典型办公座椅附加热阻研究

服装热阻是影响室内人体热舒适的重要因素,了解坐姿下座椅的附加热阻是准确预测室内人体热舒适的关键。本研究通过现场调研选择了6种典型办公座椅及不同季节的3套典型服装,利用暖体假人实验研究了站姿与坐姿下整体及局部热阻的变化规律,比较了相关文献与标准中坐姿状态下的服装热阻值及座椅的附加热阻值,给出了不同办公座椅各季节的附加热阻值。研究发现:人体从站姿到坐姿整体热阻值会降低6%~10%,不同季节服装下座椅的附加热阻值在0.02~0.24 clo范围内,比国内外相关标准范围更广。

高温界面接触热阻试验

飞行器组件之间不可避免地存在接触热阻,接触热阻的准确获取对热结构细节设计至关重要。针对高温、高压同时作用下接触热阻测量的难题,基于静态热流法自主研制了高温界面接触热阻测量装置。该装置能够有效测得给定界面压力、最高热面温度1500℃固体结构界面间的接触热阻。利用该装置,成功开展了三类热结构组件高温界面接触热阻测量试验,获得了压力、温度和界面粗糙度对结构界面接触热阻的影响规律。试验结果表明,测量装置稳定可靠、温度和压力载荷模拟精度高、试验易实施,试验结果可以为飞行器热结构设计与工程应用提供依据。

竖直单U型地埋管换热器埋管间负热阻现象的参数化研究与分析

基于Mutipole方法对竖直单U型地埋管换热器钻孔内外的耦合传热过程进行求解,在钻孔内三热阻和四热阻简化传热模型基础上,详细地分析钻孔内的复杂稳态传热过程,参数化研究埋管布置结构、回填料与岩土热物性等因素对钻孔内埋管间直接传热热阻的影响规律,揭示导致钻孔内埋管间负热阻现象的本质原因,对钻孔内热阻传热模型的工程实践应用给出参考意见。

钢渣热阻沥青路面的抗车辙性能研究

为了研究钢渣替代天然集料对沥青混合料高温抗车辙性能的影响,首先,用钢渣等体积替代玄武岩粗集料制备了不同钢渣掺量沥青混合料,对其热物性参数进行了测试,并通过室内等效热辐射试验对钢渣沥青混合料降温效果进行评价;其次,采用数值模拟方法分析了不同钢渣掺量沥青路面面层对温度场分布的影响,并利用单轴静载蠕变试验获取沥青混合料蠕变参数,建立基于上述温度场的车辙分析模型,对钢渣沥青路面的抗车辙性能进行评价。结果表明,钢渣的掺入使沥青混合料的导热系数降低,比热容增大,变化幅度最大可以达到40%以上;随着钢渣掺量增大,路表温度小幅度上升,而中下面层温度逐渐降低,其中4 cm深度处降温效果最为明显;当钢渣掺量为100%时,温度相较于纯玄武岩沥青路面降低了3.4℃,而75%掺量沥青混合料钢渣的车辙变形量最小,相较于玄武岩沥青混合料下降幅度达到43%,可有效提高路面抗车辙性能。

基于暖体假人的套装局部热阻及预测模型研究

对多名成年男女全年各季节着装行为进行了现场调研,得到了我国成年男女全年各季节典型着装搭配情况。在实验室条件下利用暖体假人模型进行了各季节典型着装搭配下的套装热阻测试,得到了34组成套服装的整体与局部热阻值,建立了全年各季节典型套装的局部服装热阻数据库。在此基础上分析了套装局部与整体热阻值的关系,获得了基于套装整体热阻值的局部热阻预测模型。

ODS MA754合金传热界面接触热阻实验研究

鉴于ODS MA754合金传热界面的接触热阻参数对全固态堆芯空间反应堆系统的热量导出具有重要影响,研发和设计了高温高压接触热阻实验装置,测量了不同温度(20~800℃)、压力(0~80 MPa)、气体氛围(He、CO_(2))以及试件表面粗糙度(1.6、3.2μm)下ODS MA754合金传热界面的接触热阻,并基于测试获得的宽量程数据点,建立了ODS MA754合金的接触热阻数据库。实验结果表明:随着接触面温度和压力的升高,界面接触热阻降低,且热阻降低的速率逐渐减小;相较于表面粗糙度为1.6μm的试件,粗糙度为3.2μm试件表面的界面接触热阻明显偏大,实验得到的定量关系可为工程样件的加工粗糙度要求提供依据;He气氛下的接触热阻远小于CO_(2)气氛,在0.1 MPa、100℃工况下,He气氛接触热阻约为CO_(2)气氛接触热阻的1/4。该研究结果可为空间反应堆的热工设计提供数据参考。

