温湿度场仿真模拟在博物馆环境监测中的应用研究

针对博物馆当前的环境监测方式无法全面感知温湿度空间分布的问题,本研究引入与数据同化(EnKF)算法相结合的计算流体动力学(CFD)模拟方法,以某博物馆的展厅空间为例,获得可视化的温湿度场仿真模拟结果,并结合藏品保护要求进行数据分析和相关讨论。经与实时监测数据对比,基于数据同化的CFD模拟准确性良好,误差在可接受范围内。本研究引入的技术方法实现了博物馆环境监测从“点监测”到“场监测”的转变,后续可为博物馆藏品预防性保护提供更加科学有效的技术支撑。

基于Fluent的掘进工作面通风热环境数值模拟

基于计算流体动力学和矿井通风理论,建立掘进工作面通风的k-ε紊流模型,导出描述掘进工作面风流紊流流动和温度分布的微分方程。通过分析掘进巷道模型的边界条件,利用Fluent软件模拟压入式通风的风流与巷道围岩和机械设备散热的热湿交换过程,采用TECPLOT软件进行后处理,显示不同供风量下的速度矢量图和风流温度变化。模拟结果表明,增大供风量可以降低巷道温度,但供风量过大,降温效果越来越不明显,仅依靠通风方式无法改变高温现状。

日光温室地埋管道温度场影响因素研究——基于Fluent

目前,越来越多的日光温室作业者通过在温室土壤中铺设热水循环地埋管道的方式来为温室夜间生产供热。为了了解温室地埋管道温度场的影响因素,运用GAMBIT建立土壤中不同直径的地埋管道二维网格模型,并采用Fluent软件模拟地埋管在冬季夜间环境下周围土壤温度场的变化。在网格模型中选取监测点,通过观测监测点温度了解埋管结构参数与土壤温度场的关系,为今后温室地埋管的埋设提供参考。

基于Fluent的集合式并联电容器内部温度场仿真分析

温度是影响电容器运行性能及寿命的关键因素,为了获得集合式并联电容器内部的温度场分布,论文分析了集合式并联电容器内部结构及热量的产生和散失机理,在ANSYS Workbench 15.0中建立了集合式并联电容器温度场三维仿真模型,并利用有限体积法进行了求解,得到了集合式并联电容器的内部温度场分布、外壳温度和最热点温度,仿真结果及方法可以为集合式并联电容器散热结构的优化设计及内部最热点温度的控制提供参考。

基于FLUENT的真空干燥箱参数优化及仿真分析

针对目前真空干燥箱内温度分布不均匀的缺点,结合货物多孔介质理论,建立干燥箱三维模型。采用FLUENT对现有干燥箱内温度场进行数值模拟分析,获得了箱内温度场分布特性,使用k-ε模型以及SIMPLE算法对烘干箱内的温度场进行仿真计算。仿真结果表明:当流速为2.5 m/s,层高为100 mm,管距为100 mm时,烘干箱内温度场分布相对比较均匀。其中热水流速对温度的分布特性影响最大。为验证模拟结果的可靠性,着重将模拟结果和实验结果结合进行了对比验证分析,得到平均绝对误差在3%以内,证实了现模拟结果的准确性。

某专业南极磷虾船货舱流场的数值模拟及挡风板布置与姿态的优化设计

为设计合理的专业南极磷虾船货舱冷空气流场,利用Fluent仿真软件对某新建专业南极磷虾船货舱处于空舱状态下的流场、温度场进行模拟计算,根据计算结果优化通风地板下方低速区挡风板的姿态和设计参数,并在送风死角处增设引流板;对优化后货舱处于空舱状态下舱内各关键剖面的速度、压力、温度场进行模拟计算,比较优化后的货舱温度场的仿真数据与实验数据,吻合较好;对货舱在满舱状态下的流场进行数值模拟和分析,模拟最不利工况下冻虾货包的冷却过程,发现货包能达到-35℃,表明该优化方案有助于解决专业南极磷虾船货舱流场分布合理性问题。

