稳态温度场的构建及其在电位差计测温差电偶电动势实验中的应用

针对电位差计测温差电偶电动势教学实验装置冷热端温度不确定性较大、热端降温时间较长等不足,设计了以金属材料为载体构建稳态温度场的方案.基于有限元仿真软件COMSOL Multiphysics对稳态温度场的建立过程进行了模拟,并对载体的材料性能、形状和尺寸进行了分析和优化,通过PID温度控制铸铝电热板和半导体制冷板,在长方体铝材中建立了温度梯度分布均匀、达到稳态所需时间较短的稳态温度场.

高速传动齿轮稳态温度场变化特性分析

以一对高速传动条件下的渐开线圆柱直齿轮为研究对象,基于传热学理论推导出齿轮副稳态温度场的边界条件,计算分析了齿轮啮合线上任意点的摩擦热流密度,结合SolidWorks的三维建模功能和ANSYS的有限元仿真分析功能得到了不同传动参数下的齿轮稳态温度场变化特性图。结果表明,降低转速、转矩会不同程度地降低齿轮本体温度,为降低齿面温升、改善齿面润滑性能和提高齿轮胶合承载能力提供了一定的理论依据。

有限元法计算地下电缆稳态温度场及其影响因素

为了更准确地模拟地下电缆的敷设环境,克服传统方法需要大量试验研究的不足,基于有限元法和传热学的基本原理,采用有限单元自动划分法建立了地下电缆稳态温度场模型。该模型综合考虑了电缆敷设条件和外界环境因素对电缆稳态温度场分布的影响,并可根据这些因素的变化对相关模型参数进行修改,进而准确分析电缆各层及其周围敷设区域的稳态温度场分布情况。根据电缆结构参数、损耗参数和敷设区域的物性参数,提出了一种基于二分法的电缆导体温度计算方法,实现了导体温度的快速准确计算。通过实例分析得出了不同影响因素对电缆温度场分布的影响规律,并分析了不同影响因素对计算准确性、可靠性的影响情况,为优化电缆敷设方式提供了重要的理论依据。

利用模拟热荷法计算地下电缆稳态温度场

根据电场和温度场的相似性,提出了用于计算地下电缆群稳态温度场的模拟热荷法。利用热路的方法将电缆金属套损耗和铠装层损耗归算到电缆导体。利用调和平均法对电缆导体外的多层介质进行处理,最终将电缆等效为导体和外护层的2层结构。根据换热量相等的原则,将地表空气对流换热系数等效为一定厚度的土壤。在电缆线芯和空气中用模拟热荷代替原来的线芯损耗和空气对土壤温度场的影响。然后根据镜像法,按照地表空气等温、导体等温以及外护层和土壤边界温度梯度相同列出约束方程组。利用高斯法求解方程组,求得地下电缆群稳态温度场的分布。试验和有限元仿真验证了模拟热荷法在地下电缆群稳态温度场计算中的有效性。

采用有限体积法的特高压直流输电系统接地极稳态温度场仿真分析

在接地极计算中,需要计算的不仅仅是接地极附近的电流场,由电流场引发的温度场也需要同时计算。为此,介绍了采用有限体积法的特高压直流输电接地极稳态温度场计算方法。首先将场域在3维空间内划分为若干个互不重叠的单元,每个单元用中心点代替;然后根据热平衡方程,推导出描述温度场的离散方程组;最后求解方程,得到场域内所有节点的温度,从而获得稳态温度场中的最高温度。在对同1个模型的稳态温度场计算中,通过比较该算法以及MATLAB计算结果,验证了有限体积法的正确性。将该算法用于实际工程中接地极稳态温度场的计算,通过对比若干组计算结果,得到了土壤最高稳态温升与接地电阻的平方、入地电流的平方成正比,与土壤热导率成反相关的结论。最后对于实际工程的应用中,提出通过减小接地极的接地电阻来减小土壤最高稳态温升的合理建议。

