超高功率短脉冲作用下薄壁金属的热特性分析

针对短脉冲高功率热流作用下的薄壁金属导热问题,基于傅里叶导热模型,采用固液耦合计算方法对金属瞬态温度特性进行了数值仿真,并分析了液体工质流速及固体材料物性参数对金属温度瞬态响应和分布的影响作用。分析结果表明:温度响应特性与时间尺度有关,在单次脉冲作用下,在ms量级内热量才能开始通过水侧对流散热散出,25ms后金属内部温度渐趋平衡;在连续脉冲作用下,金属内部温度逐渐升高,一定时间后温度变化达到动态平衡,壁面温度在一定范围内波动;停止加热后,在2s内温度逐渐降低至初始状态。提高水的流速和固体壁面热扩散系数均可降低壁面温度,且缩短温度趋衡所需时间。

金属快速凝固的非平衡超急速传热模型

运用非Fburier传热理论建立了金属快速凝固过程中的非平衡传热理论模型,包括非Fourier方程的建立、传热与相变模拟.模拟计算表明: (1)在溅射激冷条件下,界面换热系数越大,界面冷却速度和移动速度也越高.在界面换热系数相同时,计算得到的界面冷却速度随着固-液界面高度的提高呈现先上升而后下降的变化趋势;计算得到的冷却速度值明显小于Fourier定律的计算值. (2)在激光加热条件下,计算的界面移动速度在凝固开始时先急剧增加,然后渐趋平稳.计算还表明,金属的过热度及过冷度与其热物性相关.

燃料电池的傅里叶传热模型建模及求解

基于傅里叶传热定律,对燃料电池质子交换膜的温度场响应进行分析。通过燃料电池中传热条件的分析和简化,构建质子交换膜温度场的传热模型。根据膜上的热交换条件和传热特性,简化膜的温度场为单元二维模型,并利用格林函数进行求解,获得燃料电池质子交换膜的温度响应函数。从理论上分析了交换膜中温度场的分布和随时间的变化规律,并利用该模型对反应气体的传热系数、反应气体的温度和电极材料等因素对膜温度场的影响进行了分析。

基于量子遗传算法对高温防护服最优厚度的研究

针对优化多层高温作业服厚度的问题,首先运用傅里叶定律理论,在第Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ层只考虑热传导以及第IV层(空气层)只考虑热传导和热辐射的情况下,研究高温作业服一般点、跃变点、系统边界处的运动规律以及初始条件,采取第三类边界条件,构建热传递系统模型;然后,使用Matlab,采取隐式有限差分法对模型求解,得出各层温度分布情况;最后,对该模型进一步深化,构建以厚度-时间函数为目标函数的反问题模型,将其作为适应度函数,编写量子遗传算法,得出高温作业服第二层的最优厚度。其中,在编码操作时采取多量子比特编码,遗传算子加入量子旋转门种群更新操作。

磁纳米粒子为热源的非傅里叶热传输

近年来,磁感应热疗作为一种新兴的肿瘤治疗方法得到较多的关注。本文分析了以磁纳米粒子作为热源的傅里叶传热方程,在傅里叶热传导模型的基础上通过引入弛豫时间建立了单相方程的热传递模型,并利用分离变量法求得了该方程的解析解。分析了外部磁场性质和磁性纳米粒子特性对温度分布的影响。

基于非稳态传热模型的回焊炉系统

文章主要从回焊炉对电路板进行回流展开相关研究,因温度控制对产品最终质量至关重要,通过回焊炉焊接区域的温度变化,建立一维非稳态传热模型,便于对回焊炉实验进行控制和调整。

基于图像处理技术的热防护服参数设定算法

对高温环境下经过热防护服传热到假人皮肤的整个热传导问题进行分析,建立热防护服各层厚度测量方法的数学模型。假定在皮肤外侧温度与时间关系的数据已知情况下,运用MATLAB软件,对皮肤温度与时间关系数据进行拟合,得到的拟合方程,绘制出整个传热模型过程的温度分布图;基于傅里叶定律和由能量守恒定律求得热平衡方程,计算出人体防热材料各层的最优厚度。该模型可作为高温坏境下测量热防护服各层厚度、预测人体热生理参数、评估舒适度和热传导实验的依据。

高温服装热度分布的研究

在高温环境下,为避免灼伤,穿专用服装对人身安全至关重要。首先,文章利用Matlab绘制出温度变化图,获得其变化规律;其次,根据密度等专用服装材料的参数值,建立傅里叶热传导方程模型;再次,利用抛物型方程的差分解法以及对温度分布条件进行离散化,求出方程优化结果;最后,得到I^IV层温度分布的离散化函数,并得出结论:颜色区域越深,表示温度越高。以此帮助更好地设计高温专用服装。

脉冲激光照射生物组织中非傅里叶导热的研究

生物组织传热在皮肤病的激光热疗中研究意义显著。该过程介质极不均匀,加热时间极短且瞬时热流密度较大,有必要考虑非傅里叶效应.本文针对皮肤组织建立生物传热模型,非傅叶里效应采用基于双曲型导热方程的双相延迟模型描述.激光能量产生的热源项由蒙特卡洛法进行光传播模拟获得,采用三时层有限差分法求解传热方程.研究了激光照射下的生物组织温度场的变化及不同的热弛豫参数的影响作用,发现非傅里叶导热与经典生物传热相比存在本质区别,突出表现为计算温升显著降低且峰值滞后出现.