变热流条件下木材点燃的实验研究

为研究木材在变化的热流条件下的点燃性能,对泡桐、榆木、红椿木和刺槐等4种木材进行了小尺寸的实验研究.测量了木块表面接受到的热辐射强度、点燃时间、质量损失和木块的内部温度等参数.在实验数据的基础上,得出木材点燃的临界热流增长率约为0.07kW/(m^2·s),临界质量损失速率约为20～30g/(m^2·s).利用PDE模型计算出木块温度变化情况,并与实验数据进行了比较.计算结果表明,在自然着火情况下,木块点燃时的表面温度约为500℃左右.

三角沟槽高温热管变热流传热特性

针对高温热管在交变功率下的传热性能进行了试验研究，考虑功率的变化周期、振幅和热管的倾角等因素，分析了热管的温度、热阻及其热响应时间的变化。结果表明：在本实验条件下，恒定加热功率启动的时间与温度，和平均功率与之相等的周期交变功率启动时基本相等。交变功率的周期越长、功率振幅越大，温度波动越大，对热管的影响越大。三角沟槽高温热管在交变热通量下运行良好，性能稳定，能承受6 min内功率变化3000 W（760～3800 W）的恶劣工况。三角沟槽热管在交变功率下水平运行较45°倾角时均温性更好。高温热管具有较好的热响应和热缓冲作用，可显著提高所在系统的可靠性。

地源热泵地埋管换热器传热研究(3):变热流边界条件下单U形地埋管换热器的非稳态传热特性

采取数值计算与解析计算相结合的方法,研究变热流边界条件下单U形地埋管换热器的非稳态传热特性。以钻孔壁为边界,将计算区域分为两个部分,钻孔内区域采用稳态解析计算模型,钻孔外土壤区域采用有限容积法。研究了埋管出口流体温度、钻孔瞬时平均壁温、单位长度吸热量以及距钻孔一定距离处土壤温度分布随运行时间的变化规律。计算结果为地源热泵系统的动态模拟、优化设计及改进提供了参考。

变热流条件下木材点燃时间与热流变化率关系的实验研究

实验研究了外加线性变化热流条件下木材点燃时间与热流变化率之间的关系,测量了不同种类木材在不同热流变化率下的点燃时间。通过分析实验数据发现,点燃时间和热流变化率之间符合很好的幂函数关系,而密度是影响木材着火的一个关键因素。

变热流条件下木材点燃临界判据的实验研究

对无点火源条件下4种木材在一系列变热流情况下的点燃特性进行了实验研究,实验结果近似地给出了点燃试样的临界热流变化率.采用传热模型计算了木材点燃时的平均表面温度.在实验数据及理论计算的基础上提出了变热流条件下木材点燃的复合判据,并通过小尺寸轰燃实验中的计算点燃时间与实验数据的比较进行了初步的验证.

地下换热器变热流传热模拟研究

基于均一入口流体温度假设和叠加原理建立了地下换热器变热流情形地下传热模拟半解析方法,并进行了验证,研究了热不平衡和热干扰对地下换热器动态特性的影响.研究表明,地下换热器各钻孔换热能力与热干扰大小有关.若地下换热器每年往地下排放的热量大于从地下吸取的热量,地下换热器出口流体温度呈现逐年上升的趋势.工程实例运行模拟表明,地下换热器连续运行10a,其出口流体温度与第一年相比上升了约0.8℃;地下换热器钻孔受到的热干扰越大,散热能力越差.

航天器瞬变热流全系数自适应控制

航天器地面试验瞬变热流控制具有耦合变量多、参数不确定、控制要求复杂、微分效应大等特点，本文采用控制矩阵非对角元强迫滞后一步的多变量全系数自适应控制方法，结合采用广义对象技术，充分利用成熟的二阶单变量全系数目适应控制方法在性能鲁棒性设计上的经验，通过数学仿真、原理性实验，模拟星实验等技术途径确定了控制系统的参数，圆满地解决了航天器地面试验瞬变热流控制，已成功应用在某卫星地面试验瞬变热流控制中。

变热流工况土壤导热系数对热恢复特性的影响研究

土壤热恢复特性是土壤源热泵长期稳定高效运行的决定性因素之一.土壤导热系数是土壤热物性最重要的参数之一,对土壤的热恢复特性具有决定性意义.利用ANSYS有限元分析模型,模拟研究在变热流工况下,土壤的导热系数对土壤热恢复特性的影响.

变热流下透明可燃物热解着火的影响机理分析

着火时间是可燃物热解着火过程的重要特征参数.辐射热流直接影响可燃物的着火时间,为了简化解析求解,前人往往认为辐射热流为恒定常数且不进入样件内部,但火灾发生早期,透明可燃物接收到的辐射热流可能是随着时间上升的变化热流.针对此问题,本文以适用于变化辐射热流的透明可燃物热解数值和解析模型为基础,系统研究了辐射热流上升速度、表面吸收、内部吸收等因素对着火时间的影响,比较了两种模型的结果差异并探讨了环境与物性参数对解析模型准确性的影响.结果表明:在上升热流早期,解析法与数值法求解结果符合较好,随着热流与表面温度增加,表面对流换热、辐射、热解等因素开始作用,导致解析与数值结果出现偏差,需根据此偏差修正给定可燃物着火时间解析预测结果.

