催化剂床层温度均匀性改善对甲醇合成效果的影响分析

该研究以催化剂床层温度均匀性提高对甲醇合成效果的影响为重点,对过程中塔型结构的关键因素及散热方式进行了系统分析。在塔型结构的研究上,对换热管的多少及散热方式对温度均匀的效果进行了深入的探讨。更快速有效的热量传递,降低温度梯度,通过优化热交换管道的数量,床上温度均匀度得到提高。在散热方式的研究上,加大了散热表面积,提高了散热效率,高温地区的温度也通过对散热片形状和布局的精心设计而得以降低。另外,催化剂因素对温度均匀度的作用也进行了深入的分析。在床内流体动力学和热传递过程中,催化剂的装填高度、中心管的开孔尺寸、合成塔的尺寸等催化剂特性起到了至关重要的作用。通过详细分析数值模拟结果,对所提方案的有效性进行了验证。本研究为提高反应效率和质量提供了可靠的技术支撑,为甲醇合成反应的优化提供了深厚的理论基础和实际操作指导。 。

电加热水体温度场均匀性的仿真与实验

针对水平封闭圆管内水的电加热方式温度场不均匀问题,采用Fluent软件分别对水平圆管的轴向和径向温度场进行数值仿真.基于位式控制的分段分组加热方式在长度为1.8 m、内径为103 mm、外径为133 mm的水平圆管上进行实验验证.结果表明,圆管非水平放置会令加热后圆管的轴向温度场不均匀;在升温阶段,全壁面均匀加热的方式会使圆管温度在竖直径向出现显著的上高下低的分层现象;而只对圆管下半壁面加热可使圆管上层和下层温度差值从大于8℃降至小于1℃,有效提高了圆管温度场的均匀性;在稳态阶段,分段分组加热方式受位式控制的影响,径向温度偏差升到1.6℃以内.对比全壁面均匀加热的方式,分组加热方式特别是4组加热方式,在达到稳态的时间和稳态时的温度场均匀性仍具有明显优势.研究结果为实现高精度、无超调、温度场均匀性好的水平等压封闭圆管加热方案设计提供了参考.

板式热沉温度均匀性仿真研究

热沉在空间环境模拟设备中用来模拟空间的冷黑环境。对板式热沉流体分布与温度均匀性进行了仿真研究,使用气氮作为工质,研究了壁板间距以及氮气压力、流速对流体分布的影响。采用计算流体力学的方法,对流场进行了数值模拟和分析研究,获得了壁板间距、氮气压力和流速对热沉温度均匀性的影响规律。

中冷器内流道流动均匀性研究

为解决中冷器内部流动不均匀的问题,提出了具有整流装置的中冷器概念。基于计算流体力学方法,对具体的无整流装置和有整流装置的两种中冷器内部流场进行了比对分析。结果表明:具有整流装置的中冷器可有效提高中冷器内部气流的流动均匀性和温度分布均匀性。在此基础上,中冷器的冷却能力得到提升,同时提高了发动机的燃油经济性。

基于两相流体的超大面源黑体控温技术

面源黑体作为红外源标在红外测温、红外成像、红外相机标定等领域广泛应用,红外源标红外辐射性能主要取决于面源黑体温度场的控制。为了适应星载和机载红外探测器大孔径、大视场角的发展需求,文中对超大尺寸面源黑体温度控制技术进行了研究。外场条件下,面源黑体会随着尺寸的增大而增加温度控制的难度,控温系统采用两相流体回路技术实现了外场3m×3m面源黑体不同目标温度下高温度均匀性、稳定性温度控制,试验结果表明,黑体表面温度均匀性控制优于±0.60℃,稳定性控制优于0.14℃/15min。

机场跑道循环热流体法融雪除冰数值模拟

为实现机场跑道快速融雪除冰,保障机场航班的正常运转,基于COMSOL固体传热与管道传热模块对地埋管地源热泵系统进行了模拟研究。设计了4种埋管形式,从管道埋深、埋管排布形式、循环流体流速以及入口水温对供热系统进行了优化分析,提出用于表征换热均匀性的参数温度偏移系数,并将建筑垃圾引入钻孔回填材料,分析了钻孔回填材料对换热系统的影响。研究结果表明:阿基米德螺线式埋管管材用料少,温度均匀性好,且在循环水的流动中流动阻力小,施工方便,工程实际中可以采用加密螺线式设计以提高系统的换热效率;将建筑垃圾进行分类处理后,选取导热性能较好的材料,将其用于钻孔回填具有一定可行性,能够起到换热增强与提高地基承载力的双重作用。研究结果为将地源热泵系统应用于机场跑道融雪除冰提供了参考。

急冻间内流场对冻品温度均匀性的影响

针对急冻间内冻品摆放方式对内部流场和温度场的影响,采用CFD模拟与实验相结合的方法,在空载工况下将数值模拟结果与实验测量的速度分布数据进行对比,验证标准k-ε模型的合理性。采用标准k-ε模型,通过数值计算获得不同货架位置、冻品层间距离对冻结均匀性的影响。研究结果表明,货架距离过大或过小都将导致温度不均匀性较高,最优货架距离为100 mm,达到完全冷冻需要6.9 h。优化冻品层间距离后达到完全冷冻需要6.8 h,比优化前减少了6.8%。

