模拟技术在新池窑设计中的实际应用

设计一个运行性能优良、可控性好的熔窑 ,是玻璃熔窑设计师追求的重要目标。单纯凭经验设计难以达到这一目标 ,借助于模拟技术有可能做到这一点。本文报道运用模拟技术设计玻璃池窑的一个实例。文中简要介绍了模拟技术本身必须的改进或发展以及模拟技术实施的步骤 ,图示了若干模拟结果。按照模拟技术提供的优化方案建成的玻璃池窑 ,经过近 2年时间的运行 ,性能相当令人满意。该池窑具有滴料后调整时间短、可控性好、运行稳定、抗干扰能力强、熔制玻璃质量高等优点。

玻璃熔窑设计过程中的数学与物理模拟

设计一个运行性能优良、可控性好的熔窑是玻璃熔窑设计师追求的重要目标 ,单凭经验进行设计难以达到这一目标 ,而借助于模拟技术则有可能实现 .介绍了设计玻璃池窑过程中运用的模拟技术以及模拟技术实施的步骤 ,指出了模拟技术本身需要做的改进或发展趋势 ,图示了若干模拟结果 .按照模拟技术提供的优化方案建成的玻璃池窑 ,经过近二年多时间的运行 ,其性能令人相当满意 .该池窑具有滴料后调整时间短、可控性好、运行稳定、抗干扰能力强。

模拟技术及其在玻璃熔窑设计中的应用

在玻璃熔窑运行期间 ,可以采用模拟技术来优化操作参数、进行故障诊断与分析 ;在窑炉的建造设计过程中 ,也可以引入模拟技术进行优选设计方案、确定窑炉结构尺寸等。利用模拟技术得到的优化方案池炉 ,具有易操作性、运行稳定、熔化率高、玻璃缺陷率低等优点 。

管内对流换热的场协同分析及换热强化

导出管内湍流换热Nu与局域时均参数的关系式,将对流换热的场协同理论扩展至湍流换热。分析了管内对流换热的特点,并根据场协同理论提出强化湍流换热的方法,发展了一种新型强化换热管一交叉椭圆管,既适合于层流换热强化也适合于湍流换热强化,其强化传热效果显著而流阻较小。

方形空间通风换热的气流组织性能数值分析

目的研究载人航天器舱内的气流组织性能 ,分析斜进风通风方式下舱内的通风换热 ,为通风换热的设计提供依据。方法由物理模型 ,引入合理假设 ,建立描述舱内流动和传热的数学模型 ,采用交错网格的SIMPLE算法 ,从进风角度、换热性能、温度、速度的均匀性及环境的舒适性等方面综合分析该通风方式的特点。结果斜进风方式不存在明显的短路问题 ,换热能力较好 ;舱内工作区速度、温度的均匀性和舒适性提高 ;投入能量得到了较好的利用 ;两侧壁换热虽失去对称性 ,但其换热能力并没有迥然差别 ;进风角度小于 45°时温度场、速度场的均匀性比进风角度大于 45°时要好一些 ,但由于V ·△T的值保持在一定水平 ,此时的换热能力与进风角度大于 45°时相比变化不大。结论二维斜进风通风方式气流组织性能较好 ,但流动的可控性较差 ;可以适当地设计通风方式和角度 ,增加流动的可控性 ,并使换热和均匀性同时优化 ;空间站载人舱可采用角度变动范围在 1 5°～ 75°之间的风向可调式小开口斜进风方式。

交叉缩放椭圆管换热与流阻实验研究及分析

对交叉缩放椭圆管进行了实验和数值研究,给出了换热和沿程阻力系数实验拟合关联式。交叉缩放椭圆管管内 截面交叉变化诱导产生强烈的二次流和纵向涡流,改善了速度场与温度场之间的协同关系。实验和数值模拟结果表明,交 叉缩放椭圆管管内的流动在Re≥500即表现为湍流,换热强化效果显著。

(火积)耗散极值原理的电热模拟实验研究

建立了具有32×16节点电阻的电热模拟装置.每个节点的4个电阻可以通过并联低阻值电阻模拟在基材中填充高导热材料.实验表明,使导热性能最优的高导热材料分布与数值模拟结果相一致,从而进一步验证了导热优化的(火积)耗散极值(最小热阻)原理.实验还证明在一般情况下导热过程的优化不宜采用最小熵产原理,因为后者属于热力学优化原理,适用于热功转换过程的优化.