FLUENT模拟分析巴基纸基复合材料的温度场分布

为了研究加热过程中加热功率及聚合物基体导热系数等因素对巴基纸基复合材料达到稳态所需时间及温度场分布的影响规律,采用有限元软件FLUENT分别模拟了不同工况条件下矩形弯曲、正弦形及平板形巴基纸增强聚合物基复合材料的热传导性能。计算结果表明:三种形状巴基纸基复合材料加热达到稳态后整体温度水平均随加热功率的增大呈线性增长,且巴基纸基复合材料达到稳态时所需时间也随加热功率的增大而延长。随着聚合物基体材料导热系数的增大,巴基纸基复合材料温度分布更加均匀,且巴基纸基复合材料达到稳态所需要的时间越短。分析认为,加热功率对巴基纸基复合材料温度分布规律的影响主要通过巴基纸加热片的单位体积热源起作用;聚合物基体导热系数增大利于巴基纸加热片热量的散出,因此缩短了巴基纸基复合材料达到稳态的所需时间。

基于Fluent的合金化炉保温段温度场的数值模拟

建立合金化炉保温段内空气流动与热交换的物理与数学模型,利用Fluent软件,采用标准k-ε湍流模型,对合金化炉保温段内气体流场和温度场的分布进行数值模拟研究。经分析知模拟结果与实际情况较吻合,此方法对了解和控制合金化炉内的温度分布具有指导意义。

基于FLUENT的水冷多管头冷却器的数值模拟

建立水冷多管头冷却器的三维模型的物理与数学模型,利用Fluent软件,采用标准k-e湍流模型,对冷却器进行数值模拟研究。经分析知模拟结果与实际情况较吻合,此方法为水冷多管头冷却器的设计及优化提供了理论参考和科学依据。

基于FLUENT的体育馆火灾温度场模拟与应用

为进一步提高体育馆类大空间建筑的防火水平,有效减少火灾损失,针对大空间建筑防火的特殊性,采用CFD计算软件FLUENT6.3建立某体育馆火灾温度场模型,并比较馆内各种自然通风状态下的温度场变化。模拟馆内东墙的通风设备完全开启、部分开启和馆内北墙的通风设备完全开启这3种情况下的体育馆火灾温度场。结果表明,体育馆内自然通风设施的数量和所处方位对温度场的变化有较大影响,这为体育馆设施的资金投入方向提供了参考。研究表明,FLUENT软件能较好地模拟大空间火灾温度场。

蒸汽压缩蒸馏装置蒸发器温度场FLUENT数值模拟

蒸汽压缩蒸馏装置(VCD)是空间站进行废水回收的关键设备,而蒸发器是蒸汽压缩蒸馏装置实现尿液废水蒸发的关键部件,蒸发器的结构、运动参数等对蒸发器内温度场的影响目前在我国尚未取得理论上的突破和实验上的揭示。采用Fluent软件,以尿液作为工作液体,对不同蒸发器加热温度、不同旋转速度下的蒸发器内流体液膜的分布及沿膜厚与轴向方向的温度场进行了数值模拟。结果表明:随着转速的增加,逐渐形成液膜;加热温度在50℃以上,转速增加,达到相变温度的尿液体积分数增加,产水率会增加。

基于FLUENT的车外环境热负荷对汽车内部温度分布影响的暂态分析（英文）

汽车外环境因素对于汽车室内的温度分布具有重要的影响。基于FLUENT软件,采用数值仿真法分析了环境温度、日照强度、车外风速等热负荷对车内温度分布的影响,并考虑紊流流动和车外壳与座椅的耦合传热,对车内的流动状态和温度场分布进行了暂态分析。计算结果表明:车体表面为动态变化的非均匀温度场,车体不同位置处的表面温度梯度差别较大,最高温度部位位于车顶部,车体两侧从上到下温度逐渐递减,且车外风速越大,车体的温度越低。空调开启瞬间,车内流场为复杂的紊流流动,后排座椅周围的空气温度较前排的温度率先降低.本研究可为汽车内热舒适性优化设计提供理论依据。

