瞬变温度流场速变压力测量传感器技术研究

从分析压力传感器的平面膜片结构在变温场中存在的失稳现象入手,突破常规设计方法,采用新颖的球壳状膜片结构,克服了失稳现象,结合采取一系列相应的技术措施,实现了瞬变温度流场速变压力的实时精确测量。

高压开关柜温度流场仿真研究

高压开关柜是火电机组重要的电力控制设备,其中无风机自然散热型开关柜长期连续运行,由于内部积灰和触头弹簧松弛,可能出现局部温度异常上升,存在安全隐患,因此对高压开关柜进行温度场分析尤为重要。本文采用SpaceClaim绘制宁夏某电厂6 kV自然散热高压开关柜模型,根据近似电阻值计算不同工况下的发热功率作为热源参数,导入Fluent有限元分析模块,对开关柜温度流场进行仿真分析,结果显示断路器回路温度最高,其次为触头温度,并且上柜器件温度比下柜温度高10℃左右。结合厂内安装的光纤光栅测温系统监测数据,对比温度场模拟结果,误差在10%以内,表明温度流场仿真结果具有现实意义。最后基于大电流高温度工况,加装轴流风机,模拟不同入口风速下柜内温度场,对改善柜内温度环境具有重要意义。

捷运电联车车厢内空调系统对温度流场变化之分析

随着经济日渐富裕与发展观光的需求,未来可以期待对大众运输捷运系统的需求愈益明显。旅客对交通服务的需求是安全、快速与舒适。因此,本研究目标能让旅客在搭乘过程中享有舒适体感,提升服务满意。本研究采用CFD软件,仿真捷运电联车车厢内空调系统,温度动能的变化情形。冷气送风口(inlet)设为2个,出口(outlet)设为4个;风速设定范围为0.1 m/s、0.2 m/s、0.3 m/s、0.4 m/s,电联车体温度设为30℃、38℃;空调温度的设定为22℃、25℃,人体最佳舒适标准,温度设定为28℃(301 K)。经过多次尝试,模拟结果如下:1) 离送风口越近,温度越低,低温由送风口经车厢中间再向两侧扩散,形成车厢中间较低温,两侧较高温的温度流场;2) 在同一风速下,温度设定越低,较低温的温度流场面积会缩小,温度流场的等温线会越密集;3) 车厢内温度变化直接影响车内旅客的舒适感,等温梯度越平稳,舒适感越高。由模拟实验的结果得知,加大风速,可加快降低温度的时间,扩散较为良好,不用调低温度设定,较为省电。

应用热线风速仪对熔喷流场的温度速度同步测量方法

热线风速仪是将速度信号转化为电信号的测速设备,在流场测量方面应用广泛。同步测量方法的实验系统主要包括自加热设备、Dantec热线风速仪和二维探头。本文介绍了同步测量方法,进行了变温度流场的数据处理。结果表明,在变温度流场中必须进行温度速度的同步测量,关键在于在对应温度下标定速度,另外在处理变温度流场数据时要代入变温度标定系数。实验结果证明速度和温度分布可以通过同步测量方法快速有效地获得。

数值模拟线圈参数对电感耦合等离子体温度及流场分布的影响效应

研究不同线圈参数下电感耦合等离子体的温度及流场分布可以为等离子体炬的设计提供参考。本文首先建立了ICP炬的二维轴对称模型,然后利用商业软件ANSYS FLUENT对纯氩热等离子体流场、温度及电磁场的空间分布进行了计算,并研究了线圈参数的变化对等离子体炬内温度和流场空间分布的影响。研究结果表明:增加线圈匝数、减小线圈间距及线圈内半径均能显著增加等离子体温度,并对轴向速度及等离子体炬内的流场分布产生较大的影响;改变线圈内半径也能使炬内的温度及流场发生变化,但对温度幅值的影响却非常小;因此可以通过改变相应的线圈参数来控制炬内的温度和流场分布,从而满足特定材料处理工艺的需要。

基于电磁场—流场—温度场耦合分析的电缆支架温升计算及实验验证

随着大长度大截面的电力电缆在隧道的普及,电缆支架因涡流损耗造成的线损、以及发热产生温升形变等问题也日益严重。文中采用有限元数值计算方法,以110 kV单相电缆及其钢支架为研究对象,进行了电磁场—流场—温度场耦合计算。将电磁场计算得到的涡流损耗作为温度场计算的热源载荷,同时考虑空气自然对流的散热方式,从而计算出电缆支架的温度分布。最后进行电缆支架温升实验,将仿真得到数据和实验数据进行对比,验证电缆支架温升计算的准确性和有效性。

