基于一维非稳态偏微分方程的高温专业服装设计

本文主要讨论了高温环境作业时专用服装的设计问题,高温专业服装在工人安全领域广泛应用。通过一维非稳态偏微分方程的模型,实现高温环境下人体生理自我调节的模拟与实验研究。这一设计成果可预测高温环境下其他防高温设备的应用。首先,分析高温作业服的工作机理。运用最小二乘法对实验数据进行曲线拟合,通过MATLAB程序求解未知参数得到在外界环境温度75℃时,体表温度与时间的关系,得到关系图像,分析稳态与非稳态的现象及人体自我调节机制。把假人形状看作为圆柱体,并一维化处理,建立温度与时间、厚度的关系一维非稳态热传导偏微分方程[1]。通过确定初始条件与边界条件得到总目标函数,对其离散化成差分方程,运用MATLAB程序得到四层温度分布。最后,对所有模型的优缺点进行了评价,并对高温作业时专用服装的设计及应用提出了一些合理化的看法,对高温专用服装的研究成果对以后遇到的防高温衣服等有很大帮助。

非均匀内热源圆筒壁稳态导热微分方程的热流分流和叠加

应用热流分流和叠加原理 ,分别直接得出第一、二、三类边界条件下 。

非均匀内热源球壁稳态导热微分方程的解

用热流分流和叠加 ,直接得出非均匀内热源球壁稳态导热微分方程 ,分别在第一类、第二类和第三类边界条件下的解。

非均匀内热源组合球壁稳态导热微分方程组的解

用热流分流和叠加 ,直接得出非均匀内热源组合球壁稳态导热微分方程组 ,分别在第一类、第二类和第三类边界条件下的解。

二维方腔非稳态自然对流数值模拟研究

本文针对二维方腔中非稳态自然对流过程进行了数值研究,方腔一侧被等温冷却,另一侧受到三块热板脉动加热,热板温度满足两种不同规律,脉动周期0.01 s<τ<500 s,脉动大小0<α<0.40,所研究的自然对流问题取Ra=106,工质为空气(Pr=0.70)。研究结果表明:方腔中冷板瞬时对流换热量与相应稳态时有很大差异;在一定条件下,热板温度脉动周期和脉动量对冷板的换热量均有很大的影响。

考虑胎体复杂变形的轮胎非稳态侧偏特性理论模型

本文从胎体的一般变形模式出发,根据胎体的侧向弯曲变形及扭转变形计算出胎面的侧向瞬时变形,从而建立了小幅运动时轮胎非稳态侧偏特性理论模型。考虑胎体的复杂变形之后,模型能真实地反映轮胎的力学特征和物理实质;理论模型与试验结果的比较也表明,该模型的精度足以反映轮胎的非稳态试验侧偏特性。该模型可用于轮胎力学和汽车动力学仿真研究、汽车前轮摆振及操纵性等汽车动力学特性方面的研究。

考虑胎宽时的轮胎非稳态侧偏特性模型

计算出运动状态下轮胎印迹纵向瞬时变形的数学表达式。在考虑胎宽影响的条件下，建立了车轮输入分别为转动角与侧向位移、侧偏角与转偏率时的轮胎非稳态侧偏模型（传递函数）。根据该模型计算出的频率响应特性与试验结果相符，为汽车方向操纵运动仿真、前轮摆振和汽车动态响应等研究提供了反映物理实质的轮胎非稳态侧偏理论模型。

轮胎非稳态侧偏特性的建模

分析了轮胎侧偏特性的建模机理。从胎面的印迹侧向变形和胎体的侧向平移变形出发，计算出运动状态下轮胎印迹瞬时变形的数学表达式，建立了考虑胎面弹性的轮胎非稳态侧偏特性模型。最后，将该理论模型与试验结果进行了对比。

轮胎刷子模型分析Ⅲ.非稳态侧偏、转偏及稳态侧倾刷子模型

在弹性胎面和刚性胎体假设的基础上 ,分析了非稳态条件下印迹侧向变形的几何关系和印迹侧向“入口 /附着”条件。根据非稳态侧偏刷子模型和不同侧向输入间的几何关系 ,进一步分析了轮胎非稳态转偏刷子模型的建模机理 ,并推导出稳态转偏刷子模型。还分析了轮胎侧倾滚动时侧向变形以及轮胎滚动半径与垂直变形随横向坐标的变化关系 ,讨论了考虑胎宽时轮胎稳态侧倾刷子模型的建模过程。

基于恒温边界一维非稳态传热模型测量固体材料热物性参数

采用超级恒温水浴结合黄铜板形成恒温边界,通过控制试样尺寸（长和宽为厚度的8~10倍）结合侧壁面绝热层,保证在试样中产生准均匀一维热流。然后基于恒温边界下的一维非稳态传热模型,利用随机共轭梯度法对固体材料导热系数、比热容等进行参数估计反演计算。针对比热容灵敏度系数较低,参数反演估计误差较大的情况,估计热扩散率,并对比热容估计结果进行修正。建立实验测试装置,对松散煤体进行热物性测试,分析温度测量误差对估计结果的影响。最后,对玻璃等6种材料进行热物性测试分析。研究结果表明：利用随机共轭梯度法进行参数估计,准确性和抗不适定性较好,温度测量标准差达0.6时,仍能保证足够的参数反演精度（相对误差〈10%）。

