砂带恒压磨削的有限元热学模型及实验验证

为了研究恒压砂带磨削的磨削温度与磨削参数之间的关系,改善磨削加工工艺,提高磨削质量,从磨削接触区域的弹性接触分析入手,研究了恒压砂带磨削区域上热源分布规律,建立了恒压砂带磨削的有限元热学模型,分析了磨削过程中的热现象,并进行了磨削温度的实验验证。结果表明,磨削热大部分集中于中间较宽的接触区域,单点磨削温度前期升温速度较快,而后期阶段降温速度则较为缓慢,磨削区面积较大时,磨削热分布较为平均。恒压砂带磨削实验采用热电偶露头埋设和浅埋设2种测温方式,分别测量了磨削区表面磨削温度和表层磨削温度,实验结果和模拟结果基本吻合,因此,所建立的恒压砂带磨削的有限元热学模型是有效的。

扁平型永磁直线同步电机热学模型及实验研究

永磁直线同步电机的发热严重影响电机的正常运行,准确计算温度场将为设计和控制电机提供必要的理论依据。建立了扁平型直线电机温度场的三维有限元模型。在直线电机变速往复运行时,先计算出电机的平均有效电流,在此基础上,计算出了直线电机的发热量。确定了直线电机各个表面的换热系数,利用ANSYS软件模拟出了直线电机的热态特性。最后,对空载工况下直线电机的热态特性进行了实验研究,并对实验结果进行了分析处理。实验表明,仿真结果和实验结果具有比较好的一致性,建立的直线电机温度场模型可以准确地计算电机的温度分布。

法兰密封中螺栓与螺栓孔的传热学模型建立

建立法兰密封中螺栓与螺栓孔的传热学模型,将辐射换热、对流换热、导热转化为螺栓与螺栓孔间空气层的当量导热,计算了不同规格螺栓在不同温度下的当量导热系数,结果表明:对所有规格的螺栓,空气层的对流换热可以完全忽略;当量导热系数随温度变化是近似线性变化的;导热是主要热传递方式,辐射换热总体比例不超过35%。

石墨化电炉传热学模型研究

在分析了炉子电热特性的基础上建立了石墨化炉传热数学模型。应用传热学知识,得到炉内导热方程式,并利用数理方程和傅立叶级数代换,推导出炉内温度分布方程式,并借助于计算机绘制出相关要素的变化曲线。通过分析该变化曲线,对石墨化炉供电制度提出了合理建议。

有机聚合物热光器件的热学模型

有机聚合物热光型光波导器件是具有重要应用意义的集成光学器件。本文针对器件中温度场特性在器件性能优化方面的重要性 ,根据热传导理论 ,建立了器件的热学模型。文中首先给出了热传导学的基本理论 ,基于此给出了器件热学模型的分析与建立。此项工作将为器件的计算机辅助设计打下基础。

一种精确的同轴封装DFB激光器组件的热学模型

基于有限元方法(FEM)建立了精确的同轴封装无致冷分布反馈布拉格(DFB)激光器发射组件(TOSA)的热分析模型。对TOSA的热场分布和结温进行模拟和分析,并通过实验验证热学模型的正确性。利用极窄脉冲法测量TOSA的峰值波长随壳温的变化,拟合了壳温与波长的定量关系式。通过实测得到激光器的结温、晶体管形(TO)封装管壳的壳温与热功耗的关系曲线,并同时对不同热功耗下的激光器结温和TO封装管壳的壳温进行模拟,FEM模拟的结果与实测结果十分吻合。根据实测的温度梯度求得激光器组件在不同环境温度下的热阻。所建立的热学模型具有较高的精确性,可以用于TOSA及光收发模块的散热设计。

