高温复合隔热结构组成对其瞬态热特性的影响

建立多层复合隔热结构辐射-导热与相变换热模型,采用Monte Corlo方法模拟复合隔热结构内半透明介质的热辐射传递,有限体积法求解能量方程。分析比较了纤维隔热毡-金属膜复合结构、纤维隔热毡-纤维增强气凝胶材料-金属膜复合结构、纤维隔热毡-纤维增强气凝胶材料-相变隔热材料-金属膜复合结构等三类典型复合隔热结构的瞬态换热特性,研究表明不同的复合隔热结构组成其热特性差异显著,为复合隔热结构的设计、优化提供了指导思路。

热容型大功率半导体激光器瞬态热特性

为研究热容型大功率半导体激光器在低环境温度、高瞬时功率、长工作间歇时间条件下的应用,建立三维瞬态热传导模型,通过有限元法计算得出热沉三维尺寸对半导体激光器瞬态热特性的影响。选取尺寸为26.6 mm×11.5 mm×4 mm的热沉进行热容型半导体激光器的封装测试,获得其在-20℃和-30℃环境温度下连续工作3.5 s过程中有源区温度随时间的变化曲线,并与数值计算的结果进行对比。结果表明,两者在误差范围内能够很好地吻合。

单一压力容器镍氢电池瞬态热特性的建模仿真

针对实际空间用单一压力容器镍氢电池的传热特点,从传热学角度对单一压力容器镍氢电池电堆和整个电池分别建立瞬态热分析的数学物理仿真模型,采用有限差分法求解,并与电池表面实际测量温度进行对比分析验证模型的有效性。电池的温度分布分析表明极堆处温度较高且温度分布均匀,对电池极堆处的模拟处理,可假定其为一各向异性的整体来处理;电池上下半球顶点的温度较低,最大温差出现在电池放电过程的后期,该温差可作为电池的热控制的主要监控参数。

IGBT模块的瞬态热特性及其退化研究

绝缘栅双极型晶体管(IGBT)模块在工作过程中由于电流、热量和应力的冲击,各层材料会不断退化,通过建立阻容热网络可以得到模块的整体退化参数。首先对瞬态过程降温与升温过程热量传递进行理论推导,比较其优劣性。然后通过对各阶网络模型进行对比,在不失精度的情况下,选用最简模型。最后对老化过程中的模块进行退化分析。

考虑热-变形耦合的主轴-轴承系统瞬态热特性分析

为了更准确地预测主轴-轴承系统的温度场并实时监测关键零部件的温升情况,建立了考虑热-变形耦合的轴系瞬态热网络模型。根据热弹性力学理论,推导出主轴-轴承系统在装配应力、离心应力和热应力综合作用下的径向复合变形方程,基于热网络法优选试验轴系关键部件作为温度节点,综合考虑润滑剂黏温效应及轴系径向复合应力与变形,实时修正轴系热源、热边界条件等特性参数,实现了温度场与变形的耦合分析。通过编程求解获得了不同条件下轴承的瞬态温升曲线及轴系关键热参数的瞬态特性,结果表明,主轴转速越高,轴系热平衡温度越高,平衡时间越短;迭代步长的选取只影响温升曲线的收敛时间,不影响稳态温度值。与试验数据的对比结果表明,使用该瞬态热网络模型预测轴系温度场可显著降低计算误差。

隧道再生大功率半导体激光器瞬态热特性研究

讨论了隧道再生大功率半导体激光器内部的热源分布 ,利用有限元方法模拟计算了其在脉冲工作下的二维瞬态热分布 ,同时测量了不同时刻波长的漂移量并换算为温升值 ,与计算结果进行了比较 ,二者基本吻合。模拟结果还表明靠近衬底的有源区温度略高于靠近热沉的有源区温度 ;用金刚石 铜热沉替换铜热沉 ,还可以很好地降低器件内部温升 。

锂离子电池放电过程瞬态生热特性分析

为探索纯电动汽车用锂离子电池在放电过程中的瞬态热特性,通过试验测试得到不同温度下的内阻和不同放电倍率下的温升曲线,计算出不同放电倍率下的瞬时生热率;根据0.5C放电倍率下的瞬时生热率和内阻生热率,求出熵热(可逆反应热)系数变化曲线,分析锂离子电池熵热特性对瞬态生热特性的影响。分析结果表明:锂离子电池的瞬态热特性主要受电池内阻热和熵热(可逆反应热)的瞬态特性影响;熵热是影响电池放电过程中温度波动的主要因素,在放电中期会出现由相变反应引起的吸热现象;在小倍率放电过程中,熵热对电池温度场的影响大于内阻热,而在大倍率中则相反。通过分析,可以为电池瞬态生热模型的建立与完善提供依据。

高速电主轴瞬态温度场分析与测试

研究数控机床主轴温度优化控制问题,高速电主轴系统热变形影响机床加工精度。由于高速电主轴是一个复杂的非线性系统,对温度优化控制较困难。为精确了解高速电主轴系统瞬态温度场分布,采用MSC.Marc软件接触热阻,以多体接触的方式,对电主轴系统不同转速工况下进行有限元仿真分析,并通过现场验证仿真结果。结果表明,系统温度场分布不均,冷却水将系统分成高、低温区域;定子温度随转速非线性变化,转速3000rpm以上温度增长较快。以分析和测量结果为基础,利用冷却水降温。根据定子发热量随转速的变化规律,实时进行控制。测试结果证明,对高速机床温度测量精度效果好,为设计提供了依据。

进给系统成对安装的角接触球轴承热分析

考虑轴承的离心力、陀螺力矩等因素建立滚珠的动载荷平衡模型,利用牛顿-拉弗逊法求解.然后对轴承、丝杠轴、轴承座取温度节点,考虑轴承热节点之间的接触热阻并利用轴承内部温度变化结合润滑剂的黏温效应实时修正轴系热源发热量、热边界条件等特性参数,建立机床进给轴承系统成对安装角接触球轴承的瞬态热网络模型.利用差分矩阵结合Matlab软件数值求解预测出不同进给速度下轴承座表面等重要节点的瞬态温升曲线,分析不同转速下轴系温度场的变化.并对不同进给速度下的轴系安排实际工况下的试验验证,证明了预测模型的有效性.

模块化压水堆非能动余热排出系统运行特性分析研究

针对初步设计的非能动余热排出系统方案并结合模块化反应堆的结构和运行特点,对非能动余热排出系统进行合理的控制体和节点划分并建立数学物理模型,采用数值迭代方法和通用热工水力分析程序,分析非能动余热排出系统的瞬态热工水力特性。结果表明,反应堆发生断电事故后,系统自然循环可以很快建立;在非能动余热排出过程中,换热器中二次侧始终为液相,没有发生流动不稳定;应急冷却器换热面积在一定范围内变化对系统余热排出能力没有显著影响。