基于环形非均匀热源的磨削温度场建模与实验研究

目的解决杯形砂轮平面磨削复合材料时的热损伤及温度实时监测困难等问题,对磨削温度场的动态变化规律进行相关研究。方法通过分析杯形砂轮平面磨削时材料的去除机理,在柱坐标系下提出周向和径向呈不同函数分布的非均匀热源模型,并基于该模型建立磨削温度场的数值模型用于预测磨削温度,最后提出杯形砂轮平面磨削时磨屑带走热量所引起温度预测误差的计算方法。开展人工热电偶测温验证实验,对比不同热源模型下的预测值和实验值,验证非均匀热源及其温度场数值模型的准确性。结果相较于均匀热源下的温度场,非均匀热源下的温度场与实际温度场具有更高的吻合度,将温度预测的误差从约23%降低到6.5%以下。结论磨削深度对磨削温度具有较大的影响,且在进行高效深磨的时,为保证温度预测的精度,需考虑磨屑带走热量所引起的误差。

非均匀热源射流冲击冷却特性实验研究

针对机载雷达、激光器等高热流密度发热元器件,提出了一种适用于局部高热流密度非均匀热源表面的嵌入式射流冲击冷板,进行了不同流量和加热功率条件下模拟芯片散热特性实验研究.结果表明:尺寸为50 mm×72 mm和背景热流密度为2.2 W/cm^(2)的模拟芯片中布置的8个3.0 mm×3.5 mm高热流密度芯片,当平均热流密度达到497.2 W/cm^(2)、射流速度为1.68 m/s(冷却液流量为5.0 L/min)时,芯片中心温度为101.1~139.6℃;在0.4 L/min至5.0 L/min流量范围内冷板进出口压降为0.2~29.8 kPa.散热过程热阻分析表明:当射流速度为1.68 m/s(冷却液流量为5.0 L/min)时,在580.5 W/cm^(2)最高中心热流密度条件下,冷板中心区域的最大温升为71.4℃,并且冷板表面温度与流体平均温度的温差和热流密度成线性关系;当射流速度在1.68~0.14 m/s变化时,对流换热热阻占整体热阻的比例为18.1%~42.1%.

Ti-6Al-4V短电弧铣削加工热源的有限元分析

为确定短电弧铣削加工的热源,选取高斯热源和均匀热源,以Ti-6Al-4V为工件材料,分别建立两种热源下的三维短电弧单凹坑有限元仿真模型。开展单脉冲实验,分析采集的电压、电流波形;观看高速摄像机拍摄的照片;对比超景深拍摄的单个凹坑尺寸、三维形貌、轮廓曲线,得出高斯热源更适合短电弧铣削加工。并在确定热源的基础上截取三维凹坑的二维截面,证明所建立的高斯热源模型是可靠的,能比较准确地模拟短电弧铣削放电凹坑形成过程。

非均匀内热源圆筒壁稳态导热微分方程的热流分流和叠加

应用热流分流和叠加原理 ,分别直接得出第一、二、三类边界条件下 。

非均匀内热源球壁稳态导热微分方程的解

用热流分流和叠加 ,直接得出非均匀内热源球壁稳态导热微分方程 ,分别在第一类、第二类和第三类边界条件下的解。

非均匀内热源组合球壁稳态导热微分方程组的解

用热流分流和叠加 ,直接得出非均匀内热源组合球壁稳态导热微分方程组 ,分别在第一类、第二类和第三类边界条件下的解。

多层非均匀内热源组合平板导热微分方程组的解

用叠加原理求解多层非均匀内热源组合平板稳态导热微分方程组 ,得出热流量分布公式和温度公式 .

非均匀内热源导热微分方程中的热流分流和叠加

本文从分流原理着手，利用叠加原理，得出任意内热源分布的导热方程的解。

用叠加原理求解非均匀内热源组合球壁的层间稳态热流量和温度

建立非均匀内热源组合球壁导热的数学模型,指出它是线性微分方程组,用叠加原理直接分别求得,在第一类、第二类和第三类边界条件下的层间稳态热流量和温度。

第二类边界条件下热电偶非均匀内热源的工程求解分析

国内外学者针对热电制冷器工作原理和制冷性能的研究做了大量工作,不过大多都忽略其微观导热情况而将热电偶内热源视为均匀分布。为了得到更加准确且适于工程应用的分析结果,文中将焦耳热作为热电偶非均匀内热源,建立了分析模型:该模型建立在线性常微分方程的基础上,满足叠加原理使用条件。因此基于分流和叠加的思想,提出了一种热电偶内温度和热流量分布的工程求解方法,并最终得到了热电偶在第二类边界条件下的温度和热流量分布公式。通过对结果的验算,证明了所得计算公式的正确性,为热电制冷技术的深入研究和应用提供了理论指导。

柱形液池内的均匀内热源液体温度分布研究

对圆柱形液池内的均匀内热源液体进行了温度分布特性实验,物系为4%的NaCl溶液与空气气泡。在常压状态,自然对流与气泡驱动流情况下加热,获得了均匀内热源液体在柱形液池内的温度分布特性。

非均匀内热源对多孔介质中传热传质的影响

采用数值方法分析了填充多孔介质的竖直同心套管内,非均匀分布的内热源和内外壁面温差对自然对流的影响。考察了内热源分布系数M、浮力比N对流场、温度场和内外壁面Nusselt数和Sherwood数的影响。结果表明:M增大流场中部形成逆向环流向壁面扩充;温度场中内、外壁面处等温线分布加密;套管近轴线处流体浓度与等间距水平线偏差增大。内壁面Nusselt数和上壁面Sherwood数变化范围增大,表明内热源分布梯度增大有助于传热、传质。