强迫通风在低速大转矩永磁电机上应用分析

为了解决低速大转矩永磁电机铜损耗大、局部温升过高的问题,以一台630 kW、37.5 r/min的低速大转矩永磁同步电机为研究对象,提出一种风自循环冷却方式,并对其可行性进行了计算分析。首先建立自循环强迫通风计算结构模型和数学模型,并用有限元法确定电机各部分的损耗及生热率;基于流固耦合分析方法对通风孔尺寸进行了优化设计,得到最优通风结构尺寸参数;分析了不同入口风量变化对电机温升的影响规律,同时保证入口风量相同,分析了绕组浸漆和不浸漆状态下的温升规律。在此基础上,为了解决冷却气体分布不均匀导致电机温升分布不均的问题,对机壳与风罩之间的距离进行优化设计,总结了保证气体流动均匀性的方法,为低速大转矩永磁电机的冷却系统设计提供了参考。

基于CFD的玻璃温室环境数值模拟及优化分析

为进一步研究和优化玻璃温室内部气流场及温度场的分布,基于计算流体力学(computational fluid dynamics,CFD)对东北地区玻璃温室内部气流场进行三维建模数值分析,分析得出内部速度场、温度场的分布模式,并针对温室内部气流分布情况提出3种结构优化策略。模拟结果表明:监测点处的气流速度及温度的平均相对误差分别为5.54%、4%,数值模拟结果与试验测试结果吻合度较高。3种优化方案结果均优于初始方案,其中通过分析得出方案三将暖风扇置于离地0.7m处的为最佳方案,植物区域处于最适风速的部分增加了50%,气流均匀性最好且平均温度为23.49℃,有效改善了温室内环境并使其更加适宜植物的培养。

CAP1400非能动堆芯冷却整体试验关键现象分析

在CAP1400小破口失水事故中,非能动堆芯冷却系统所有设备均投入,显现复杂且独特的物理现象,为验证设计和程序以及识别重要现象,开展了CAP1400非能动堆芯冷却系统性能试验。整体试验台架主要特征为:1∶3高度比、最大工作压力9.2 MPa、等压模拟。试验结果表明,在小破口失水事故中堆芯不裸露,试验过程中发现了冷管段分层流产生机制、安注箱排空后氮气注射及其影响以及压力容器下降段流体温度不均匀性等关键物理现象。最后利用RELAP5程序对整体试验关键现象进行了分析和验证。

基于CFD的不同走向大跨度保温型温室温度场模拟

大跨度保温型温室是针对日光温室之间南北间距较大,土地利用效率不高而设计的。该温室可将日光温室南北间距缩减为2m以内,同时具有日光温室的良好保温特征,但一直以来缺乏对该大跨度保温型温室的光温性能评价。本研究利用计算流体力学软件(Computational fluid dynamics,CFD)构建三维稳态温室模型,模拟不同走向对温室光温环境的影响,为温室建设提供理论依据。在模型中采用太阳射线追踪法加载太阳辐射,通过离散坐标辐射模型(Discrete ordinates,DO)模拟热辐射的影响。将模拟结果与试验测量结果进行对比,模型模拟值与实测值绝对偏差在0.3~2.1℃范围内,验证了构建的CFD温室模型的准确性。利用已验证的模型模拟结构尺寸完全相同,走向分别为东西与南北的2栋温室内的温度场分布情况,比较分析不同时刻(6个案例)温室内温度场差别。模拟结果表明,在上午10:00和下午14:00,2种走向温室内温度差异不明显在正午12:00,南北走向温室内温度比东西走向温室高2.8℃。在室温分布均匀性方面,利用CFD后处理软件提取6个案例在每一节点处的模拟值,统计6个案例温室温度的相对标准偏差,结果表明,在早、中、晚的3个时间段内,南北走向温室的RSD值均低于东西走向温室。综合模拟与测试结果表明,双拱大跨度保温型温室在北方地区应选用南北走向,温室的光照分布、温度分布都优于东西走向。

基于CFD的人工光植物工厂气流场和温度场的模拟及优化

为探究植物工厂内风速及温度分布规律,利用计算流体力学软件(Computational fluid dynamics,CFD)建立人工光植物工厂三维模型,将整个植物工厂作为计算域划分网格并进行模拟计算。设计了侧进侧出式、侧进侧上出式、侧进上出式3种气流循环模式,并将试验植物工厂设置为上进侧出式。模拟结果表明:风速与温度的平均绝对误差、平均百分误差及均方根误差分别为0.12m/s、1.1℃;11%、4%;0.18m/s、1.3℃,与实际测量结果相比模拟准确。3种优化模式的风速值、温度值及二者均匀性均优于上进侧出式。分析比较植物冠层平面风速及温度值,得出侧进侧出式为最佳气流循环模式。与上进侧出式相比,侧进侧出式平均风速增加0.51m/s,均匀性指标变异系数降低17%,平均温度降低0.5℃。

基于CFD的座舱盖加温疲劳试验台设计方案优选

在对较大面积座舱盖进行长时间高低温频繁转换的加温疲劳试验时,实现座舱盖外表面温度场的均匀分布是保障试验可靠性的关键所在,也是设计疲劳试验台需要解决的技术难题。本文以座舱盖加温疲劳试验台为研究对象,以相互耦合的航向温差和展向温差定义温度场均匀性,考察不同设计参数对温度场均匀性的影响。选取环形通道的试验段和前过渡段为计算区域,并建立了三维非稳态对流-导热模型,基于计算流体力学(CFD)方法开展座舱盖加温疲劳试验台设计参数的方案优选,详细分析了入口温度控制周期、试验段的特征尺寸、入口流量和前过渡段特征角度对温度场均匀性的影响。研究发现:改变入口温度控制周期不会对座舱盖外表面温度分布产生显著影响,而调整试验段的特征尺寸可以明显改变航向温差和展向温差;此外,增大入口流量可以有效提高座舱盖外表面的温度场均匀性,通过改变前过渡段特征角度可以明显改善由风挡温度引起的温差超标问题,研究结果可为座舱盖加温疲劳试验台的设计方案优选提供理论支持。