基于fluent软件对海绵钛反应器内部温度场的模拟

利用fluent商业软件模拟了绝热、自然通风及强制风冷条件下,加料速度为260、300、350、400 kg/h时海绵钛反应器内部的温度场分布情况。结果表明:在绝热及自然通风条件下,随着加料速度增大,反应器内温度升高,加料速度为400 kg/h时反应器内的温度比加料速度为260 kg/h时高100℃;在强制风冷条件下,加料速度为300、350、400 kg/h时反应器内的温度与自然通风条件下加料速度为260 kg/h时的温度场相近,表明通过强制风冷可对反应器内温度进行有效控制,并且加料速度(x)与所需的风量(y)的数值关系可表示为:y=180(x-260)+1 570。

基于Fluent的消毒柜烘干系统优化设计

消毒柜烘干过程存在内循环和外循环两个阶段:内循环目的是分解消毒用的臭氧,外循环目的是烘干餐具。为了解决这两个阶段中消毒柜内的局部高温问题,文章基于流体计算动力学技术,对其烘干系统内、外循环分别建立数值模型,设置合理的边界条件,利用Fluent求解,对流场和温度场进行分析,分别对内、外循环进行优化,从而改善温度分布均匀性。

核桃烘干装置内部热-流-固耦合传热分析与参数优化

针对刚采摘的青核桃含水率高的问题,设计一个核桃烘干装置模型,对青核桃进行预烘干处理及确定最优的核桃烘干参数。通过3因素3水平正交试验探究不同入口温度、入口风速和烘干时间对烘干装置内部温度、速度场以及核桃温度的影响。使用Fluent软件将核桃建模成一个3层球体,分别为核桃外壳、核桃气隙、核桃仁;分别对不同烘干参数下的烘干装置与核桃进行数值模拟研究,获得烘干装置内部温度场、速度场的分布情况以及核桃温度变化规律,得到烘干装置内部与核桃的温度变化曲线。结果表明,当入口温度为393 K,入口风速为1.7 m/s,烘干时间为45 min,烘干装置内部以及核桃的温度场分布最好,变化最均匀;通过试验验证仿真数据的可靠性,试验结果与仿真结果变化曲线一致。研究结果为确定核桃预烘干最佳工艺参数提供理论依据。

湿热滨海地区大体积混凝土底板施工温控分析

湿热环境会加速混凝土的水化反应,增大浇筑前期的放热量,同时也会影响混凝土早期力学与变形性能,进而影响大体积混凝土的早期开裂风险。以珠海隧道工程西岸工作井底板为例,开展湿热滨海地区大体积混凝土施工温控分析。采用有限元方法模拟底板早期温度场和应力场,针对环境温度、环境湿度和混凝土入模温度进行参数敏感性分析,根据有限元仿真结果优化冷却水管布置并开展现场温度监测。结果表明,环境温度和入模温度越高,混凝土内部温度越高,里表温差越大,越容易发生开裂;环境湿度越高,大体积混凝土的收缩应力与变形越小,开裂风险越低;布置冷却水管可以起到很好的温度控制效果,有效防止大体积混凝土的早期开裂;有限元结果与实测结果基本吻合,可为实际施工提供指导。