冰箱内温度场与流场数值模拟

冰箱箱体内温度场和流场分布对食品的保存质量有很大的影响。为了得到箱体内温度场和流场的实际分布及其影响因素,作者搭建了电冰箱箱体测试实验台。用Agilent34970A数据采集/开关单元等组成的温度测试平台对冰箱箱体各内壁面和六个空间特定点的温度值进行监测。建立了三维稳态数值计算模型,运用FLUENT软件对箱体内的流动和换热进行了数值模拟。通过将六个空间特定点的模拟结果与实验结果进行对比,两者吻合较好,从而验证了计算模型的准确性。

倾角对全玻璃真空管热水器温度场和流场的影响分析

应用太阳载荷模型,利用Fluent软件对真空管家用太阳热水器中单只真空管及其流体域进行了三维数值模拟计算,得到不同倾角下真空管热水器内流体域的流场和温度场,分析了真空管热水器系统内部的传热和流动过程。结果表明,加热期间集热管内水温总体比水箱内高;在相同的太阳辐照条件下,真空管与水箱连接区域内倾角为30°的系统比倾角为45°和60°的系统的流速小,而倾角为45°和60°的热水器流速很接近;随着集热器倾角从30°增加到60°,水箱底部滞留区的体积逐渐减小。

方坯连铸内外复合冷却流场温度场耦合数值模拟

针对165mm×165mm的Q235方坯连铸,提出了一种钢水内外复合冷却技术,即在"结晶器内设置内冷却器-U型管",起到提高传热效率的目的。采用CFD商用软件Fluent,就内外复合冷却结晶器内钢水在流场温度场耦合作用下的状况进行数值模拟。结果表明,内冷却器可以提高传热效率进而加快连铸坯的凝固速度,并且减少了注流的回流速度,使钢水的流动均匀,从而提高了连铸方坯的品质。

4×4阵列管式固体氧化物燃料电池(SOFC)堆温度场和流场初步分析

通过对实验中管式SOFC堆的数学建模仿真方法,研究实验中的百瓦级4×4管式电池堆内部的流体流动、传热和组分浓度等特性,分析电池参数对电池内部气体流速、温度和浓度分压分布计算结果和实验测试发现:流场和压力场基本均匀,温度场变化在±34.7K,而阵列电池管开路电压测试值在1.0～1.15V区间。

一种流场温度的测量方法

纹影技术可以测量流场的平均温度,对流场温度作定量计算。分析了流场温度定量计算的公式和原理,设计了一套透射式纹影测量装置。采用纹影图像分析法对温度进行标定。为了减小试验环境变化引起的纹影图像灰度不均匀对测量精度的影响,取图像中某一区域的平均灰度值代替某一点的灰度值作标定曲线。采用温度可控加热金属板作为测量对象,选取一系列温度点,同时利用纹影仪和Pt100对每一组温度值进行测量和记录。试验结果表明,对于加热金属板表面温度,纹影仪测量的温度值和Pt100测量的温度值具有较好的一致性;利用纹影仪对流场温度进行定量计算是可行的方法。

辊道窑排烟段含坯体流场和温度场特性的数值研究

利用计算流体动力学软件模拟陶瓷工业中辊道窑等连续式窑炉含坯体在内的流场和温度场时,面临处理移动坯体气固耦合传热问题的困难。为此,将瓷坯区域视作流体处理,并将瓷坯外壁设置为耦合壁面,利用FLUENT软件模拟了某辊道窑排烟段含坯体在内的流场和温度场。根据模拟结果可得:研究区域坯体表面热流密度的平均值为8983 W·m^(−2),综合换热系数的平均值为33.5 W·m^(−2)·K^(−1);可通过适当减小第2节和第3节窑内排烟口与瓷坯间的距离,根据实际情况合理调节烟道和烟管阀门开度等实现节能。

辊道窑烧成带含坯体流场和温度场的数值模拟

国内、外研究者在利用计算流体动力学软件模拟陶瓷工业中辊道窑等连续式窑炉的流场和温度场时,面临处理移动坯体气固耦合传热问题的困难,迄今罕有好的解决方法。论文研究出一种经验证有效的方法,即将瓷坯区域当做流体处理,并将瓷坯外壁设置为耦合壁面。采用该方法,利用FLUENT软件模拟了某辊道窑烧成带含坯体在内的流场和温度场,根据模拟结果得出结论:研究区域坯体表面热流密度的平均值为1248 W/m^(2),综合换热系数的平均值为97.5 W/(m^(2)·K),烟气在窑内流动的机械能损失为0.27 Pa/m;挡板上、下移动时将改变挡板前后区域瓷坯的温升速率。

