半无限大物体非稳态导热分析解

在物体壁面与流体间的换热系数为有限值或无限大情况下，用傅里叶积分和δ函数对半无限大物体非稳态导热作了全面分析。

半无限大物体中的移动热源导热

利用镜像法和热源函数法对移动热源在半无限大物体中的热传导问题进行了分析，得到了壁面绝热和壁面恒温时常功率平面移动热源在半无限大物体和表面有散热的半无限长细杆中形成的温度场的精确解。

基于半无限大平板的干冰防火数值模拟

采空区自燃是造成矿井灾害的主要原因之一。为了探索采空区滞留干冰的防火效果,以石港煤矿15108工作面为研究对象,利用Gambit建立采空区物理模型,划分网格后导入Fluent中,在其中放置半无限大干冰平板进行数值模拟,观察干冰平板吸热升华之后对采空区的温度影响并进行分析。结果表明,半无限大物体计算方式可应用于采空区滞留干冰的吸热量计算中,且干冰滞留对采空区降温作用范围较广,占整个区域的40%左右。

某科技大厦水蓄冷空调系统蓄冷水池的保温设计

根据半无限大物体周期性变化边界条件下的温度波的传热规律,计算水蓄冷中央空调的蓄冷水池在地下室状况下的温度场、传热量(热流密度),得出蓄冷水池埋在地下的部分可以不用保温,从而可以节省空调绝热工程的造价。

矿井避难硐室的热负荷计算与分析

通过对影响避难硐室热负荷各种因素的分析,基于半无限大物体传热模型,建立了避难硐室的传热计算微分方程。分别采用解析法、一维传热数值解法和三维数值解法对硐室岩体的传热进行了计算与对比,与此同时,研究了岩体初始温度、岩体热物性和舱体控制温度等参数对硐室热负荷的影响。结果表明:一维传热数值解法可用于硐室岩体计算;岩体的初始温度和岩体的热扩散系数对硐室热负荷的影响显著,在硐室设计前必须对岩体温度和热扩散系数进行详细测量。该研究工作可对于避难硐室的结构设计和制冷量的确定提供参考。

隧道式滑雪场围岩防冻技术分析

以吉林北山四季越野滑雪场为例,应用半无限大物体瞬态导热理论对围岩温度场进行分析,验证设置保温隔离层和供热系统的必要性。对保温隔离层的构造和隔热性能进行具体说明,并且应用平壁稳态导热理论计算了隔离层两侧空间的传热量。解释了温度控制系统的重要性,并详细说明了设置方法。本文所述可供类似新建或改建的隧道式滑雪场作为参考。部分成果可应用于高寒、高纬度地区交通隧道的防冻设计。

基于非稳态导热的高温作业服装设计

针对高温作业专用服装设计,本文在考虑降低研发成本和提高服装隔热效果的前提下,根据半无限大物体导热理论,建立了非稳态导热物理模型以及多目标优化模型,并以具有三层织物材料的高温作业服装为例,利用二分法、加权热传导法对模型进行求解,得到在环境温度为75℃时的人体温度分布和环境温度为80℃时专用服装材料的最优厚度。最后,以环境温度为75℃时的实测假人皮肤表面温度与模型求解人体皮肤表面温度做相对误差分析。结果表明,模型求出的温度与实测温度拟合效果较好,这也说明基于半无限大物体导热理论的非稳态导热物理模型适用于高温作业服装设计。

一维非稳态导热的火积耗散场分析

分别对无限大、半无限大物体与无限大平板非稳态导热过程的火积耗散场进行了分析,并将火积耗散场与熵产生场进行了比较.无限大物体总的火积耗散随时间的变化率为负定的,并对这一结论给出了证明.对于无限大物体,对耗散波峰的传播速度与波峰振幅进行了讨论.对于半无限大物体,分别对边界温度固定与边界热流固定两种导热情形下的火积耗散场进行了分析;对于无限大平板,分别对对流换热与绝热两种边界条件下的火积耗散场进行了分析.