分布的端部效应问题。为非稳态问题的理论及实际应用研究提供了新的途径。     

层状介质热传导瞬态分析的一种新半数值解法

文章引入状态空间理论,并在时域内应用差分格式,建立了层状介质热传导问题的状态方程,分析了层状介质的热传导瞬态过程;为检验所提方法的有效性,针对一特殊问题给出了其精确解,并将所得结果与精确解做了对比;算例表明,半数值解法的求解精度很高,对于分析层状介质的热传导瞬态过程非常有效;所提方法可进一步推广应用于复合材料层合结构的瞬态热应力的耦合分析。     

一维β-Fermi-Pasta-Ulam纳米单原子链中非线性参数作用的研究

运用发展的Ford-Kac-Mazur方法对一维β-Fermi-Pasta-Ulam纳米单原子链的运动方程进行了简化.通过数值计算,对系统在非线性相互作用下的傅里叶热传输定律进行了修正,同时对奇偶原子数晶格系统的局域能量密度进行了比较,发现奇数原子系统中明显存在离散呼吸子.     

激光照射下生物组织内部温度分布的解析式

基于Pennes生物传热方程,建立血液灌注率随时间变化条件下,激光与生物活体组织热相互作用的理论模型,通过数学物理方程求解该模型得出一维瞬态温度时空分布的解析函数表达式,从而为激光在医学中的应用提供理论依据.