地埋管换热器变热流工况下换热模型及其试验验证

地埋管换热器实际运行时,热流总是变化的。为了研究变热流模型的正确性,本文讨论变热流下叠加原理在无限长线热源模型中的应用,以及此模型下地埋管换热器进出口水温的理论解。先保证热流恒定,对上海市某别墅地源热泵项目进行现场实测,将测试得到的相关参数作为已知。待岩土温度恢复到初始值时,进行变热流试验,通过变热流模型计算的进出口水温与实测的进出口水温比较,相对误差基本小于2%,最大误差不超过3%。

地源热泵变热流线源模型介绍与仿真计算

传统的地源热泵常热流线源模型在建模时忽略了诸多因素,在应用上还存在局限性。通过考虑在变热流情况下的传热,在传统的常热流线源模型上发展出了一种改进的变热流线源模型,从而扩展了线源模型的应用范围。

多孔泡沫金属中指数规律变热流平板表面的层流对流传热分析

采用Brinkman-Forchheimer-extended Darcy流动模型和局部非热平衡传热模型(双温度模型),对指数规律变热流密度条件下的多孔泡沫金属中平板表面的层流对流传热进行了分析,并得出了平板表面的热边界层的厚度和局部的对流传热系数的表达式。结果发现:平板表面的热边界层的厚度发展沿流动方向逐渐增大,但是增大的趋势由迅速趋向平缓;局部对流传热系数沿流动方向逐渐减小,而后趋于稳定。最后推导出了局部的对流传热Nusselt数的准则方程。

变热流对可燃物热解着火特性影响的实验研究

固体可燃物热解过程中,热流是一个重要的影响因素。本文设计了线性及平方上升两种热流,实验研究了无点火源条件下榆木及PMMA的热解着火特性,测量了着火时间、表面温度及质量损失的变化规律。结果表明,随着热流上升系数增加,着火时间均减小,榆木着火时刻的表面温度增加,PMMA基本不变,质量损失速率均增大。热流上升系数和着火时间符合较好的幂函数关系。相同热流下,着火时刻PMMA的质量损失远小于榆木的质量损失。

辊速和喷射压力对磁粉及热流变磁体的影响

对快淬磁粉进行热压/热流变处理已成为制备高性能各向异性NdFeB磁体的-种重要方法,快淬粉的成分和结构极大地影响了磁体的热流变能力和磁性能.研究了辊速和喷射压力,对快淬磁粉结构和最终热流变磁体磁性的影响.提高辊速可以细化晶粒和增加快淬磁粉中的非晶含量,但非晶含量较高会不利于磁体热流变过程的晶粒取向和织构形成;而辊速较低会使快淬磁粉的晶粒尺寸较为粗大,降低其热流变能力和织构形成能力,最终降低热流变磁体的剩磁和最大磁能积.适合进行热流变处理的快淬带晶粒尺寸为25～40nm.减小喷射压力也可以细化晶粒,但不影响快淬磁粉的非晶含量. 当喷射压力〈0.07 MPa时,快淬粉的XRD谱出现新的衍射峰,可能为亚稳相,其含量随喷射压力的减小而增加.新相的出现和含量的增加使得热流变磁体的剩磁、矫顽力和最大磁能积都降低.获得的最佳快淬工艺为辊速25m/s,喷射压力为0.07MPa,该条件下制备的热流变磁体磁性能为Br=1.29T,（BH ）m=298.5kJ/m3,Hcj=920.17kA/m.

基于热流变运动学模型的长白山熔岩流数值模拟

热流变运动学模型是熔岩流复杂流动过程模拟的一种方法,其通过热量系统和地形的计算来模拟熔岩流的流动速度、温度变化和流动距离等.本文以气象站期碱流岩的野外调查数据为依据,应用该模型对其进行模拟研究.通过对模拟结果的分析发现,速度变化趋势与地形坡度变化趋势一致,但随着流动过程中黏度的增大,地形影响作用逐渐减小.在热量系统中,辐射热和微晶结晶热分别为熔岩流流动中最多的热损失和热增加.气象站期碱流岩模拟计算的最终流动距离为5.17 km,这与实测约5.4 km的长度相近.模拟计算结果与观测研究的认识和地质资料相吻合,说明了模拟方法的可行性和结果的可信性.此项工作的开展可为熔岩流的地质研究提供借鉴,为火山区熔岩流灾害区划提供新的思路和方法.