服装热阻研究中的数据分析及可视化方法

为明确服装热阻研究的数据分析思路并探求更优的可视化方法,从实验设计、热阻测评、数据处理和数据分析等4个阶段对相关文献进行梳理,明确了常用的数据分析和可视化手段。研究表明服装热阻受环境、服装、人体等多方面因素影响,主要采用暖体假人或真人实验的方法获得。数据较多以二维图像或组图的形式呈现,适用3项以内影响因素结果的分析。采用人工智能方法能够纳入更多影响因素实现服装热阻的准确预测,为不同环境下服装的选择、性能优化及人体热舒适的提升提供科学指导。

苏葶止喘汤联合西医治疗小儿支气管哮喘急性发作期(痰热阻肺证)38例

目的探讨苏葶止喘汤联合西医治疗小儿支气管哮喘急性发作期(痰热阻肺证)临床疗效。方法收集2020年2月至2022年3月河北省沧州中西医结合医院就诊的急性发作期的支气管哮喘病儿78例,根据随机数字表法分为对照组与治疗组各39例,对照组病儿给予硫酸沙丁胺醇、异丙托溴铵、布地奈德雾化吸入等西医治疗,治疗组在对照组基础上给予苏葶止喘汤治疗,观察两组治疗前后的临床疗效,症状缓解时间(咳痰消失时间、哮鸣音消失时间、咳嗽消失时间、喘息消失时间),肺功能指标[用力肺活量(FVC)、第1秒用力呼吸容积(FEV_(1))、第1秒用力呼气量占所有呼气量的比例(FEV_(1)/FVC)、最大呼气流量(PEF)、呼气中断流速(PEF25%)、呼吸中期瞬间流速(PEF50%)、呼吸后期瞬间流速(PEF75%)],血清炎症因子指标[C反应蛋白(CRP)、白细胞介素-22(IL-22)、白细胞介素-4(IL-4)],Toll样受体2(TLR2)、Toll样受体4(TLR4)表达水平。结果治疗后治疗组总有效率94.74%显著高于对照组71.05%(P<0.05);治疗组症状缓解时间快于对照组(P<0.05);治疗后两组FVC、FEV_(1)、FEV_(1)/FVC、PEF、PEF25%、PEF50%、PEF75%值均较治疗前升高且治疗组高于对照组(P<0.05);治疗后两组血清CRP、IL-22、IL-4、TLR2、TLR4水平均较治疗前降低,且治疗组CRP[(10.23±3.26)mg/L比(15.25±5.37)mg/L]、IL-22[(37.13±9.84)ng/L比(45.46±11.08)ng/L]、IL-4[(48.15±12.28)ng/L比(56.07±14.36)ng/L]、TLR2[(16.78±1.91)ng/L比(21.15±2.08)ng/L]、TLR4[(18.05±2.53)ng/L比(22.44±3.27)ng/L]低于对照组(P<0.05)。结论苏葶止喘汤联合西医治疗小儿支气管哮喘急性发作期临床疗效显著。

固液界面热阻的温度依赖特性模拟研究

基于非平衡态分子动力学模拟方法,研究了系统温度及固液结合强度对固液界面传热的影响规律。模拟结果表明,固液界面热阻随着系统温度的升高而降低,并且亲水性界面的界面热阻温度依赖性较弱。基于微观热流密度计算式的分析表明,随着系统温度升高,动能项和维里项的贡献均逐渐增大,因而固液界面传热增强,但是动能项占比逐渐增大,维里项占比逐渐降低;随着固液结合强度逐渐增大,界面吸附效应增强,维里项贡献明显增大,这是较强的固液相互作用能够强化界面传热的主要原因。