高压全膜电力电容器热学数值模拟及实验研究

在设计高压电容器单元时,为了防止温度过高而引起薄膜电容鼓胀、击穿乃至爆炸等危险情况,有必要对其温升进行计算和校核。针对变电站补偿无功所使用的高压全膜电容器组,根据其几何结构与材料参数,设计一种包括热仿真边界条件的热学仿真模型,使用基于有限元方法的瞬态热仿真软件模块进行求解,得到电容器在热稳定状态下的整体温度云图;同时根据仿真结果,进一步分析3台电力电容器共同工作时的温度场分布;最后通过实验验证,研究对比电容器在额定工况下的内外部温度云图。仿真结果表明:电容器外部温度由头部至尾部呈上升后逐渐下降趋势,离底部约三分之一处温度最高,外壳底部温度略高于顶部;3台电容器同时工作时,外壳最高温度高出单台工作下外壁最高温度1.79℃。仿真与实验结果对比证明了建模方法的有效性。

FDM工艺过程中丝材的粘结机理与热学分析

分析了熔融堆积成形(FDM)工艺中挤出丝材的温度随时间、路径的变化规律,通过对丝材物理模型的合理假设,建立了挤出丝材温度场的数学模型,并根据Stratasys商用机FDM2000所使用的ABS-P400丝材的热学参数,结合聚合物的粘结机理,验证了模型的合理性.

扬声器热传递非线性模型

传统的扬声器热流建模是用一个等效电路来表示的,它是由两个不同时间常数的RC电路串联,并假定集总元件的参数与信号幅值无关。对于强迫空气对流冷却方式,这一简单的模型却不适用,而当音圈速度(或磁间隙中的空气速度)很高时,强迫对流冷却却是行之有效的的散热机理。考虑到电-力与热学机理之间的非线性相互作用,提出了一个大信号热学模型。该模型及其参数可以在实例单元上进行实际测量加以验证,还对热流的主要路径加以确定,并讨论了提高扬声器单元功率承受能力的方法。

厂拌热再生系统中循环热风烘干筒传热学分析

通过对厂拌热再生系统中热风烘干筒的传热学简化模型进行分析计算,研究了各种因素对传热效果的影响,提出了改善烘干加热柔和性、降低旧料沥青老化、减少有害废气排放的措施,为厂拌热再生设备的设计提供参考。

加热炉供热系统优化的数学模型研究

本文首先建立了加热炉内钢坯加热过程的数学模型，根据变化的轧制生产情况，即可得出钢坯的准确温度分布，通过建立在给定条件下尽可能地提高加热质量、降低燃耗和钢坯氧化烧损的优化加热模型和加热炉区域热平衡模型，结合钢坯加热过程数学模型，应明分割技术采用FORTRAN编程计算出了加热炉最佳供热的Q－P模型。在现场实验数据的基础上，结合操作经验与理论计算，制定相应的待轧策略．这些研究结果可进一步用于加热炉的计算机控制系统的开发。

基于传热学与数学规划的炉温曲线优化研究

本文在数据给定的情况下针对炉温曲线变化进行了相关研究,利用建立传热学模型,计算出对炉温曲线的最优指标值。首先在设定数据及在设定条件下的炉温曲线数据给定的情况下,计算求解温度分布和电路板焊接区域中心的温度。其次分析回焊炉的工作原理,可知回焊炉主要是以热传递和热对流传递能量,对此根据传热学的傅里叶实验定律和能量守恒定律,建立SMT炉温控制系统的传热学模型,将回焊炉的设定数据转化为传送带上的温度分布曲线,最后通过与电路板加工时温度变化的曲线对应,找出时间与电路板温度变化的规律,使用隐式向后差分求解该传热学模型的偏微分方程组,应用前述规律对电路板焊接区域中心的温度进行逆向求解。