辐射板表面温度分布均匀性分析

根据辐射板的换热特点,采用热阻分析方法给出一种计算辐射板表面平均温度的简便方法;并根据不同类型辐射板的导热过程,总结各类辐射板表面最低温度与表面平均温度的关系式。在此基础上,分析不同热阻的辐射板表面温度均匀性:室内热源均匀时,热阻较大的辐射板(如混凝土结构辐射板和抹灰形式毛细管辐射板)表面温度较均匀且与供水温度差异大,热阻较小的辐射板(如金属辐射板)表面温度不易均匀且最低温度接近供水温度;室内热源不均匀或辐射板局部有遮挡时,热阻较大的辐射板不同位置表面温度差异较大,需充分考虑此情况的影响。

不同热源模型对Q345中厚板焊接温度场的影响

采用ANSYS有限元分析软件,分别以双椭球热源模型和均匀体热源模型对Q345中厚板多层焊的温度场进行模拟,以研究不同热源模型的作用特点及其对焊接温度场的影响。结果表明:在相同的焊接条件下,均匀体热源和双椭球热源的温度场基本一致,采用均匀体热源的焊接熔池也呈椭球形。与椭球热源相比,采用均匀体热源模型的温度场仿真结果更符合实际。但采用均匀体热源时,焊缝起始位置的温度偏低。因此,在焊接温度场仿真过程中,焊接的起始位置采用双椭球热源,其它位置采用均匀体热源,是一种较为理想的焊接能量施加方式。

应用均温板于非均匀热物理条件

均温板(Vapor Chamber)为一两相流热传组件,具有将热量均匀扩散传递的功能,非常适合应用在不均匀发热的热源条件上。本文主要即是探讨均温板应用于非均匀发热的电子组件,如CPU、GPU及LED等,其扩散传递热量的能力。首先利用本文所开发的计算程序VCEK_ML V1及BaseResistance_ML,先行估算均温板的扩散传递热量的能力,再使用窗口软件VCTM V1.0配合热性能实验,分析整个均温板模块在非均匀热源物理条件的热流现象,最后可藉由热显像仪的温度分布结果验证均温板扩散热量的传递能力。结果显示,均温板模块可有效改善非均匀热物理条件的热分布现象,比纯铜及纯铝板佳。

粘性耗散和热源对含尘流体在不稳定伸展面上流动及其传热的影响

研究含尘流体在不稳定伸展面上,作水动力学边界层流动及其热交换问题.研究中计及摩擦生热(粘性耗散)和内部发热或吸热的影响.应用适当的相似变换,将控制流动和热交换的基本方程组,变成一组非线性的常微分方程.利用Runge-Kutta-Fehlberg-45格式对变换后的方程进行数值求解.按发热进程分两种不同情况分析:VWT(变壁面温度)和VHF(变热通量).物理参数,如像磁场参数、流(体)-固(体微粒)的相互作用参数、不稳定参数、Prandtl数、Eckert数、含尘微粒的数量密度以及热源/汇参数,分别绘出这些物理参数变化时的速度和温度分布曲线;同时,列表和讨论了对壁面温度梯度函数和壁面温度函数的影响.

CSNS退耦合液氢慢化器热流特性研究

超临界液氢的热流特性是影响中国散裂中子源输出中子质量的关键因素,其对于退耦合液氢慢化器的优化设计具有重要意义。针对慢化器内部液氢的三维流动传热问题展开研究,建立相应的物理模型,并依据计算流体力学理论与外耦合方法完成了慢化器热源的施加以及热流场的数值模拟。结果表明:慢化器内部各结构的热沉积分布不均,主要集中于钆板与外部容器;为保证液氢对于慢化器的冷却效果,当入口截面积为394 mm^(2)时流量的最佳范围为60~90 g/s;在临界区域附近,液氢热物性参数比热容的变化导致了湍流传热的恶化。为退耦合液氢慢化器的热设计提供参考。

高速磨削颗粒增强钛基复合材料的热分配分析

针对颗粒增强钛基复合材料（PTMCs）高速磨削的特征,以均匀热源为模型,提出了一种计算磨削过程中热分配比例的新方法。采用CBN超硬磨料砂轮在80-160m/s的速度范围内进行了高速磨削验证,试验结果表明：PTMCs高速磨削热传递过程中比能es与ds1/4ap-3/4vw-1/2呈直线关系,与理论分析相一致,并基于此得到电镀CBN砂轮高速磨削PTMCs进入工件的热量比例为52.0%-79.5%。同时,进行了电镀砂轮高速磨削PTMCs温度场仿真,探明了其温度分布特征。

一种模拟热导率的非平衡分子动力学方法

提出一种计算热导率的非平衡分子动力学(NEMD)方法,通过构造均匀内热源获得抛物线形温度分布,并基于Fourier导热定律计算热导率,与Müller-Plathe发展的反扰动非平衡分子动力学(RNEMD)方法相比,不仅具有能量动量守恒和收敛性好的优点,还克服了常规NEMD方法中热冷源区域存在局域热力学非平衡的问题,并有模拟系统温差影响小的特点.对液态氩的热导率进行模拟并与RNEMD方法的模拟结果进行对比.