蜂窝板预埋管路辐射器流动散热特性仿真

为解决传统数值方法对辐射器对流换热系数评估困难、流动散热性能预测精度不高的问题,明晰工况参数与重力对辐射器流动散热特性影响规律,指导辐射器轻量化设计与地面试验,构建辐射器导热-对流-辐射耦合传热等比仿真模型,评估其与经验公式对辐射器水动力及热特性预测可靠性,分析流量、入口温度、吸收外热流及重力对辐射器工作特性影响规律。结果表明:辐射器压降及散热功率模拟值与真空热试验数据最大相对误差为3 45%和2 86%,压降及换热系数经验公式预测值与仿真值最大相对误差为-10 15%和-33 18%;辐射器散热功率随流量与入口温度的增加而增大,吸收外热流增加会降低对流换热热流量,相较零重力,常重力水平状态辐射器散热功率提高2 86%。所建模型可准确预测辐射器工作特性;辐射器设计应在满足压降与出口温度指标要求时,提高流量与入口温度,地面试验辐射器应竖直放置。

基于实际工程的地埋管地源热泵回填材料导热性能差异分析

为研究实际工程应用中回填材料导热性能差异,以郑州市浅层地热能示范工程为研究对象,通过现场热响应试验、地温监测、数值模拟对中细砂、中细砂+水泥、中细砂+膨润土、原浆四种常见回填材料导热性能进行分析.研究结果表明:原浆的平均导热率最低为1.83 W/(m·℃),中细砂的平均导热率最大为2.17 W/(m·℃);同时中细砂排热和取热下单位深度换热量也为最大,分别为48.52 W/m和47.38 W/m.夏季制冷时中细砂+水泥材料温度仅升高0.0002℃,远低于中细砂材料温度升高;而冬季供暖时,四种材料的温度下降值相近,最小为4.2842℃.基于数值模拟结果,中细砂放热和吸热工况下热影响半径最小,为分别5.5 m和6 m;同时,岩土体温度增温速度由大到小为中细砂、原浆、中细砂+膨润土、中细砂+水泥.因此,中细砂导热性能最好,可作为研究区域地埋管地源热泵回填材料的首选.研究成果为场地条件相似地区地埋管地源热泵回填材料选择提供依据,并对推进郑州地区能源绿色低碳发展具有一定参考意义.

核热火箭发动机技术发展态势分析与启示

为解决航天任务中太阳能利用困难和化学能能力瓶颈的问题,发展空间核动力势在必行。核热火箭发动机具有运行能量转换效率高、推力调节范围广、比冲大、长驻留、启动快、可多次启停等优点,近年来再次成为国内外研究热点。通过回顾美俄在核热火箭发动机技术上的发展历程,梳理涉及的反应堆、发动机、推进剂管理、地面试验、系统仿真与核安全等相关的关键技术,总结美俄核热火箭发动机发展的启示,为未来空间核热火箭发动机的规划论证与技术研发提出发展建议。

地源热泵桩基埋管传热性能测试与数值模拟研究

阐述了地源热泵地埋管传热性能的测试原理,并与热响应测试原理相对比。依据传热性能测试法,搭建实验台测试了4种桩基埋管在额定进口水温下的传热性能,并考查了不同进口水温对W型埋管传热性能的影响。进而采用数值模拟方法研究了不同埋管类型的传热性能,与测试结果相比有较好的吻合性。该文提出的传热性能测试方法和数值模拟方法可准确确定单位井深放热量,为地源热泵系统的优化设计提供参考。

电子与太阳电磁射线综合辐照对Teflon FEP/Al光学性能的影响

在30keV的电子、质子单独辐照及电子与太阳电磁射线综合辐照作用下,对TeflonFEP Al第二表面镜光学性能的演化进行了研究。试验结果表明,在相同辐照通量与能量乘积的情况下,电子与质子单独辐照后TeflonFEP Al涂层材料的太阳吸收比变化相同,故可用电子与太阳电磁射线综合辐照简化地面模拟加速试验。TeflonFEP Al光学性能退化动力学曲线可描述成加速系数与辐照时间乘积(称为当量辐照时间)的指数函数形式。在当量辐照时间相同的情况下,太阳吸收比的变化与加速系数无关。

