热阻热容算式在电缆、电热杆油井温度场模拟研究中的应用

研究了电缆及电热杆油井温度场分布。提出利用简便、易行的热阻热容算式取代传统使用的有限差分法来离散建立的数学模型。模拟研究中，综合考虑了热传导、对流换热、热辐射等传热方式，并根据现场实际情况将导热系数、液体密度、比热等热物性参数当作变量处理。结合油田矿场1口油井实例，模拟出了油井的温度分布，确定了蜡凝固点的位置，优选出了自控电缆的功率大小及下入深度。模拟结果和现场实测结果比较吻合。

一种柴油机热阻-热容的热管理模型

为提高柴油机的热管理水平,研究了柴油机部件之间热传递关系.采用流固耦合法和集总参数法,建立了一个柴油机的热阻-热容(RC)动态传热网络模型.该模型中各节点之间的热阻是关于柴油机部件的几何尺寸、材料属性和运行参数的函数,因此该热阻-热容模型可应用于其他相似的内燃机.以台架试验的柴油机为仿真对象,利用MATLAB中的龙格-库塔算法计算其传热模型的矩阵微分方程,预测了柴油机气缸套、气缸盖、活塞、冷却液、机油和废气的温度.为验证仿真结果,分别测量了柴油机的冷却液、机油和废气的温度,结果表明,仿真结果与实测数据变化趋势一致.

基于自产热和外传热的锂离子电池热学模型参数辨识方法

锂离子电池热学模型参数(热容和热阻)的准确辨识对电池热电耦合建模及状态参数估计至关重要。然而传统测量方法成本高且测试周期长,如何利用充放电工况结合产热和传热机理研究快速热参数辨识方法具有重要意义。以8A×h软包锂离子电池为研究对象,建立分布式热路模型;设计双向脉冲工况实验,采用自适应粒子群算法(APSO)进行辨识;同时采用其他工况进行验证,实验和仿真温度误差小于0.1℃。另外,将热容和热阻转换为比热容和导热系数,并与其他文献中同类电池的参数进行比对,量级接近。研究结果表明,该方法可以有效解决层叠式软包锂离子电池热学模型参数辨识难的问题,且简便易行、成本低。

集成智能楼宇的主动配电网建模及优化方法

提出一种集成智能楼宇灵活负荷的主动配电网建模及优化调度方法。首先,根据楼宇蓄热特性,基于热阻热容网络模型,构建考虑楼宇内部不同温度区域的智能建筑能耗预测模型;基于能耗预测模型,构建智能楼宇的暖通空调系统优化调控模型,通过在温度舒适度范围内对楼宇室温进行优化调节,实现对暖通空调系统的能耗管理;进一步为考虑智能楼宇在不同优化调度策略下对配电网络的经济性与安全性影响,通过引入楼宇集群负荷系数,提出考虑负荷系数的集成智能楼宇的主动配电网建模及优化调度方法;最后,以冬季制热场景为例,对暖通空调多种调控方式下的楼宇集群进行优化调度分析,之后进一步对比分析楼宇集群优化调度对于主动配电网的经济性与安全性影响。结果表明,所提方法在保证温度舒适度的前提下可充分发掘智能楼宇的需求响应潜力,在一定程度上降低智能楼宇的运行成本;同时,考虑楼宇集群负荷系数的集成智能楼宇的主动配电网优化可在保证楼宇集群运行经济性的同时,一定程度上降低系统网损以及改善电压质量,进一步提高配电网运行的经济性与安全性。

基于模型预测控制的智能楼宇用能灵活性调控策略

提出一种基于模型预测控制的智能楼宇用能灵活性调控策略。首先,根据楼宇蓄热特性,构建考虑楼宇内部不同制热区域的智能楼宇能耗预测模型,并将楼宇系统作为灵活可控单元集成到配电网中;然后基于模型预测控制方法,通过楼宇内部暖通空调系统在温度舒适度范围内对室温进行优化调节,实现楼宇系统的能耗灵活管理,降低楼宇运行成本;最后,在冬季制热场景下,对不同暖通空调控制方法下的楼宇集群进行优化调度分析,并对比分析了楼宇集群优化调度对于配电网运行状态的影响。结果表明,所提方法在保证温度舒适度的前提下可充分发掘智能楼宇的需求响应潜力,降低楼宇运行成本,同时可有效解决由可再生能源出力预测数据误差而导致的楼宇日前调控方案与实际运行场景偏差较大的问题,在预测不确定性环境下具有较强的鲁棒性。

热网络法概论

对应用于温度场分析的热网络方法进行了系统的介绍。介绍了热网络法的原理及其应用领域,总结了该方法在卫星、航空航天、建筑、油田等更多领域的应用成果,对基于热网络法的软件SINDA/FLUINT也进行了详细介绍。

考虑智能建筑特性的多微网端对端能量交易方法

针对当前分布式交易市场未充分考虑终端用户用能特性,且市场主体之间的博弈关系仍需进一步挖掘等问题,文中提出了考虑智能建筑特性的多微网端对端(P2P)能量交易方法。首先,以智能建筑作为终端负荷载体,提出了一种新的建筑热阻-热容热平衡模型,并构建了市场主体即微网的自治调度模型。其次,分别采用非合作博弈及主从博弈模型分析了P2P交易过程中卖方之间以及卖方与买方之间的博弈关系,完善了对P2P交易各环节博弈关系的分析。最后,通过构建实际算例,分析了终端用能特性对微网经济调度及P2P交易的影响,同时结合具体指标量化分析了P2P交易对微网运行带来的经济与技术效益,并分析了P2P交易对配电系统运行产生的影响。