微肋管及强化微肋管换热和阻力实验研究

实验研究了微肋管在过渡区及湍流区的换热及阻力性能,并针对微肋管在过渡区的换热强化较差的特点改进其结构。实验结果表明,改进后的微肋管在2300<Re<10000时比原微肋管强化换热提高120%,阻力增加70%～120%。

空间飞行器内结露的理论分析及模拟实验

目的探讨防止载人空间飞行器舱内结露的方法。方法从热力学和传热学的角度分析和研究了空间飞行器舱内壁面的结露条件及过程 ,对影响舱内结露的几个因素进行了探讨。结果壁面隔热有利于防止结露 ,局部通风有可能抑制结露。但单独采用隔热或通风的方法均存在一定的局限性。降低外壁黑度有利于防止舱内结露。结论采用壁面隔热和局部通风相结合的方法 ,可以有效地达到防止结露的目的。

微喷管内流动和换热的数值模拟与分析

发展了直接模拟MonteCarlo方法的压力边界条件处理方法 ,并使用这种方法对微型拉法尔喷管内的气体流动特性进行了数值模拟与分析。研究了两种构型的拉法尔喷管 ,对比了相同出口压力不同入口压力下的流场特性 。

熔窑内玻璃液流动与传热的模型实验

熔窑内玻璃液流动与传热的模型实验赵国昌，胡桅林，陈泽敬，过增元（清华大学工程力学系１０００８４）ＭｏｄｅｌＥｘｐｅｒｉｍｅｎｔｆｏｒＧｌａｓｓＭｅｌｔＦｌｏｗａｎｄＨｅａｔＴｒａｎｓｆｅｒｉｎＴａｎｋＦｕｒｎａｃｅ￥ＺｈａｏＧｕｏｃｈａｎｇ；ＨｕＷｅ...

浮法玻璃摊平过程温度场的模拟

在分析浮法玻璃生产工艺的基础上,建立了玻璃液摊平过程的数学模型。玻璃液与保护气体、锡液之间均存在自由表面,实现界面追踪、重构计算量大,且边界条件给定困难。针对以上问题,兼顾算法的效率与准确性,建立了自由表面标高-SIMPLE计算方法。该方法用经验公式计算玻璃液的实际活动空间,在相应速度和温度边界条件下、采用三维SIMPLE方法计算玻璃液的温度场与速度场。对400吨级锡槽玻璃液摊平过程进行的模拟表明,玻璃液横向温差较大,对玻璃液的抛光与平整不利,需合理布置冷却水包位置以降低玻璃液内部的温差。

地面传热实验的微重力修正模拟

目的使空间飞行器地面传热实验的结果能够有效地应用到空间微重力条件下。方法用数值模拟的方法研究了矩形空间内 45°对称间隔斜进风以及垂直进风的流动和换热情况 ,壁面条件为等壁温或等热流。对重力和微重力两种情况进行了对比。结果对等壁温情况 ,提出了表征空间飞行器舱内换热的关系式 ,并且将数值计算所得数据按这些关系式进行了最小二乘拟合 ,得到了空间微重力工况和地面工况下的换热关系式。对等热流情况 ,本文列出了重力和微重力条件下的最高壁面温度值 ,给出了两种情况时最高壁面温度的拟合公式。结论根据本文的方法 ,可以对地面模型装置的实验结果进行修正 ,得到空间飞行器原型内的换热情况。