散热带翅片参数对车用水箱散热器流动传热性能的影响

采用数值仿真结合正交设计方法对工程车用散热器的主要几何参数进行了计算和分析。通过极差和方差分析,获得了各参数对散热器的散热和流动性能影响的敏感次序以及显著性水平,并拟合出参数-性能关联式。同时,进行了风洞试验验证上述数值仿真方法。结果表明:仿真结果与试验测试数据趋势吻合良好,该仿真方法可以有效地进行翅片参数对散热器流动传热性能的影响研究,有利于缩短设计周期和减少设计成本。

地源热泵岩土导热系数测试影响因素分析

建立了地源热泵岩土导热系数现场测试系统的三维数值模型,基于所建数值模型分析了测试时间、舍弃初始小时数、钻孔半径、岩土体初始温度、加热器输入功率等因素对岩土导热系数测试结果的影响。研究结果表明:热响应测试时间应大于70h;对于柱热源模型,随着钻孔尺寸的增大,辨识得到的导热系数逐渐减小;岩土初始温度对岩土导热系数辨识结果没有影响,但采用参数估计法作为辨识方法时,岩土初始温度的测试精度对辨识结果有较大影响;对于纯导热模型,加热器输入功率对岩土导热系数辨识结果没有影响。

空间辐射环境工程的现状及发展趋势

空间辐射环境是航天器在轨运行所面临的重要环境要素之一,因其诱发的单粒子效应、总剂量效应、位移损伤效应、表面充放电效应、内带电效应等既可引起航天器材料、器件、结构等在轨损伤、性能退化甚至失效,然而又可以利用其开展空间育种等活动。文章从空间辐射环境与模型、空间辐射效应及机理、空间辐射环境与效应试验的评价标准、空间辐射环境效应试验方法、空间辐射环境与效应地面模拟试验设备、空间辐射环境与效应数值模拟、空间辐射环境与效应飞行试验及抗辐射加固技术等角度对空间辐射环境工程的现状进行了评述,进而提出了空间辐射环境工程各个领域的发展趋势。

回填料对地埋管换热器性能的影响

采用了地埋管换热器三维非稳态耦合传热的物理数学模型,针对实际的地埋管结构和热响应测试工况进行了相应的数值模拟。将模拟计算结果与TRT热响应测试结果进行了比较,验证了所建模型的正确性。在此基础上,考察了地埋管换热器回填料导热系数及比热等物性参数对地埋管换热器性能的影响关系,为热响应测试以及工程设计提供有益的理论指导。

空间带电粒子辐照效应的地面加速试验研究

空间带电粒子辐照下空间材料的损伤与失效是空间材料学研究的重要组成内容,地面模拟加速试验是研究材料辐照损伤效应的重要方法和技术途径。文章阐述了地面辐照加速试验的方法及相关概念,以光学石英玻璃为例验证辐照加速试验与模拟等效区间的概念,为当前研究材料在空间带电粒子辐照环境条件下的行为与航天器设计、选材提供科学依据。

地源热泵系统设计-校核计算——中国建筑设计研究院创新科研示范楼

提出了一套完整的地源热泵空调系统设计计算方法及设计流程,该系统设计方法采用了设计-校核的思路,弥补了传统设计中的不足。结合中国建筑设计研究院创新科研示范楼工程,给出了具体应用情况。详细阐述了针对热响应试验报告的数据处理、中长期地埋管换热器运行、地埋管换热器换热计算和系统动态模拟等关键问题。

CCD空间环境辐射效应地面模拟试验方法

针对星用电荷耦合器件(charge coupled device,CCD)在空间环境中遭受的辐射损伤效应,建立了CCD空间环境辐射效应地面模拟试验方法。从辐射模拟源、试验流程、最劣辐照偏置条件、不同能量质子位移损伤等效、质子和中子位移损伤等效等方面,研究了CCD空间总剂量效应、位移效应和单粒子瞬态效应地面模拟试验方法,为开展CCD空间辐射损伤效应研究和加固性能考核提供了试验技术支持。

飞行器舱段结构可控热环境虚拟试验

本文首先介绍了飞行器舱段结构可控辐射热环境虚拟试验技术,其中包含了地面辐射加热器的辐射传热分析模型、虚拟试验中热载荷PID反馈控制方法。然后针对典型舱段结构开展相应的可控辐射热环境虚拟试验分析,并把分析结果与地面试验数据进行比较。在虚拟试验热载荷PID控制作用下,热载荷控制曲线结果与地面实物试验控制结果十分符合,最大相对误差小于0.5%。虚拟试验所得的温度结果与试验测量结果之间的总体相对误差小于8%,满足解决工程问题的精度要求。同时,虚拟试验结果能够很好的反映出舱段结构温度场的分布特性,极大补充了地面实物试验数据。