不同堆码方式对新型岩心冷柜内气流参数的影响

本文采用了一种更加节能高效的新型岩心冷柜存放岩心,重点研究了不同堆码方式对新型冷柜内岩心储存因素的影响。基于冷柜实际结构,通过相似性原理进行计算,搭建冷柜模型实验台,建立冷柜中空气与岩心的流固双向耦合模型,分析不同堆码方式下冷柜内气流组织的规律,为岩心储存提供依据。在上送上回的送风方式下,本文研究了满柜以及三种半柜堆码方式下冷柜内温度分布以及气流速度分布,研究结果表明,不同的货物堆码方式对冷柜内温度分布和速度分布有较大的影响,半柜岩心储存时应首先堆码第四、五、六层,温度分布最均匀,温度最低。

基于控制体—迎风有限元法的变压器绕组二维流体场—温度场耦合计算方法研究

针对电力变压器二维流体场和温度场的耦合问题,文中采用了基于控制体有限元法和迎风有限元法的流体场—温度场耦合计算方法。该耦合方法基于三角形网格,使用控制体有限元法计算绕组油流区域的速度场,应用流线迎风有限元法求解整体场域的温度分布。在速度场计算中引入速度提升方法解决了流体场仿真时出口边界出现的回流流动问题,并在温度场计算时提出了适用于线性三角形单元的流线迎风稳定参数取值方法,从而解决了温度场仿真时的数值振荡问题。应用所提方法计算分析了油浸式变压器绕组二维模型的油流及温度分布,并将计算结果与Fluent软件仿真结果进行了对比,对比结果验证了耦合方法的有效性。文中提出的二维流体场和温度场耦合场计算方法也可用于其他二维流体场和温度场耦合问题的分析。

不同来流温度下单液滴燃烧的数值模拟

单液滴蒸发燃烧规律是研究喷雾蒸发与燃烧这一复杂物理化学过程的基础.与传统折算薄膜理论相比,从基本控制方程出发,建立了高温对流环境中单液滴的瞬态蒸发与燃烧模型.模型中详细考虑了液相内部环流、气相边界层流动以及热物性的变化,并采用数值模拟方法分析了来流温度对油滴蒸发燃烧特性的影响.计算结果复现了实验中液滴火焰由尾部火焰向包覆火焰的发展过程,验证了直径平方定律的适用范围,并得到了来流温度对油滴蒸发燃烧特性的影响规律.

基于磁-热耦合分析的综合管廊电力舱温度监控布置方法

针对综合管廊电力舱室内部线路复杂,且通风散热环境恶劣容易起火,需要对电力舱内温度进行监测的问题,提出了一种基于磁-热耦合的综合管廊电力舱温度监控方法,采用有限元法,根据电力舱工程实际模型建立二维模型,进行多物理场耦合数值计算,得出温度分布云图。在温度较高处设置多条温度观测线,读取其温度并拟合成曲线,找出温度最高点。通过该方法可以找出最易起火点,并对该点布置温度监控,从而有效地预防火灾的发生。

某越野车发动机舱热管理分析与改进

针对某款越野车发动机舱冷却系统性能不足的问题,采用了一种以三维仿真为主、一维仿真为辅的分析方法,进行了发动机舱热管理分析与改进设计。通过三维仿真,对发动机舱进行了流场与温度场分析,找出了发动机舱内的高温热害部位;通过一维仿真,得到了发动机的出水温度和中冷器热端的出风温度,计算出了相应的ATD值和中冷常数。在此基础上,采用了加装导流板的改进方案,降低了中冷常数。仿真结果显示:发动机舱内中冷器上方区域存在明显的热回流情况,导致中冷常数偏高。加装导流板后,中冷器的进风量有所增加,回流量有所减少,中冷常数从28℃降低到21.31℃。这为该款越野车型的研发提供了技术支持,缩短了研发周期。

一种精密流场维持系统的设计与应用

对一种精密流场维持系统进行了设计,包括软件模块、维持单元控制模块、供液控制模块、运动平台控制模块等,并通过这一控制系统实现了精密流场的建立、动态维持和撤销等功能。使用流场温度测量系统、流场压力测量系统、流场气泡观测系统对相关流场进行了测量与验证,测试结果表明,流场的温度梯度、压力波动、气泡数量等指标达到实验要求。