流体域内热量传递过程的导热-对流并联热阻分析方法

热阻理论被广泛用于传热过程问题的分析,传统的热阻分析方法往往只适用于一维、稳态、无内热源的热传导问题.然而,在能源电力、石油化工、航空航天等工程应用中还涉及热对流问题.针对此问题,本文提出了流体域内、多维导热-对流并联热阻分析方法以及总体热阻的概念,构建了热阻网络模型,并通过分析通道内强制对流问题证明了导热-对流并联热阻分析方法的实用性.流体域内的面积对流热阻与温度梯度及速度大小和方向密切相关,速度越大,面积对流热阻越小,同时面积对流热阻存在“负热阻”现象,相当于流体域内的“热源”或“热汇”.研究结果表明,导热-对流并联热阻网络的建立对于分析流动传热过程,以及指导传热过程的调节和优化具有重要意义.

应用于深井脉冲源装备的有序堆积相变胶囊热防护数值研究

针对深井恶劣环境下脉冲功率源装备内电子元件的热防护问题,本文利用数值方法对比了多种有序堆积相变胶囊复合结构的热防护性能,探究了相变胶囊尺寸、堆积方式等对热防护性能的影响,提出了热流密度评价指标与内壁温度数学预测模型.结果表明,相变微胶囊-玻璃棉复合结构具有较好的热防护性能,内壁温上升速率相较于玻璃棉填充结构可降低13.8%,但相变材料的含量制约着热防护效果;使用大尺寸的相变胶囊,增大相变材料比例的同时可形成封闭气孔,相比于相变微胶囊-玻璃棉复合结构,内壁温升幅度进一步降低了19.3%.通过改善相变胶囊堆积结构,发现采用大尺寸相变胶囊单层阵列结构的热防护性能更优.最后,提出了相变胶囊单层阵列热防护结构下内壁温升预测公式,预测值与数值模拟结果的平均误差低于7%.