半导体制冷系统电极非稳态温度场的数值分析

针对热电制冷系统中电偶极在电场与温度场的耦合作用下非稳态温度变化特性 ,重新推导和分析了热电制冷过程的微分方程式 ,进行了数值模拟和计算 ;详细地分析了几个非稳态工况对冷端温度影响的因素 ;通过对其非稳态数值的模拟和分析 。

C/C复合材料热梯度CVI工艺致密化过程的非稳态温度场分析

针对C/C复合材料热梯度化学气相渗透工艺(TCVI)致密化过程温度场难以用解析法求解的问题,建立了TCVI过程非稳态温度场有限元模型,给出了该过程温度场变化的分布曲线,研究了温度场变化规律及致密化效率与沉积温度的关系,数值模拟结果与实验结果吻合较好,为提高TCVI工艺致密化效率提供了理论指导．

巷道围岩非稳态温度场有限元分析

分析了巷道围岩散热的非稳态导热、巷道形状不规则、介质非均质和各向异性等特性,研究了用有限单元法求解巷道围岩温度场的原理、边界条件以及处理非均质和各向异性介质的方法。提出了手工与计算机相结合的单元划分方法。依此原理编制了计算机程序,并进行了实例计算,验证了方法的正确性,分析了温度场时空变化规律。

稳态温度场中孔形零件受热变形研究

材料线膨胀系数和体膨胀系数存在线性关系 ,在此基础上推导出稳态温度场中孔型零件孔径受热变形的理论公式 ,得出孔径受热变形与孔型零件的其它所有几何尺寸相关的计算公式。传统孔型零件受热变形计算公式存在不足之处 ,经过改进的计算公式更为合理 ,实验结果也显示了改进后的计算公式相对于传统计算公式的优越性。

双渐开线齿轮传动稳态温度场模拟分析

双渐开线齿轮传动是一种新型齿轮传动。融合摩擦学、传热学和齿轮啮合原理,将轮齿之间摩擦接触所释放的热能视为热源,计算出稳态条件下双渐开线齿轮的摩擦热通量和对流系数;利用Ansys有限元软件,对双渐开线齿轮传动进行稳态温度场有限元分析;通过对不同阶梯参数下双渐开线齿轮的温度场仿真计算,得到轮齿最大温度值变化规律。

不同载荷和初始气压下滚动轮胎稳态温度场的测试与有限元分析

进行了转鼓试验下滚动轮胎稳态温度场的测试;采用试验与计算相结合的方法验证了轮胎在转鼓试验中的实际滚动状态为自由滚动状态;根据解耦的分析思想,进行了转鼓试验下滚动轮胎稳态温度场的有限元分析。用实测的轮胎内部点的稳态温度对有限元的分析结果进行了验证,二者的一致性表明了该分析方法的可靠性。着重讨论了轮胎载荷、初始气压等因素对轮胎稳态温度场的影响。结果表明:随着载荷的增加,整个轮胎的温度场都呈上升的趋势;随着初始气压的增大,轮胎胎侧区域的温度场呈下降的趋势;初始气压对胎冠区域温度场的影响较小。

不同桨型的搅拌槽中非稳态温度场分布的研究

在搅拌槽中,由于搅拌桨型式的不同,会导致流体温度分布的不同。本文在直径为0.5m的搅拌槽中分别使用CBY、带副叶CBY以及PBT三种桨进行研究。三种桨的搅拌雷诺数分别为267,251和203。在搅拌槽中设置了四组加热列管(兼作挡板)进行加热。将热色液晶均匀地分散在甘油中,以显示温度的分布。实验研究了相同功率下三种桨的瞬时温度分布。结果表明,搅拌槽中的温度分布取决于搅拌桨产生的流型。当流体被加热时,流场内漩涡中温度梯度通常大于其它区域,漩涡的存在不利于槽内温度分布的均一性。在三种桨中,PBT 桨的轴向温差最小。

环形双圈管冻结稳态温度场广义解析解

对于环形布管冻结稳态温度场的解,目前仅有单圈管冻结条件下的解析解,对于双圈管冻结尚无解答。首先建立环形双圈管冻结稳态温度场的模型。然后,应用保角变换将广义环形双圈管(冻结圈内部未冻实)模型变换为直线型排布的模型,依据调和方程边界可分离性,将直线型排布模型分解为2个特殊单排管冻结问题,从而得到广义环形双圈管的温度场解析解。最后,应用ANSYS进行了热力学数值模拟计算和物理模型实验结果以验证解析解。结果表明:在冻土帷幕充分交圈后,数值模拟结果和解析解结果基本一致,与实测温度的吻合度也很高。

