周期加热的Rayleigh-Benard对流时空结构

通过二维流体力学基本方程组的数值模拟,研究了普朗特数Pr=6.99时矩形渠槽周期加热对Rayleigh-Benard对流时空结构的影响.当水平流动强度Re=0时,发现稳定的由周期加热引起的局部定常对流.当Re比较小时,对流滚动抑制水平流动,获得了由周期加热引起的局部行波对流.当水平流动强度比较大时,由于周期加热与水平流动相互作用,水平流动抑制部分对流滚动,导致对流区域上游附近出现传导区域,对流区域减小,从而形成一种新的局部行波对流结构.并进一步讨论了Rayleigh-Benard对流时空结构的动力学特性.

底部周期加热的局部对流斑图

运用Simple算法对二维流体力学基本方程组进行了数值模拟,探讨了普朗特数(Pr)为0.0272时矩形腔体底部周期加热对对流时空斑图的影响。当水平流动雷诺数(Re)为0时,发现了由正弦波周期加热引起的稳定的局部定常对流。当Re≠0时,由于正弦波周期加热与水平流动相互作用,获得了由正弦波周期加热和水平流动引起的局部行波对流。进一步比较和讨论了底部正弦波周期加热局部对流和混合流体Rayleigh-Benard局部对流的时空斑图,发现它们存在不同的机理。

周期电加热控制律对除冰表面温度的影响

研究周期性电热除冰系统加热控制律对表面温度的影响是进行系统设计和优化的前提.在采用焓法模型对二维电热除冰系统矩形单元的瞬态传热模型进行建模的基础上,采用控制容积法全隐格式求解控制微分方程,对周期性电热除冰表面的温度进行了计算.分析了影响表面温度的主要因素,得到表面温度与加热控制律的关系,结果表明:供电热流密度的大小和供电周期对系统除冰效果有重要影响,需要合理匹配.

水平流动对周期加热的Rayleigh-Bénard对流的影响

采用二维流体力学基本方程组对普朗特数Pr=0.0272的具有水平流动周期性加热的Rayleigh-Bénard对流特性进行数值模拟.结果说明,当相对瑞利数给定时,对流斑图的形成取决于水平流动强度.由对流斑图随着时间的变化确定了对流周期.随着相对瑞利数的减小,对流周期适应的水平流动强度减小,并且水平流动强度的存在范围减小.随着相对瑞利数的增加,对流周期变小.随着水平流动强度的增加,对流周期变小,并且对流周期变化的梯度变小.随着水平流动强度的增加,两个局部行波对流区的范围减小,水平流动区间增加.然后,随着水平流动强度的进一步增加,第一对流区先消失.当水平流动强度足够大时第二对流区也消失.腔体内形成水平流动.随着相对瑞利数的增大,第一对流区和第二对流区消失的临界水平流动强度也增大.

基于加热截断数据的周期性还原赝热流红外热成像中加热时间对缺陷检测效率的影响

提出了一种能够重构基于加热截断数据的周期性还原赝热流算法,并测试了该方法下加热周期对分层和插入异物可检测性的影响。对不同试件分别进行了加热周期为10,20,30 s的周期性方波热成像检测,再依据所提出的算法反演试件的还原赝热流,对比不同单波周期长度下缺陷的信噪比和最小可检出缺陷。研究表明,总加热时长相同时,单波周期越长,红外热成像技术检测埋深缺陷的能力越强。

侧向周期加热腔体对流对格拉晓夫数的依赖性

通过流体力学方程组的数值模拟,研究了侧向周期加热条件下普朗特数Pr=0.703的流体对流对格拉晓夫数Gr的依赖性。结果表明:随着格拉晓夫数Gr的增加,腔体中出现3种对流斑图阶段,即稳态对流、周期性对流和非周期性对流。从稳态对流向周期性对流过渡的临界格拉晓夫数Gr=1.448×10^(4),从周期性对流向非周期性对流过渡的临界格拉晓夫数Gr=1.348×10^(6)。在稳态对流阶段,对流特性参数(水平流速和垂向流速)随着时间不变化,在两个高温度差区域各存在一个稳定的对流圈。在周期性对流阶段,对流特性参数随着时间周期性变化。两个低温度差区域各存在多个稳定的对流圈,在两个高温度差区域各存在一个周期移动的对流圈,移动周期随着格拉晓夫数Gr的增加而减小。两个高温度差区域的上部存在明显的温度羽。在非周期性对流阶段,对流特性参数随着时间非周期性变化。在3个对流阶段的变化范围内,平均努塞尔数、最大水平流速和最大垂向流速随着格拉晓夫数Gr的增加而增加。

