连铸结晶器传热边界条件研究

在对结晶器传热数学模型中广泛使用的给定铸坯与结晶器界面间热流密度以及给定铸坯与结晶器界面间传热系数两种不同形式的传热边界条件进行分析与综合的基础上,提出把传热系数形式的传热边界条件式转换为热流密度形式的传热边界条件式的方法。利用传热系数公式中的已知热阻,结合结晶器的热平衡条件,计算热流密度公式中的系数,使原来必须由实测确定的系数成为两个容易计算的量,为确定热流密度形式的传热边界条件式和简化计算提供了便利条件。计算实例表明,在不具备实测条件的情况下,结合目前对传热系数的研究成果,所提出的方法能方便且准确地确定热流密度形式的传热边界条件式。

基于表面测温的复杂模型传热边界条件识别

将有限元分析软件求解复杂模型温度场的优势与多元函数优化算法寻优的优势相结合,提出一种基于表面测点反演求解三维复杂模型稳态温度场时所需的传热边界条件的可行性方案,即只需要若干点温度实测值便可实现多个边界条件的同时反演。以某高功率密度柴油机气缸盖底面对流换热系数识别为例,根据本文的方法得到以下计算结果:当温度测量误差小于0.5℃时,计算得到的边界条件值最大相对误差不超过2%。该结果验证了本方法的可行性。

膜式水冷壁传热边界条件反演

膜式水冷壁传热边界条件对现代电站锅炉安全运行有重要影响。针对其难以直接测量的现状,采用共轭梯度法对膜式水冷壁的传热边界条件进行了反演,并讨论了测点数目、待反演参数的初始猜测值及测量误差对反演结果及向火侧金属外壁温度分布的影响。结果表明:增加测点数可提高反演精度,而3个测点即可达到较高精度;反演结果对初值有一定的依赖性;在一定的测量误差范围内,共轭梯度法仍能够得到较满意的结果。

用于ANSYS切削温度场仿真的刀具传热边界分析

由于不能采用Third Wave Advant Edge切削软件对42Cr Mo高强度材料进行三维湿切削仿真,选择采用ANSYS进行切削温度场仿真分析。为此,本文采用Advant Edge对42Cr Mo进行二维干切削仿真分析切削力和切削温度。根据M.C.Shaw切削理论,计算前刀面热流密度,并分析其它传热边界。以此为条件采用ANSYS对切削温度场进行仿真分析。它与采用Advant Edge对42Cr Mo进行三维干切削仿真温度场相吻合,因此对刀具的传热边界分析具有可信性。

悬浇箱梁零号块早期裂缝及传热边界敏感性分析

为分析某悬浇箱梁零号块早期裂缝成因,以梁底为热传导边界建立有限元模型,计算其浇筑后28d的混凝土温度和应力,并与梁底为热对流、固定温度2种传热边界时的分析结果作对比,得到混凝土早期温度和应力在3种传热边界下的变化规律。分析表明:梁底为不同传热边界时,梁侧面主拉应力峰值位置不同;梁底为热传导边界时,梁侧面主拉应力峰值位于竖向中部,较其他2种传热边界明显上移,梁外侧面竖向中部有必要设置加强抗裂钢筋。

方坯连铸流动传热的三维耦合数值仿真

在考虑速度粘性耗散项的情况下建立了方坯连铸三维稳态流动传热耦合数学模型,模型中对二冷区传热边界条件的处理与以往模型相比更加准确。应用该模型和早前基于有效导热系数方法所建立的方坯连铸二维非稳态有效导热系数模型对涟钢1号ROKOP方坯连铸机(150×150mm2)连铸过程中拉坯方向上一定区域内的流动与传热现象分别进行了数值仿真,计算结果对比分析得出,在仿真运算所选取的钢液对流较强的计算域内,三维耦合模型能更为准确地预测出铸坯的温度场。另外,通过两种数学模型对铸机整个冶金长度范围内的凝固过程进行了复合数值模拟并设计出了相应的二冷方案。连铸机的生产实践表明,二冷设计方案非常合理,连铸过程的数值仿真结果具有较好的可靠性和实用性。

膜式水冷壁时变热边界条件的模型预测反演

基于模型预测控制思想,研究膜式水冷壁向火侧辐射热流密度、水冷壁管内部流体温度和水冷壁管内部对流换热系数的同时反演问题。在该反演方案中,采用阶跃响应函数建立水冷壁温度的预测模型,利用布置于水冷壁背火侧的温度测点,通过滚动优化同时反演膜式水冷壁的多个时变传热边界条件。基于反算获得的时变传热边界条件,求解水冷壁的温度分布控制方程,可以实现水冷壁温度场的在线重构。利用数值仿真试验验证了上述方案的有效性,并讨论了温度测量误差以及未来时间步数对热边界条件反演结果的影响。