长江经济带地区岩石圈热流变结构和深部动力学

通过Crust 2.0模型构建有限元三维数值模型,以地表观测温度、深部反演温度和地表热流作为约束,计算了长江经济带地区岩石圈温度结构;在温度结构的基础上,通过GPS观测数据得到的地表应变率和选取代表性岩石物性,计算了长江经济带岩石圈流变强度和等效粘滞性系数。结果表明：长江经济带地区岩石圈表现出明显的横向不均匀性,其中四川盆地表现为低温、高强度和高粘滞性的特征,相同深度,四川盆地核心区比周围地块的温度低100~300℃,强度和粘滞性分别比周缘高1~2个数量级;在温度、强度和粘滞性的过渡地带构造活动性比较强烈。结合深部地球物理观测综合分析认为,长江经济带东、西部分别受到太平洋板块深俯冲和印度-欧亚大陆板块碰撞的影响,其深部影响范围分别达到四川盆地的东、西边界,深部动力学过程可能导致了岩石圈的横向不均匀性。

玻璃三通微流体管道热流变拉制仪设计及实验

为了获得具有良好微流动特性的圆截面微流体器件,并构建二维裸微结构微流体管道网络,设计了玻璃三通微流体管道热流变拉制仪。在三通微管道拉伸成形过程中,变形区热软化后的V形玻璃毛细管,可在冷却过程中一次性拉制成三通微管道,储液池在拉制过程的同时成型,并与三通管光滑连接。拉制仪可实现等内径和不等内径拉伸。通过对加热时间、拉伸行程和玻璃材料分配系数的调节,可以控制三通微管道各项参数。制备出了内径为67、32和20μm的圆截面三通微管道。它的三根微管道在三通结点处光滑连通;由于表面张力成型,微管道具有较高的表面质量。最后,以三通微管道和一维玻璃微管道为基础单元,组建了微流体管道网络。

基于热流变运动学模型的熔岩流灾害区划--新疆阿什库勒火山区的灾害区划

以新疆阿什库勒火山群为研究实例,进行了熔岩流灾害区划的探索性研究。首先,在野外地质调查和岩石学基础上,通过系列经验公式计算和设定了研究区岩浆的密度、黏度和溢出温度等参数。利用熔岩流的热流变运动学模型先进行了实验性模拟,检验了参数设定的合理性和方法的可行性;继而开展了针对研究区的应用型模拟,计算了未来熔岩喷发在不同喷发规模下的覆盖范围。最后通过对模拟结果的分析和借鉴国外灾害区划的方法,进行了阿什库勒火山区灾害的极危险、危险、次危险和潜在危险4级区划,同时提出了相应等级灾害的应对方案和规划建议。虽然中国近300a来未遭遇熔岩流灾害的影响,但文中前瞻性的研究工作将为中国相关灾害研究提供思路,也为中国活动火山区的未来灾害预警和工程建设提供方法储备。

直升飞机钛合金轴流叶轮热流变成形过程的热力学分析(英文)

航空工业部某公司所生产的直升飞机钛合金轴流叶轮,长期以来,采用法国工艺路线生产,即从法国进口材料.然后改锻成大余量模锻件,再用四座标铣床切削加工.模锻件被切削余量大,材料利用率低,加工周期长,费用高,特别是叶片部位的金属流线被切断.影响了产品使用寿命.为了取代法国的工艺路线,提高产品的机械性能和使用寿命,我们采用热流变成形方法,自已设计和制造了一套热流变成形模具,该模具带有加热炉和控温装置,在等温状态下一次成形出具有小余量的毛坯叶轮. 本文基于热力学第一和第二定律,对该叶轮的成形过程进行了热力学分析,导出了成形得以进行的充分与必要条件,并进行了实验验证。通过对热流变成形方法生产的叶轮产品切片取样后,进行了机械性能检测,硬度测量,低周疲劳试验以及化学成份分析,其结果符合我国目前的验收标准,其中机械性能指标全部较大幅度地超过了法国标准,伸长率(δ%)和断面收缩率(φ%)尤为突出,优于验收标准的48%或121%不等. 本文从理论上和实践上说明了热流变成形的优越性和在工程上的广阔的应用前景。

单支墩大头坝初始表面裂纹形成的热流变断裂学研究(英文)

本文从对裂纹扩展过程中流变与耗散现象的大量观察与研究,根据非局部场理论,导出了裂纹体在裂纹扩展过程中的热力平衡方程,为更加精确地描述裂纹扩展问题提供了理论基础;同时指出,在裂扩展过程中局部质量、动量、动量矩和能量均不守恒,并给Griffith表面能以新的定义。将单支墩大头坝初始表面裂纹的形成与扩展视为不可逆热力学过程,在不可逆过程必然伴有熵产生的原则下,引入了一个耗散势函数,通过对裂纹扩展过程中Clausius非补偿热和耗散势函数的研究,重新建立了断裂判据;在适当地引入裂纹系统偏离平衡态的距离之后,可导出经典的屈服、强度和断裂理论中的各种判据;同时,通过耗散势函数,把流变、断裂和不可逆过程有机地结合起来了,形成了统一的流变断裂学。最后,将大坝混凝土定义为热流记忆性材料,依试验和实测数据,采用本文给出的热流变断裂学研究,对单支墩大头坝初始表面裂纹的形成进行了计算,其结果与现场观测基本一致,为单支墩大头坝的设计提供了进一步改进的依据。