大高宽比矩形腔体侧向正弦加热下对流扰动的成长和传热特性

为了研究矩形腔体侧向正弦周期加热条件下对流扰动的成长和传热特性,本研究对流体力学方程组进行了数值模拟。结果表明:随着格拉晓夫数Gr的增加,对流扰动的最大振幅Amax的成长率变大,线性成长阶段的时间变短。对于高宽比A=10,腔体宽度d=2cm的腔体,普朗特数Pr=6.949的流体,对流扰动的成长率γ_(m)随着格拉晓夫数Gr变化的经验式为γ_(m)=9×10^(-8)Gr^(1.2343);对于高宽比A=10、腔体宽度d=6cm的腔体,普朗特数Pr=0.703的流体,成长率m随着格拉晓夫数Gr的变化关系式为m=8×10^(-4)Cr^(0.52)。当Pr=0.0272时,热壁面平均努塞尔数Nu和格拉晓夫数Gr的关联式为Nu=0.00002Gr^(1.17);当Pr=6.949时,Nu=0.00024Gr^(1.05)。随着格拉晓夫数Gr数增加,右壁面的传热能力增强。

周期加热对倾斜槽道对流特性的影响

利用二维流体力学基本方程进行数值模拟,讨论了Pr=6.99的流体的对流斑图及其相关特性。在长高比Γ=40的倾斜放置的矩形槽道中,设定倾斜角度20°,左侧具有通过流动且底部周期加热。结果表明:周期加热与通过流动作用下,相对Rayleigh数一定时,Reynolds数增大对流强度减弱,Nusselt数减小,对流稳定所用时间先增长后缩短,槽道内最大垂直流速增大。Reynolds数一定时,相对Rayleigh数增大对流强度增强,Nusselt数增大,对流稳定所用时间增长,槽道内最大垂直流速增大,二分之一槽道高度处垂直流速增大。

电缆跟踪加热

电缆跟踪快速热水器,通过单管而非再循环系统实现热水供应,因此,它即卫生又节能.凯茜·萨得沃滋(Keith Sudwonth)研究表明,“再循环系统运行费昂贵”.在许多方面,“超净”或系统灭菌问题已替代单管与再循环之争,前者对于预防“军团病”是十分重要的.灭菌过程中,水加热系统须能安全地耐高温.通过自动调节跟踪加热电缆,可使输配系统直至每个热水龙头中所需热水温度维持在设定精度范围内,这对于试图依靠各种实用方式来最大限度地降低患“军团病”的危险来说,是十分重要的.

壁温周期变化引起的一维热声波的数值模拟

本文采用可压缩流动的SIMPLE算法对壁温周期变化引起的气体中的一维热声波的产生和传播进行了数值模拟,分析了其中的流动和换热规律。计算结果表明,壁面温度周期变化可以产生大振幅的热声波,当其达到准平衡状态时温度产生稳态的超温现象,超温幅度的大小和极值的位置随着加热温度的振幅和频率变化而不同。超温现象导致冷壁面的温度梯度增大,强化了介质与冷壁面间的换热。

旋转帽罩电加热防冰瞬态过程研究

基于欧拉两相流理论,对旋转帽罩水滴撞击特性进行了数值模拟,提出了旋转部件表面对流换热计算方法,并基于改进Messinger结冰模型开发了旋转帽罩电热防冰计算程序,对旋转帽罩瞬态防冰过程进行了数值模拟研究。结果表明:旋转运动对旋转帽罩表面对流换热起到增强作用,且在供给相同加热热流密度时转速越大,防冰表面温度越低;防冰系统启动阶段,旋转帽罩表面会发生结冰和冰脱落现象,考虑结冰过程后系统的响应时间缩短;当电加热功率相同时,周期电加热防冰方式更为节能;当电加热能耗相同时,周期电加热方式系统响应更快。

空气源热泵热水器能效评价指标研究

目前市场上销售的热泵热水器产品的能效均采用COP标注,由于测试条件不同,其标注的COP值具有很大的迷惑性。本文通过自行设计的空气源热泵热水器样机模拟数据说明了COP作为一个瞬时量评价热泵热水器的能效具有较大的局限性。而应采用过程量作为能耗评价指标,为此提出加热周期能效系数和全年能效系数的概念,分别用来反映热水温度变化对热水器能耗的影响和热泵热水器在某一地区应用的全年能效情况。用这两个参数评价空气源热泵热水器的能效较COP更合理。