喷油速度对活塞油腔瞬态流动传热的影响

活塞是发动机各个部件中的核心部件,且活塞处于高温环境下工作,因此活塞的冷却就显得尤为重要。增加活塞内冷油腔对活塞进行喷油冷却是降低活塞温度、改善活塞运行工况最为有效的方法。由于活塞在实际工况中是处于运动状态,因此需要采用瞬态计算。本研究主要利用ANSYSFLUENT软件对活塞喷油冷却进行数值模拟,研究了不同的喷油速度下活塞内冷油腔中冷却油的体积分数,油腔内冷却油的相对运动速度,油腔的边界传热量的变化规律。从而得出活塞喷油速度对油腔传热边界的影响规律。利用得到的规律可以为内燃机的设计提供合理的建议与解决方案。

HP-STMCs空间堆堆芯稳态热工特性分析

以计算流体力学为基础,利用等效堆芯热管为传热边界条件,建立了热管冷却空间堆堆芯稳态热工分析的计算模型,并分析了HP-STMCs空间堆堆芯稳态热工特性。计算了HP-STMCs堆芯在均匀布置与非均匀布置、反应性控制鼓转向朝外180°和朝内0°详细功率分布及功率均匀分布时堆芯稳态温度场分布;研究了堆芯在1根热管失效下的安全传热特性。计算结果表明:当功率均匀分布时,堆芯温度分布较均匀,而在堆芯均匀布置时,堆芯温度局部过高;堆芯分三区装料非均匀布置时,堆芯温度分布展平,且在1根热管失效时,仅失效热管周围的燃料温度分布受影响,温升较大,最大温升为200 K。堆芯最热区出现在堆芯中心和周围区域,应当采用分三区装料非均匀堆芯布置,并当堆芯1根热管失效时,满足安全设计要求。

基于安全阀火灾辐射的LNG全容罐瞬态热力耦合分析

为了防止LNG全容罐温度升高、LNG沸腾气化导致罐内压力升高,常采用安全阀释放罐内气体的方法来控制压力。在LNG蒸气释放过程中,若被点燃会发生火灾,LNG全容罐在火灾产生的温度应力和LNG气压等荷载作用下,有可能开裂、坍塌导致LNG泄漏,进而造成重大的安全事故。目前国内尚无相关规范规定,而国外的标准、规范也仅给出了一般性的条款,没有具体的计算公式。为此,阐述了安全阀火灾热辐射研发的必要性;探讨和建立了LNG全容罐的传导、强制对流、火灾辐射和内部空间自辐射,以及相互耦合的复杂三维瞬态热分析有限元模型,获得了瞬态热分析各个燃烧时间点的计算结果,并给出了合理的解释;最后将热学模型转换为力学模型,施加火灾产生的温度,组合气压和自重,经计算获得了LNG全容罐在火灾燃烧时限内的最大应变。结果表明,与混凝土的极限应变对比,储罐不会发生压碎坍塌。该研究成果为后续国内规范的编制和LNG全容罐结构优化设计奠定了基础。

大型LNG混凝土储罐泄漏后温度场研究

在分析LNG的发展形势和研究LNG储罐泄漏的必要性的基础上,基于热学理论和大型有限元软件Ansys,探讨了LNG混凝土储罐模型中所采用的热学的传导、对流和辐射三大边界条件,建立了有限元数值模型,并对大型LNG混凝土储罐在各种泄漏情况下的温度场分布进行了有限元数值模拟与计算。结果表明:LNG混凝土储罐温度由内而外呈线性逐渐升高,并无突变;在Ansys模型里施加传导、对流和辐射边界条件后,储罐外壁的温度和环境温度基本一致,桩台底板中心区的温度比环境温度低,这些都与实际情况相符,从而验证了采用大型通用有限元软件Ansys进行LNG混凝土储罐热分析结果的有效性,对后续储罐结构在泄漏工况下的力学分析及抵御LNG泄漏造成的安全事故具有重要意义。

口喉边界传热下吸湿性颗粒物运动与沉积模拟

本文构建了含呼吸道周边黏液层和组织的口喉呼吸道模型,实现了黏液层上水蒸气组分输运和对流传热、黏液层内汽化潜热和黏液层及呼吸道周边组织内的导热模拟,在27.6°C,相对湿度34.7%空气入口条件下分别模拟了在1)考虑呼吸道、黏液层及组织导热、对流和汽化潜热和2)呼吸道壁面恒定37°C两种边界条件下的理想口喉模型中多组分吸湿性颗粒物的运动和沉积。结果表明,条件1平均相对湿度较条件2高2.3%,但颗粒物沉积率比条件2小,最大差异可达9%;颗粒物沉积形式类似,但条件1下沉积的颗粒物平均直径比条件2小40.7%,逃逸颗粒物平均直径小14.3%。

框架式玻璃幕墙热工节能设计研究分析

采用粤建科MQMC建筑幕墙门窗热工性能计算软件,模拟立柱断热型材隔热条由PVC更换为尼龙66隔热条,玻璃由单银LOW-E更换为双银LOW-E,玻璃与铝合金边框间填充隔热物质,分析计算得出传热系数U值有了明显的改善,满足节能要求。