广义热弹模型的热力学基础与瞬态响应

微纳科技的快速发展与超短脉冲激光技术的广泛运用,对描述微纳尺度超快热冲击的广义热传导及其热弹耦合理论提出迫切需求.基于拓展热力学原理,本文建立了考虑热传导双相滞后效应和高阶热流率的广义热弹耦合理论.类比于力学领域黏弹性本构关系的串联、并联模型,并受Green-Naghdi (GN)广义热传导模型启发,本文提出了热学“弹性”单元和“黏性”单元模型,并采用串联、并联方法实现了Cattaneo-Vernotte (CV)、GN、双相滞后(DPL)和Moore-Gibson-Thompson (MGT)热传导模型的重构.理论推导进一步表明,本文新建模型对应于热学Burgers模型,并得到了新模型中各相位滞后中松弛时间之间的比例关系.运用拉普拉斯变换方法,研究了一维结构受边界热冲击和移动热源作用下的瞬态响应,计算结果表明:新模型克服了热波速度无限大的悖论;仅有边界热冲击载荷时,新模型得到的响应结果均较大,响应范围最小;相比于无热源作用情形,受移动热源作用时,新模型会产生更大的峰值响应.新模型与经典弹性理论耦合构建了广义热弹性理论,运用该理论,可以清晰观察到在热波和弹性波波前的应力突变.理论方面,本文推动了拓展热力学与连续介质力学的结合,对于远离平衡态极端力学基础理论问题的研究具有启发意义;应用方面,本文研究结果可为激光等移动热源作用下材料的瞬态响应分析提供理论基础和数值方法.

基于随机激励的油气悬挂温升现象研究

对减振装置工作时普遍存在的温升现象,运用热学理论开展系统研究。建立油气弹簧和悬挂的热学物理模型,运用三角级数法推导路面时域随机激励和油气弹簧瞬时速度方程式,根据空气绕流缸体的特点给出相关对流换热系数表达式。通过能量守恒原理和实际气体状态方程创建油气悬挂强迫对流时的热学数学模型,编程分析车体安装参数、路面等级以及空气流速度对油液温升的影响规律,得出的结论可以作为油气弹簧的设计参考。

沥青路面温度场的预估方法

为了快速、准确地获取沥青路面温度场变化,开展了温度场预估方法研究.首先借助有限元方法建立了沥青路面温度场计算模型;然后分析了大气温度、日太阳辐射量等气象因素对沥青面层温度场的影响规律,得到了路面最高温度与大气温度、日太阳辐射量之间的关系式,在此基础上建立了路面内部任一深度处最高温度与路面最高温度相关关系的图表和公式;最后依据沥青路面温度场的日变化特点,以余弦函数方式建立了路面内不同深度处随时间变化的温度函数模型,结果显示:温度场预估值与计算值误差控制在0.5℃之内,完全满足工程使用的要求.因此,利用该模型可实现白天时段的沥青路面温度场预估,通过简单程序即可快速实现,且具有较高的精度.

双涡圈涡旋压缩机背压孔的研究

提出了双涡圈压缩机背压孔开设的原则,并建立了双涡旋背压孔的热力学模型和传热学模型;在今后设计研发具有双涡旋的涡旋压缩机的背压孔的开设提供了依据。

一种温度间接测定法

本文针对一些工程需要 ,提出了一种温度间接测定法 ,并阐述了该方法的原理和模型。通过实验 ,验证了该法的可行性和可靠性 。

超光滑光学基片表面激光清洗机理与技术

分析了激光清洗技术在清洗超光滑光学基片表面应用中的难点和可行性，并利用Nd：YAG脉冲激光器对超光滑光学玻璃表面进行了激光清洗实验，实验结果表明了激光清洗技术在清洗超光滑光学基片方面非常有效。在此基础上建立了激光清洗的热学模型，结合气泡成长动力学和流体力学理论，分析了超光滑光学基片表面激光清洗的机理，量化了作用于杂质微粒上的去除力。

重油加氢反应器八角垫动态密封失效有限元分析

采用有限元方法 ,建立了在高温条件下的法兰八角垫联接的三维力学 -热传导耦合的计算模型 ,并对其动态密封性能等进行了分析。计算结果和实测数据较为吻合 ,表明数值模拟较好地反映了法兰联接的动态密封特点。对高温动态密封失效的机理进行分析 ,在此基础上提出了防止泄漏的基本措施。

多晶硅铸锭炉的三维热场分析

以GT Solar公司DSS^(TM)450型多晶硅铸锭炉为例,建立了铸锭炉热场的三维热学模型,由此计算并获得了炉内的三维热场分布,发现热场呈三维分布,而不是简单的二维轴对称分布;比较了4种不同功率分配方案的热场分布,发现提高顶部加热器的功率配比对温度不均匀性有一定的改善,但却会使加热效率大大下降;对冷却板内的温度分布也进行了数值模拟,发现支撑柱对热场有重要影响。