电热除冰传热特性的结冰风洞实验研究

利用结冰风洞设备和电加热除冰装置,采用实验的方法研究了不同加热模式、冷却时间、加热功率和冰脱落对传热特性的影响。研究表明:设置合理的冷却时间和加热功率,采用高功率的周期性加热模式比采用低功率的连续性加热模式更优越,不仅除冰时间更少,而且能量消耗也更少,从而为电热除冰系统加热模式的选取和传热特性的优化提供了实验依据。

周期性加热Poiseuille-Rayleigh-Benard流动中局部行波的研究

该文通过二维流体力学基本方程组的数值模拟,研究了水平来流和周期性加热对腔体内流体的运动和动力学特性的影响。当相对瑞利数r(28)9时,随着水平来流雷诺数Re逐渐增加,腔体内的流体发生三种不同的运动,即局部对流运动、局部行波运动和水平流运动。对局部行波运动的周期pT进行研究,局部行波运动的稳定周期随水平来流雷诺数的增大而减小,随相对瑞利数的减小而减小;相对瑞利数越小,稳定周期随水平来流雷诺数变化的增长率越大。局部行波运动的区间(35)Re依赖水平来流雷诺数的强度,当水平来流雷诺数Re大于(35)Re的上限时流体为水平流运动,而当水平来流雷诺数Re小于(35)Re的下限时流体为局部对流运动;对于不同的相对瑞利数r,局部行波运动的区间(35)Re是不同的。随着水平来流雷诺数增大,发现腔体内上游行波区域对流圈的减少速度比下游行波区域更快。

稻谷间歇微波干燥玻璃化转变与裂变性能研究

稻谷间歇微波干燥可消除籽粒过热焦变,实现干燥效能提升,但干燥后稻谷品质存在易玻璃化转变而裂变率增加的问题。为综合提升稻谷干燥效能与品质,分别测定了缓苏比不同和缓苏比相同下的4种加热缓苏周期(TR1,TR2,TR3,TR4)微波干燥稻谷的失水性能和玻璃化转变温度、裂变率。基于2种增长模型(Weibull模型、Logistic模型),比较了不同加热缓苏周期下间歇微波干燥稻谷裂变率的增长性能,考察了其玻璃化转变与裂变率间的关联。结果显示:随着缓苏比增加,在加热缓苏周期中具有相同加热时间已干燥稻谷的含水率依次增大,但其玻璃化转变温度、裂变率依次减小;加热缓苏时间比相同而周期缩短,稻谷的玻璃化转变温度、裂变率均低;经TR4微波干燥的稻谷的总裂变率仅为7.67%,显著低于其他3种工艺(p<0.05);以Weibull模型预测间歇微波干燥稻谷的裂变率增长的准确度高于Logistic模型(R^(2)≥0.9783)。研究结果可为深入研究稻谷间隙微波干燥机理提供参考。

井下电热带现场应用

a油田于2010年9月在3口稠油井上试验应用井下电热带技术,现场试验应用证明井下电热带技术具有适用范围广、井下防蜡降粘效果好的特点,能耗与井下电热管相当。但在初期应用过程中,由于加热工作制度不合理,造成油井出口温度高,原油脱气现象严重的问题,为此我们根据每口油井实际情况摸索出合理的加热周期,即最大限度降低了能耗,又保证了油井正常生产。

端部周期加热下管内气温奇异分布的实验研究

设计搭建了端部周期加热时管内气体热声对流的实验平台,对端部周期加热引起的气体热声对流作用下管内气体的温度分布进行了实验研究。该实验以氩气为工质,利用三极管控制加热电路实现周期性加热;测量了不同加热频率下管内的气体温度,并与常热流加热时的温度分布进行对比,结果表明端部周期加热时管内气体的温度分布与同功率下常热流加热时存在明显的差异,并且在某些测点出现了温度的奇异分布。本实验验证了超温现象的存在,为管内气体热声对流现象的进一步研究奠定了基础。

基于LabVIEW的电热防除冰温控系统设计

设计了一套基于LabVIEW和Agilent 34972A数据采集仪的电加热温度控制系统,用于对防除冰对象的表面温度进行监测与控制。以LabVIEW软件为设计基础,PC、Agilent 34972A、温度传感器与功率控制器共同构成监控系统。通过数据采集仪内置的LAN接口与PC通信,利用LabVIEW上位机软件,实现采集的温度数据实时显示和存储。针对飞机电热防除冰系统,设计开发了周期性加热和设定温度区间加热两种模式。实验结果表明,基于Agilent 34972A搭建的测控系统构造简便,采用LabVIEW的在线编程与控制,操作便捷,提高了测量精度和测量效率。两种加热控制模式能够自由切换,对航空工程领域电热防除冰测控系统的设计开发具有参考价值。