低阻叉流板式换热器传热性能与热阻靶向调控研究

用于烟气余热回收的板式换热器存在温度分布不均的问题。为改善烟气温度分布均匀性,有效遏制换热器腐蚀,本文通过实验测试对比碳钢与铸铁材质低阻叉流板式换热器性能差异,运用数值仿真预测局部流动传热特性并开展热阻分析,采用局部热阻调控方法设计了非均匀翅片结构。实验结果表明,在450℃高温时碳钢与铸铁材质的叉流板式换热器总传热系数分别达到32.5 W/(m^(2)·K)与25.1 W/(m^(2)·K)。通过数值仿真研究发现,叉流传热方式导致烟气侧沿程截面温度分布极不均匀,在热侧出口与冷侧入口交叉区、热侧出口与冷侧出口交叉区的热阻大,极易导致局部烟气温度低于露点温度。基于热阻分析法开发非均匀翅片结构,实施局部热阻靶向调控,最终实现维持阻力几乎不变情况下,使出口截面平均温度方差由6.9℃降至1.1℃,换热器内流体温度分布均匀性得到显著提升。

膨胀型防火涂层“新-老”涂层体系的热阻

在既有老化涂层上涂覆新涂层形成“新-老”复合涂层体系,复合涂层的热阻并非既有涂层热阻与补涂涂层热阻的简单叠加.基于隔热性能试验的温度测量结果,计算复合涂层体系的等效热阻常数,通过对不同试件等效热阻常数的对比分析,考察补涂涂层对既有涂层和复合涂层热阻的影响规律.结果表明:既有涂层热阻随补涂涂层厚度增加而降低,当补涂涂层厚度大于1.0 mm时,既有涂层热阻的贡献率不超过20%,计算复合涂层热阻时可忽略不计;当补涂涂层厚度较薄(0.5 mm)且既有涂层老化时间较短(≤21循环),或既有涂层有面漆时,建议考虑既有涂层热阻的贡献(贡献率>20%).当补涂涂层与既有涂层类型不同时,复合涂层体系的热阻更大,隔热性能更好.

基于热阻及成本分析的高炉冷却壁多目标优化

本文建立了高炉冷却壁热阻模型,冷却壁热阻包括火积耗散热阻和对流热阻,分别表征其导热性能和换热表面的对流换热性能。分析冷却壁运行过程中的各项成本,包括冷却壁材料成本、运行耗水成本、运行能耗成本以及冷却壁厚度减薄时产生的额外收益。应用遗传算法以冷却壁热阻和成本为目标函数,以冷却壁各结构参数为决策变量,对冷却壁进行多目标优化,获得了Pareto最优解集。优化后的冷却壁与初始冷却壁相比,可在传热性能相当的前提下成本下降79.9%,或在冷却成本相当的前提下,热阻下降27.3%。

高温圆柱配合面接触热阻数值模拟研究

在众多核工程应用中,如燃料元件芯块与包壳的热力相互作用以及热管堆的传热过程中,界面接触热阻是热工分析的一个基础参数,也是传热系统温度分布预测的一个重要不确定性来源。准确预测和调控接触热阻可为系统的热防护和能量传递提供助益。本研究采用粗糙表面重构技术以及有限元热力耦合方法,对高温下的圆柱配合面结构进行热力耦合分析。本研究建立的数值预测方法能够应用于其它圆柱配合面的接触和传热预测,其方法和预测结果可为整个系统的热力耦合分析提供合理的分析方法和基础参数支撑。

连铸保护渣热阻的数值模拟与实验研究

量化保护渣热阻对于提高连铸工艺水平和铸坯质量具有重要意义。本文采用数值模拟和传热实验两种方法对典型连铸结晶器保护渣的热阻进行了研究。首先使用ANSYS数值模拟软件建立铸坯通过渣道向结晶器的导热和辐射耦合传热模型,得到渣道两侧交界面温度分布;随后构建保护渣热阻计算模型,用模拟的传热结果评估固态保护渣和液态保护渣的厚度、导热热阻和辐射热阻;同时构建连铸保护渣稳态传热实验,通过水冷铜探头实验测量保护渣两侧的温度分布,进而得到不同厚度渣道的综合热阻。数值模拟结果表明,当铸坯表面温度从1415℃降为1345℃时,液态保护渣在结晶器上部迅速由1.7 mm减薄为1.04mm,模拟总热阻沿拉坯方向由0.67×10^(-3)m^(2)·K/W增加到1.46×10^(-3)m^(2)·K/W。热阻传热实验结果表明,实验获得的综合热阻较数值模拟偏小,渣道的综合热阻随厚度增加而升高,典型热阻值为(2.28~7.89)×10^(-4)m^(2)·K/W。