I-DEAS软件在单相流体回路辐射器热分析中的应用

以神舟飞船单相流体回路辐射器为例,介绍了采用I-DEAS软件进行辐射器热分析研究的方法,包括建模、划分网格、计算及后处理等,并将仿真分析结果与热试验结果进行了对比。结果表明:采用I-DEAS软件对单相流体回路辐射器热分析具有很好的实用性和计算精度,显著降低了辐射器热分析的难度,并在一定程度上简化了前期设计中热试验验证的需求。

基于不平衡系数对地埋管热短路的评价与分析

在热响应试验的基础上,通过FLUENT建立单U型竖直地埋管系统的三维非稳态数值模型。引入热短路不平衡系数作为评价热短路现象强弱的指标,分析了回填土导热系数、管内流速、系统井深和运行方式对地埋管热短路现象的影响。模拟结果表明,回填材料导热系数和系统井深与热短路不平衡系数成正比;流速与热短路不平衡系数成反比,而且对热短路现象强弱影响最大;采用间歇运行可以提升系统换热效率,但不能缓解热短路现象。

对俄出口GVU-600空间环境模拟器研制

GVU-600空间环境模拟器是我国首次为俄罗斯研制的一台航天专用设备,它可以模拟真空、冷黑和太阳辐射3项空间基本参数,主要用于进行卫星热平衡、热真空试验。该设备为卧式圆柱结构,容器内径8m,总长13.5 m,容积600 m3,极限真空1.4×10-5Pa,热沉温度-190℃。文章主要对该设备的技术指标、系统组成及功能进行了介绍,并给出了研制结果。

翅柱式IGBT水冷散热器的热仿真与实验

为分析翅柱式绝缘栅双极型晶体管(IGBT)水冷散热器的换热性能,利用Hyper Mesh软件对IGBT元件和完整散热器建立高质量的网格,通过FLUENT软件计算得到了水冷散热器内部槽道的流速分布、IGBT元件与水冷散热器的温度场分布。为验证仿真方法的可行性,建立了水冷测试系统进行温升实验。考虑到IGBT元件不能长时间工作在极限工况,损耗特性与结温互相影响以及内部芯片结温不便测量等问题,实验中采用了自制的模拟热源代替IGBT元件。以实验条件作为输入参数,建立模拟热源与水冷散热器的网格模型并求解计算,对比分析表明水冷散热器安装面上测温点仿真结果与实验数据的相对误差在4%以内。

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。

能源隧道热响应试验数值分析与适用性评价

以能源桩和能源隧道为代表的能源地下结构是一类节能环保的地下结构形式,能源隧道的理论研究与实际应用还处于起步阶段,相关测试与设计方法还不够成熟。以新八达岭长城站能源隧道试验段为研究背景,利用COMSOL软件对能源隧道热响应试验进行了数值分析与适用性评价,对TPT测试工况进行了数值模拟,经验证与现场实测结果吻合较好;对线热源传热模型用于能源隧道TRT试验的适用条件与方法做了初步探索,利用相对热效率的概念对模拟结果进行了分析。结果表明,线热源传热模型不能直接用于分析能源隧道TRT试验结果,但是Tf-ln(t)曲线的斜率与模型输入的围岩导热系数线性相关,可定义相对热效率来反映围岩导热系数对隧道埋管换热器换热能力的影响。

新型单元式固井地锚的结构设计及仿真研究

针对稠油热采井进行预应力固井时，套管串下端锚固困难和锚固力不能满足设计要求的问题，设计了一种新型单元式、可复位预应力固井地锚。该地锚可根据不同的地层情况采用多个单元组合，并可根据井径大小不同安装不同长度的锚爪。利用ANSYS／LS—DYNA对锚爪吃入不同井径井壁的过程进行了动态模拟分析，得出了不同初始吃入角度时，地层反力的变化规律，指出最有利于锚爪吃入井壁的吃入角度为30°～40°，这为设计中锚爪几何参数的确定及作业时选用爪型提供了依据。最后通过台架试验验证了锚爪-锚爪销系统的强度。