基于CFD的新型雪茄烟叶晾棚温湿度场分析

【目的】从时间空间角度量化分析新型雪茄烟叶晾棚中温、湿度状况,并评价其适宜程度。【方法】测定全天内各时段新型晾棚中不同位点处空气温度和相对湿度(RH),利用计算流体力学(computational fluid dynamics,CFD)软件构建新型晾棚的物理模型,并模拟晾棚内温度场、湿度场,进而量化分析棚内不同温湿度区间的空间分布、时间和体积。【结果】(1)建立的CFD温度、湿度场模型误差小于7%,拟合效果良好。(2)棚内温湿度总体处于较适宜雪茄烟叶调制的状态,全天各时段的均温在22℃~35℃间、RH均值基本在65%~90%之间。(3)0:00—8:00的挂烟区中有40%~60%的空间因RH>90%处于不宜调制状态,10:00—0:00(次日)挂烟区中90%以上区域达到温湿度较适宜状态,其中在10:00—12:00和20:00—22:00处于温湿度最佳状态。(4)夜间RH偏大和下午RH偏低是影响棚内调制适宜区范围大小的限制性因素。【结论】CFD技术适用于雪茄烟晾棚的温、湿度状况量化分析研究。新型晾棚的工作性能总体良好,棚内温湿度波动明显小于棚外,利于雪茄调制;挂烟区80%~100%的空间在一天内约有20 h处于烟叶调制的较适宜温湿度状态,其中约有3 h处于适宜状态。新型晾棚的主要优化方向是提高RH适宜度。

基于温湿分布及流场仿真的高压配电室通风优化

配电室设备对运行环境的要求比较高,现有环境控制方式有自然对流和风机相互配合的通风方式,从而达到对室内环境的降温、除湿、净化空气的效果。但是考虑到两者之间的协调控制、耗能、控制效果等问题,对配电室建立简化三维模型,并对配电室内温湿和气流分布进行计算机模拟。在风机功率相同的情况下,通过对比分析四种风机组合配置下配电室内部温湿度和气流分布情况得出通风口布置对室内环境控制有很大的影响,且进出风口组合布置更有利于风场的整体流动。进出风口的对称布置能有效地使风场均匀分布于配电柜周围,使室内气流形成稳定层流,从而达到更好地控制室内环境的效果。

建筑群外空间城市燃气泄漏扩散浓度场模拟

由于城市建筑群区域人口密集且扩散气象条件不利,燃气一旦泄漏,极易造成人员伤亡和财产损失,因而对建筑物群外空间燃气泄漏的扩散浓度场及其变化规律进行分析十分必要。为此,通过对城市燃气管道及泄漏过程进行合理的假设和简化分析,以三维湍流模型为基础,采用CFD软件对建筑物群外空间天然气连续泄漏源的扩散进行了数值模拟,对比分析了环境温度、湿度对天然气扩散的影响及浓度场的变化规律。案例分析的结果表明:天然气泄漏后在竖直方向的扩散速率明显大于在水平方向上的扩散速率;随着环境温度的增加,在竖直方向和水平方向上,天然气扩散的速率均呈现出增加的趋势;随着环境相对湿度的增加,天然气在竖直方向扩散速率逐渐减缓,但在水平方向扩散速率却逐渐增加,在竖直面上扩散面积有所降低,而在水平面的影响面积逐渐增加。该研究结果可为控制和降低天然气在建筑群空间泄漏所造成的危险性提供参考。

特高压用并联电容器温度场仿真

为了获得特高压用并联电容器在运行工况下的温度场分布,文中在ANSYS Workbench 15.0环境下采用流—固—热耦合场建立了特高压工程用并联电容器在侧卧情况下的三维温度场计算模型,在Fluent 15.0中采用有限体积法计算了该模型,获得了电容器外壳和心子的整体和各面的温度分布云图并进行了系统地比较和分析。结果表明:从总的趋势来看,电容器顶面温度高于底面和侧面温度,电容器外壳最热点位于在电容器顶面上。心子侧面温度高于顶面和底面,圆弧处温度低于元件其他部分。电容器内部最高温度近似在靠近中轴线和尾部的某处。根据计算结果可为电容器运行提供参考也为后续高压并联电容器内部最热点温度的估算提供了潜在方法。