国产SiC功率模块热阻测试方法研究

为解决国产SiC功率模块的热阻不能准确测试的问题,开展了非开关式电学法在线测量模块热阻的研究。提出模块热阻测试方案,设计搭建模块热阻测试平台,结合器件结构特点和工艺特点,研究获得适用于模块的热阻测试方法,并选用两款典型SiC功率模块进行了验证,验证了测试结果的准确性。

湿度对功率半导体器件芯片焊料热阻的影响机理

近年来,湿度对功率器件热特性的影响成已为热点话题。然而,功率器件芯片焊料热阻受湿度的影响尚未被试验证实,且影响机理仍不明确。该文基于试验测试、算例、仿真模型,首次提出湿度对功率器件芯片焊料热阻的影响机理。结果表明,湿度能入侵器件,并在两方面影响器件结-散热器瞬态热阻抗:(1)芯片焊料;(2)器件壳表面接触热阻。进一步地,探究芯片焊料的热容、密度、热导率受湿度影响机理,并结合算例可知,若水汽含量占芯片焊料层内物质总量的0.1%,芯片焊料的热容、密度、热导率将变化为原来的101.9%、100.0135%、91.4%。已校准热特性的仿真模型表明,焊料层热容的增大会导致焊料层热阻下降(整体热阻不变),焊料层热导率的减小会导致整个器件热阻上升,两种情况共同作用,影响实际户外应用工况下功率器件的工作寿命。

器件热阻随测试结温变化规律研究

为探究半导体分立器件电学法热阻测试时器件结温与热阻的变化规律,开展了基于热阻测试实验分析。详细介绍了热阻测试程序和典型热阻测试电路,并对4款典型VDMOS器件开展热阻测试,结合器件结构特性、热响应曲线和微观导热理论中声子导热系数与温度关系,研究获得器件热阻与结温的变化规律。通过热阻与结温的正相关性规律,有效提升器件在老炼和实际工况下结温计算的准确性。

考虑水冷回路的晶闸管换流阀热阻模型建模

结合晶闸管串联水冷回路机构,建立了考虑水冷回路的晶闸管换流阀热阻模型。该模型能够计算出各散热器进水口处的水温,并在此基础上对各级晶闸管的结温进行计算。利用所建模型对换流阀中各组件的热阻进行算例计算;建立稳态热阻模型,对晶闸管结温进行计算。结果表明,考虑水冷回路中冷却液水温差异前后,晶闸管结温计算结果的误差最高可达到10.81%。

碳填料/天然橡胶复合材料热导率及层间接触热阻对微波加热效果的影响

制备炭黑/天然橡胶(NR)、石墨烯/NR和碳纳米管/NR复合材料,采用试验与数值模拟相结合的方法研究复合材料热导率和层间接触热阻对微波加热的影响。结果表明:炭黑、石墨烯和碳纳米管自身热导率越大,复合材料的热导率越大,层间接触热阻越小;通过增大填料用量来增大复合材料的热导率和减小层间接触热阻具有一定的局限性,需考虑复合材料的配方设计适用性和经济性;复合材料的热导率对微波加热过程中高、低温区域分布规律和微波加热效率基本无影响,但影响复合材料的温度分布均匀性。为保证微波加热硫化均匀性,多层复合材料的层间接触热阻不可忽略。

基于神经网络的双面散热功率模块本构热阻建模与表征

双面散热(double-sided cooling,DSC)功率模块的结-壳热阻,是其电热设计、状态监测与失效分析的关键性能指标。然而,现有的结-壳热阻模型及其测试标准,仅针对单通道传热的功率模块,难以匹配多通道传热的DSC功率模块,无法识别DSC功率模块的本构热阻信息。首先提出DSC功率模块的本构热阻模型,阐释DSC功率模块本构热阻的物理意义,分析重构单通道传热本构热阻的可行性和唯一性;其次,评估所提本构热阻与传统测试热阻的本质差异。基于商业化DSC功率模块,采用多物理场分析方法,构建DSC功率模块的热阻数据库;然后,基于神经网络学习方法和所构建的数据库,建立DSC功率模块的本构热阻模型,并通过大量训练数据和测试数据的交叉验证及多款DSC功率模块的实测结果,验证神经网络重构本构热阻的泛化能力和兼容能力,为多通道散热功率模块的热阻建模与表征,提供新的研究思路和技术途径。