套管式地埋管换热器传热模型研究

传热模型是套管式地埋管换热器设计和模拟的重要依据,现有套管式地埋管换热器传热模型存在精度低或计算时间较长的问题。提出了一种新的套管式地埋管换热器传热模型:采用热阻热容模型分析钻孔内的二维(径向和轴向)传热,采用无限柱热源模型分析钻孔外的一维(径向)传热。将该模型应用于一个分布式热响应测试,并将模拟结果与实验数据及其他模型结果进行了对比。结果显示,该模型的计算结果与实验结果吻合较好,所计算的短时间内的流体温度分布及进出口流体温度具有较高的精度。

相变平板可变热容热阻简化模型研究

针对相变平板的传热问题建立了一种可变热容热阻简化模型,对相变平板凝固、熔化过程的传热特性进行了模拟分析.以相变平板传热数值模型的计算结果为参考,进一步将简化模型计算结果与相变平板传热数值模型的求解结果进行对比分析,结果表明:在凝固或熔化过程中平板温度变化及热流变化与数值计算结果基本一致,其平均温度误差小于0.5℃,热流相对误差小于10%;相变平板可变热容热阻简化模型准确性很好,其计算效率远高于数值模型,在同一台计算机上简化模型的计算时长仅为数值模型的1%左右.

基于热路解析模型的海底电缆动态温度场计算与短时允许载流量评估

准确计算海底电缆动态温度场和短时允许载流量对保障海缆安全运行具有重要意义。针对现有的解析方法无法精确求解海底电缆动态温度场和短时允许载流量的问题,提出一种最优热路解析模型,将海底电缆的本体和埋设环境进行分层建模,推导出可以计算海底电缆外部环境等效热阻、热容的公式;然后采用热电类比法构建海底电缆本体和埋设环境的热路解析模型,并应用控制变量法确定热路解析模型的最优分层数和最优传热半径。最后,以某500 kV型号的交流海底电缆为例,对所提最优热路解析模型进行分析验证。计算结果表明:该最优热路解析模型具有较好的准确性和高效性;基于该模型对海底电缆的短时允许载流量进行评估,计算发现海底电缆短时允许最大载流量与海底电缆的初始稳态电流和过载时间有关。

低散热柴油机整机传热快速预测模型

为探究低散热柴油机在采取隔热措施前后缸内的传热过程及热量分布,本文基于热阻-热容动态传热网络模型及柴油机热力学模型的耦合计算开发了柴油机的传热预测算法,并设计了GUI人机交互界面软件。以某单缸柴油机为研究对象,采用该传热模型正确预测了单缸机工作过程中的缸内压力、部件壁面温度、热平衡等参数,并根据相应的隔热方案快速实现发动机隔热后的传热计算。该模型能够应用在低散热柴油机的开发设计阶段,对不同的隔热方案进行整机的传热预测,实现对隔热效果的预先了解。

汽包壁面温度仍真算法的编制

汽包壁面温度是电站锅炉运行时，尤其是锅炉启动和停运过程中需要严密监视的重要运行参数，它关系到锅炉的寿命和安全，一般要求汽包壁面上任何两点的温度差不超过４０℃，否则应延缓锅炉工况的变化过程。应用了传热学中的热阻－热容法，编制了电站锅炉汽包壁面温度的仿真算法，并且成功地应用在内蒙古电校３３０ＭＷ的仿真机上。叙述了汽包壁面温度的原理和编制过程。

太阳能集热器-内嵌管式相变顶板房间能效模拟分析

建筑节能与可再生能源利用是实现碳达峰碳中和的重要技术手段。太阳能集热器-内嵌管式相变顶板系统通过太阳能集热器吸收太阳辐射能量,相变材料储存能量以实现全天室内供暖,从而降低室内采暖能耗。本文建立了内嵌管式相变顶板的二阶可变热容热阻简化传热模型,建立太阳能集热器-内嵌管式相变顶板房间模拟平台,并对房间热特性与能耗特性进行模拟分析,进一步与常规系统进行比较。结果表明,典型日相变顶板房间室内空气温度相比于普通屋顶房间提升了10℃左右,能满足武汉地区冬季供暖需求。在整个供暖季,除极端天气外基本能满足供暖需求,在连续多日无太阳辐射或太阳辐射很小的时间段,可考虑简单的电加热或空气源热泵等措施进行热补充。

基于温差发电的光学器件自冷却系统

大功率光学器件如高压汞灯广泛应用于日常生活中。为了防止其冷却系统电路失效,同时降低能耗,本文提出基于温差发电的大功率光学器件零能耗自冷却系统,展示在高压汞灯上设计、仿真与优化自冷却系统的过程,并基于热容热阻方法构建了系统动态数值计算模型。结果表明,自冷却系统能实现更优的散热效果。此外,在模型仿真精度(偏差小于6%)验证的基础上,分析了热电模块关键参数对自冷却系统散热能力的影响,指出了系统优化方向。