航天器主动热控制系统辐射散热的半物理仿真

该文提出在主动式热控制系统的地面动态实验中用半物理仿真的方法模拟在轨热辐射环境和辐射散热器。文中给出了半物理仿真系统的设计方案,用伪组件代替辐射散热器连接在真实回路中,用虚拟组件在计算机中模拟真实的在轨热辐射环境和辐射散热器的运行,并通过测控系统控制伪组件的运行状态。文中给出了虚拟组件和伪组件的设计与实现。实验结果表明这种方案能够准确地模拟出热辐射环境对热控制系统运行的影响。

锡槽内空间保护气体流动传热的模拟

在分析浮法玻璃生产工艺及建立锡槽内空间保护气体流动与传热数学模型的基础上,综合考虑玻璃带、加热器、冷却器及锡槽内壁的热辐射,对保护气体流动及传热进行了模拟。通过对生产不同厚度玻璃时保护气体的计算,发现加热冷却元件只对邻近保护气体有明显对流换热作用,锡槽内壁在玻璃带、加热器的辐射作用下,温度较高。保护气体在玻璃带的牵引作用下,下半空间向锡槽尾端流动,而上半空间在较高牵引速度情况下,发生回流,整个空间环流的大小由牵引速度决定。为了降低环流带来的温度、速度波动及避免加热器跨区加热,需布置分隔装置对空间进行分隔。

玻璃熔化的数学模型

The sand grain dissolution process in the glass furnace is very important from the standpoint of final glass quality. In this paper, a mathematical modeling is presented to describe the sand grain dissolution in the glass bated or in the glass melt. The calculations showed the sand grain dissolution process depended strongly on temperature and initial sand grain diameter. Forced and free convection in the glass melt can also increase the dissolution rate. The numerical results could help glass technologists in better understanding and optimizing the sand dissolution process.

传热理论新概念与玻璃熔制工艺节能分析

介绍了与传热过程密切相关优化的传热理论新概念,推介了表征传热能力的新物理量——“(火积)”及在热能传递过程中伴随的(火积)耗散。(火积)不但表征了传递过程中的热能大小,更表征了热能品质(温度)的高低,(火积)越大,热传递能力越强。为实现玻璃熔制工艺的大幅节能,必须把热能按品质(火积)高低来区分使用,在可以使用低品质热能的工段尽量使用低品质热能,在需求使用高品质热能的工段尽量分配高品质热能。只有把可使用低品质热能工段中错配的高品质热能节约出来,才是真正有效的节能。

不连续双斜内肋管的管外换热性能

实验和数值研究了不连续双斜内肋管管外的换热性能。在不连续双斜内肋管管外倾斜凹坑的作用下,不连续双斜内肋管和光滑圆管组成的套管内出现了纵向涡流动,雷诺数为30000～90000时比光滑套管换热增强50%,阻力增加60%～70%.

微气体流量计的模拟与优化

温差法测流量是一种新型气体流量计的基本原理 ,温度传感器的布置对流量计的性能影响很大。本文使用基于分子运动理论的直接模拟MonteCarlo法对这种微气体流量计通道内的气体流动进行了数值模拟 ,对比了有无传感器时速度场和温度场的分布 ,指出传感器的布置对温度场的影响很小 ,并根据温差分布规律提出了传感器布置的优化方案。

压缩式热泵膜蒸馏系统的分析与实验研究

本文将探索应用减压膜蒸馏技术制取纯净水,同时采用压缩式热泵回收水蒸气冷凝潜热用于加热原料液,以提高能源利用率的可行性.压缩式热泵系统以R142b为工质,在热源(原料液)温度为55～65℃、冷源(水蒸气)温度为30～50℃的条件下,系统的COP可达3.0以上,系统单耗173 Wh/kg.与TIMES[1]相比,不仅提高了产水率,而且明显降低了系统的单耗.指出了进一步降低制冷温差,提高系统运行经济性的技术途径.