基于实验的数值反演的滚动轮胎稳态温度场的有限元分析

根据轮胎温度场的单向解耦分析思想,形成了一个基于ABAQUS程序的轮胎稳态温度场的分析方法,单向解耦过程分为变形、损耗、热传导三个分析过程。变形分析中,采用了平衡态的超弹性材料模型;损耗分析中,依据变形分析获得的应力应变场,结合材料粘性损耗特性来获得损耗能量;热传导分析中,依据实测的轮胎胎侧温度场,提出了一种基于实验的数值反演方法来确定胎侧的对流热边界条件。由于轮胎胎侧的形状和结构细节,其对流热边界不同于旋转平圆盘的对流热边界,本文的数值反演方法避免了实测胎侧对流热交换系数的困难。

双壳型船体结构稳态温度场和温度应力

用简化解析方法和有限元数值方法 ,分析了双壳型船体货舱区域在运载高温液货时的稳态温度场 ;根据船体结构的温度分布 ,用有限元法计算了其温度应力 ,同时与货物压力、海水静动压力、总纵弯矩等载荷作用下的结构应力做了比较。研究结果表明 :在货舱结构温度场分析中用简化分析方法和有限元数值方法所得的计算结果相当一致 ;高温液货大幅度增加船体结构的纵向应力和横向应力 ,同时加剧结构不连续处的应力集中 ;

子午线轮胎稳态温度场的数值模拟分析

根据子午线轮胎的结构特性 ,建立了轮胎滚动状态下稳态热学分析模型 ,对 2 0 5 / 75R15轮胎进行分析 ,给出了温度场分布云图和温度分布曲线。计算结果较真实地反映了轮胎的热状况 ,为优化轮胎结构。

考虑径向热力耦合的主轴----轴承系统热网络稳态温度场分析

为快速有效地预测主轴-轴承系统的稳态温度场,考虑径向热应力、离心应力及装配应力的影响,利用主轴-轴承径向热力耦合热网络模型,分析了轴系的发热特性。结果表明:主轴-轴承系统在轴承处温升明显,螺旋冷却管道对降低轴承外圈温升作用明显,随着转速的升高,轴承温升加剧,冷却效果也更加显著。

热电制冷系统的非稳态温度场数值模拟及其冷端温度的分析

热电制冷时由于电场与温度场的耦合作用 ,很难求得实际运行工况下的解析解 ,从而阻碍了对它的非稳定状况的分析 ,另一方面又制约了它在实际中的应用。通过对热电制冷系统的非稳态温度场数值模拟 ,较详细分析了非稳态状况下对冷端温度的影响因素 。

混凝土结构非稳态温度场的新解法

本文提出了一种计算混凝土结构非稳态温度场的新方法 ,首先对空间域进行了有限元离散并用状态方程表示了有限元控制方程 ,然后利用精细积分公式导出了当前时间步结点温度向量与前一时间步结点温度向量之间关系的递推公式。算例结果表明本方法不但可行 。

地下直埋发热管稳态温度场计算新方法-模拟热荷法的研究

为了寻找一种既可真实反映电缆实际情况,又可简便、快速计算电缆温度场的方法,笔者根据温度场和电场的相似性,提出了一种计算地下直埋发热管稳态温度场的新方法—模拟热荷法。首选利用换热量相等的原则,将地表空气对流换热系数等效为一定厚度的土壤,在发热管芯和空气中用模拟热荷代替原来的发热管损耗和空气对土壤温度场的影响;然后根据镜像法,按照地表空气等温、导体等温列出约束方程组;最后利用高斯法求解方程组,求得地下直埋发热管稳态温度场的分布。试验及有限元Ansys仿真验证了模拟热荷法在地下直埋发热管稳态温度场计算中的有效性。