顺序函数法求解二维非稳态热传导逆问题

基于有限控制体积法对二维非稳态热传导问题的数值模拟 ,导出了处理二维非稳态热传导逆问题的顺序函数法 ,并用该方法来对一典型的圆环域边界条件反演问题进行了反演计算。结果表明 ,顺序函数法是求解二维非稳态热传导逆问题的有效方法 ,当测量噪声比较小时 ,顺序函数法能得出较高精度的反演结果 ;当测量噪声增大时 ,反演结果仍能较好地再现出精确解在空间和时间方向上的变化趋势 。

轮胎非稳态侧偏特性非线性模型

在稳态指数统一模型的基础上 ,根据动态过程有效滑移率的理论表达式 ,建立了轮胎非稳态侧偏特性非线性模型 .在实验研究中发现当用有效滑移率和准稳态概念来计算回正力臂Dx时 ,有一种滑移率超前而回正力臂滞后的现象 ,它可以通过一个一阶滤波器来表达 .模型的计算结果与试验结果对比表明 ,该模型可以反映轮胎非线性动态侧偏特性 ,而且具有较高的精度 .它可以用于前轮摆振及汽车操纵动力学的研究中 .

利用试验模态参数建立轮胎非稳态侧偏模型

在对轮胎垂直特性和稳态侧偏特性建模的基础上,利用由轮胎模态试验提取的试验模态参数建立了轮胎非稳态侧偏模型。该模型考虑了印迹的动态变形和胎宽的影响,对印迹进行离散化并初步计入了速度对非稳态特性的影响,推导出侧向力和回正力矩关于侧向位移和摆动角的传递函数的解析公式,可以计算不同载荷下的非稳态特性,计算结果与文献中的试验结果相符。建模和计算结果说明利用试验模态参数可以方便地建立轮胎的非稳态模型,并可以直接计算出不同工况下的轮胎动态特性。

轮胎非稳态侧偏特性在空间域内的仿真研究

本文根据胎体复杂变形的轮胎非稳态侧偏特性理论模型在空间域内的表达式,推导出侧向力和回正力矩关于转动角与侧向位移的积分表达式,将其离散化并实现了非稳态侧偏特性在空间域内的仿真,最后给出了轮胎在几种典型输入时的仿真结果。

一维非稳态导热问题的红外热诊断方案

结合红外热诊断由表及里的诊断功能,以无限大平板为研究对象,建立了一维非稳态导热的反问题模型,并给出了该反问题同步分析的向后差分方法,确定了这类非稳态导热反问题的红外热诊断方案。

基于二维非稳态导热模型的蓄热式加热炉炉长研究

实现了一个钢坯加热二维非稳态导热模型,并基于该模型对蓄热式加热炉的设计特别是有效炉长的确定进行了研究。计算结果与工程数据的对比表明,计算结果是准确可靠的。该模型及由此给出的蓄热式加热炉参考炉长,对蓄热式炉的设计,特别是对确定蓄热式炉的炉长具有指导作用。

轮胎结构参数对非稳态侧偏频率特性的影响

以考虑胎体复杂变形的轮胎非稳态侧偏特性理论模型为基础，分析了轮胎结构参数对轮胎非稳态侧偏频率特性的影响，并进一步分析了轮胎结构参数对车辆摆振的影响。

二维稳态晶体生长浓度控制方程的精确解

利用傅里叶级数展开,将稳态晶体生长的浓度控制方程转化为一阶常微分方程组.利用对于一阶常微分方程组性质的讨论,得到了稳态晶体生长控制方程的精确解.理论结果可用于揭示稳态胞晶体周期性增长的本质特性.

聚碳酸酯板材一维非稳态传热实验和模拟计算

对聚碳酸酯(PC)板材热成形的具体边界条件进行分析和简化,得出传热过程模型,此热传导过程为一个一维非稳态传热过程。利用小型实验烘箱实验得出不同厚度的PC板材,不同加热方式的热透时间。同时,通过运用Abaqus有限元模拟软件对不同厚度PC板,不同加热方式的传热过程进行模拟计算,实验结果与模拟结果进行对比,能够很好的吻合。

步长和差分格式对一维非稳态导热数值计算的影响

以一个一维非稳态导热问题为例 ,研究了不同的步长和差分格式对计算结果的影响。研究表明 :空间步长不能选得过大 ,否则会使得网格数较少 ,计算误差增加 ;空间步长一定时 ,计算结果随傅立叶数变化而波动 ,且波动幅度因空间步长的增加而加剧 ;空间步长较大时 ,从显式格式、Crank-N icolson格式到全隐格式的计算精确度逐渐变差。另外 ,显式格式计算结果的合理性较强依赖于傅立叶数的取值 ;Crank-Nicolson格式只在空间步长较大时 ,才显示出这种依赖性 ;