中式烹饪热/质传递过程数学模型的构建

中式烹饪是中国传统食品技术的核心内容之一,2010年烹饪消费金额在3.0万亿元以上。烹饪产业出现快速发展局面,急需基础研究。通过解析烹饪过程,认为典型中式烹饪是开放容器中流体-颗粒食品的传热、传质、相对运动和品质变化过程,过程传递-反应动力学-食品品质变化是烹饪的核心原理。针对典型烹饪过程中热源→容器→液体→食品颗粒传热,通过热质平衡建立了烹饪过程中热/质传递的代表性控制方程组,其中针对烹饪中的液体-颗粒建立了热/质传递的多相多孔介质模型。上述方程组可以应用于烹饪过程的控制参数分析、烹饪传热现象解释、品质动力学计算。在此基础上,总结了烹饪热/质传递的一些最基本特征。

超临界二氧化碳钻井流体井筒温度传递特性

循环钻井流体温度计算一直是钻井工作者希望解决的难题。建立了井眼温度传递数学模型,并通过对模型求解,给出了钻具内和环空流体温度计算解析式;利用该解析式结合超临界二氧化碳钻井流体的物理特性,对使用φ89mm钻头、φ31.8mm钻杆钻进的井眼中二氧化碳流体温度进行了计算,绘制了钻具内和环空二氧化碳流体温度剖面图;对比了在不同井深时和不同井眼尺寸条件下井眼内二氧化碳流体温度剖面图,发现随着井深的增加,钻具内二氧化碳流体更易进入超临界状态,且超临界二氧化碳钻井液更适合小井眼钻井。

高温作业专用服装设计的数学模型

随着社会的发展,人们的生命财产安全越来越重要。高温作业专用服在日常生活中必不可缺,因此降低研发成本、缩短研发周期显得尤为重要。本文在一定外界温度下研究假人皮肤外测温度,为高温作业专业服装设计提供理论依据。具体要求可参考2018年高教社杯全国大学生数学建模竞赛题目A题高温作业专用服装设计课题。针对问题一,根据已知数据,建立'高温作业专业服饰织物层热传递模型',得到90分钟内温度-时间-织物厚度之间的关系,联立得到偏微分方程组,利用有限差分法对方程组进行求解得到人体皮肤外侧的温度分布图像。针对问题二,基于问题一所建立的模型进行反向求解,列出改变条件后的第II层左右边界条件及热导微分方程,通过计算得到第II层的最优厚度为9.562mm。

高凝原油井筒温度场影响因素研究

高凝原油由于含蜡量高、凝固点高,井筒结蜡严重,开采效果差。根据传热学基本原理,建立了高凝原油井筒温度场数学模型,并选取了潍北油田的4口生产井,对影响井筒温度场的因素进行了分析。结果表明,油井产液量、体积含水率、油管导热系数和电热杆加热功率对井筒温度影响较大,生产时间对井筒温度的影响较小;油井产液量、油管导热热阻和电热杆加热功率的增加对改善井筒结蜡状况有利,而体积含水率(乳化水)的增加对井筒结蜡具有恶化作用,井筒电热杆加热存在最优的加热参数;采取增产(如提液、压裂、注水等)、原油破乳、保温油管以及井筒电热杆加热等措施,可有效改善高凝原油的流动性,实现高凝原油的正常举升。

钻井作业中泥页岩地层井壁稳定受温度影响的规律研究

钻井过程中钻井液和地层的温度差会引起近井地带地层温度的改变,这种非等温特性必然会对井壁的稳定性产生影响。详细研究了温度对泥页岩近井地带孔隙压力分布的影响,建立了温度场和地层孔隙压力耦合的多孔弹性模型,给出了温度和孔隙压力的计算公式;应用差分方法求解了温度场-地层孔隙压力耦合模型,分析了近井地带的温度剖面和温度变化引起的近井地带孔隙压力的分布规律,得出了冷却钻井液可以使井壁趋向稳定的结论。

复合墙体热传递过程的计算与分析

建立了室外空气温度发生周期性变化情况下的复合墙体一维非稳态传热物理模型及数学模型 ,推导出复合墙体温度分布及热流密度分布表达式 .以严寒地区复合墙体为例 ,在考虑建筑墙体内温度波衰减和时间延迟的前提下 ,计算了复合墙体各层界面温度及外表面热流分布 ,结果表明 ,影响复合墙体温度衰减的主要因素是各层墙体的热扩散率。

太阳模拟器复杂构型卫星稳态温度场的数值模拟

文章基于蒙特卡罗-区域分解法,建立太阳模拟器内复杂几何构型卫星稳态温度场数学模型;利用数值模拟求解卫星表面太阳辐照面积、红外和太阳辐射传递系数,得到不同辐照条件下卫星的温度分布; 分析太阳辐照的非均匀性和不稳定性对温度分布的影响。计算结果表明:蒙特卡罗-区域分解法对于太阳模拟器模拟空间外热流的仿真研究是一种非常有效的方法;太阳辐照非均匀性对温度分布的影响大于不稳定性所产生的影响。

井壁附近瞬态温度的数值计算方法

在石油钻井开采等过程中研究热量在地层中的传播具有很重要的意义。特别是在进行井漏机理研究中,利用它可以分析温度对井眼破裂压力、裂缝重启压力以及裂缝延伸压力的影响。本文使用有限差分法近似地求得近井壁地层的温度分布。利用此方法,可以求得任意时刻井壁温度随井深的分布,任意时刻、任意井深处井壁温度的径向分布,任意点温度随时间的变化,从而进一步了解温度在石油工程上的影响。

热轧带钢卷取温度前馈补偿的方法研究

热轧卷取温度控制(简称CTC)决定了热轧带钢最终的材料性能。近年来,对于热轧材料性能的研究更加注重保持整体材料组织性能的均匀性,因此,提高CTC精度就显得尤为重要。本文简要介绍了山钢2050热轧卷取温度控制模型,通过系统辨识的方法在线预测CT动态变化,并利用前馈控制方法进行补偿,大大提高了CTC精度,该方法在山钢2050热轧成功应用。

喂线法球化处理时喂线速度的确定

从传热传质理论出发研究喂线球化处理过程中芯线钢带在铁水中的溶解过程,充分考虑了铁水温度、含碳量和镁合金芯剂状态对钢带溶解的影响,给出相应的数学模型,采用数值计算的方法确定了芯线的喂线速度,并用生产中实际应用的喂线速度进行了验证,结果表明,计算结果与实际喂线速度基本吻合。

基于Matlab的PID温控系统的设计与仿真

在Matlab6．5环境下，通过Matlab／Simulink提供的模块，对温度控制系统的PID控制器进行设计和仿真。结果表明，基于Matlab的仿真研究，能够直观、简便、快捷地设计出性能优良的交流电弧炉温度系统控制器。