聚变堆偏滤器拓扑优化设计与稳态热分析

为了提高聚变堆偏滤器的冷却能力,以满足其高温服役性能需求,基于一体化增材制造技术,以换热量最大为设计目标,采用变密度法对偏滤器中的W/Cu模块进行拓扑优化设计和模型重构,并采用大型商用仿真软件对拓扑优化后的W/Cu模块进行有限元数值模拟及温度场、应力场计算。结果表明,在10 MW/m2稳态热流密度条件下,拓扑优化后W/Cu模块的最高温度降低了108.5℃,仅为512.3℃;W/Cu模块界面处的最大热应力下降了264.2 MPa,仅为486.5 MPa,说明应力分布得到明显改善;W/Cu模块的总变形和弹性应变均大幅减小。该拓扑优化结构的应用可大大提升聚变堆偏滤器实现低成本、高效率、高可靠性的一体化增材制造的可行性。

基于叠层稳态热测量技术的锂离子电池导热系数测量

锂离子电池作为电动汽车的主流动力源,其组件导热系数是计算热传导过程中导热量最重要的参数。针对现有测量锂离子电池组件导热系数方法测量时间长、测量误差大,样品制备复杂等现状,提出了一种基于红外测温原理叠层稳态热测量方法,该方法采用激光加热叠层表面,通过红外热像仪测量表面温升,完成测量平台的搭建。测量聚丙烯材料的导热系数表明,该方法能够准确测量固体材料的导热系数,且测量模型简单,测量速度快。采用非接触式的测量方法,测量误差小,为测量锂离子电池组件的导热系数提供了新的方法,具有较好的工程应用前景。

基于滚动状态轮胎温度场的稳态热分析

首先阐述了轮胎温升机理 ,即轮胎应力、应变与温度的关系 ,然后以试验数据为基础 ,分析了基于滚动状态轮胎稳态热状况 ,应用回归技术对试验数据进行了回归分析 ,建立了稳态时轮胎表面温升与工作条件 (速度、载荷、胎压及环境温度 )单因素变化回归方程 ,并分析了稳态时轮胎内部温度场分布 ;应用多元回归技术建立了轮胎表面稳态温度与工作条件多因素变化回归方程 ,并对其进行了F分布检验 ,表明所建回归方程可信度很高。回归方程可用于初步预测轮胎温升及指导轮胎设计 ,同时 。

某直升机齿轮传动系统的稳态热分析

以某直升机齿轮传动系统为研究对象，用热网络法建立了该传动系统的热平衡方程组；建立了热阻、功率损失、对流换热的计算模型；用自行编制的热分析程序计算了给定工况下的功率损失、对流换热系数和稳态温度场，为该传动系统的瞬态热分析提供了初始条件。

强激光稳态热晕效应的数值模拟研究

为了研究强激光在大气传输过程中产生的热晕效应,采用数值模拟的方法,对无风时稳态热晕效应的影响参数进行了求解,探讨了无风稳态热晕效应对轴上光强以及远场能量分布的影响。结果表明,无风稳态热晕效应存在时,随发射功率的增大,一定传输距离截面上的峰值功率密度先增大后减小;截面上的峰值光强随基模高斯光束的腰斑半径的增大而增大;随着传输距离的增大,截面上峰值光强在逐渐减小,能量在逐渐向周围扩展;在一定条件下,截面上的光强分布会呈现中心光强小于周围光强的“草帽型”分布。该结论对研究强激光在远场的辐照效应是有帮助的。

行星齿轮传动系统的稳态热分析

行星齿轮传动系统中 ,各零部件的本体温度和温度场的分布对系统的工作性能和可靠性有重要影响。以直升机的主传动系统中的行星齿轮系统为对象 ,建立了其发热模型和热传递模型 ,利用热网络分析法从而得到该系统的稳态温度分布 ,为行星齿轮传动系统的稳态热分析提供了一个有效的方法 。

减速器齿轮传动系统的稳态热分析及试验研究

以ZD－10减速器齿轮传动系统为研究对象，用热网络法建立了该传动系统的热平衡方程组，建立了热阻，功率损失，对流换热系数计算模型，计算了该传动系统在有润滑条件下的稳态温度场，并进行了相应的试验研究。这对于武装直升机传动系统生存能力的研究是十分有意义的。

渐开线直齿圆柱齿轮非稳态热弹流润滑分析

应用多重网格技术,不考虑轮齿表面粗糙度的影响,假设润滑剂为牛顿流体,考虑齿轮重合度对轮齿载荷的影响,根据实际轮齿载荷谱简化的轮齿载荷函数,求得了渐开线直齿圆柱齿轮非稳态热弹流润滑问题的完全数值解。结果表明,考虑油膜温升后,温度对轮齿啮入和啮出点的油膜厚度有显著影响。齿轮啮合过程中的最大油膜压力、最高油膜温升和轮齿间摩擦因数最大值都发生在啮合节点附近。在传动比大于1时,齿轮啮合过程中的最小油膜厚度通常在轮齿的初始啮入点。两轮齿间的油膜温升和摩擦因数受滑滚比、卷吸速度和载荷的影响。

渐开线直齿轮牛顿流体非稳态热弹流润滑分析

齿轮的非稳态弹流润滑问题由于啮合过程中滑滚比、曲率半径、卷吸速度和载荷变化范围较大,因此数值计算稳定性很差。而考虑热效应的齿轮非稳态弹流润滑问题,数值计算就更困难。本文应用多重网格技术,求得了齿轮牛顿流体润滑情况下,非稳态热弹流润滑问题的完全数值解。

航空发动机矢量喷管作动器伺服阀非稳态热分析

采用集总参数法,对航空发动机矢量喷管作动器伺服阀进行了非稳态热分析,建立了相应的数学模型,研究了环境温度、伺服阀初始温度和伺服阀焦耳热对伺服阀温度随时间的变化规律。结果表明:伺服阀的稳定温度只随环境温度和伺服阀焦耳热的增大而升高,与伺服阀初始温度无关。伺服阀超温时间随着初始温度、环境温度、伺服阀焦耳热的增大而缩短:环境温度为300℃,伺服阀焦耳热为0.08W时,初始温度从50℃到100℃,超温时间缩短20.6%。伺服阀焦耳热为0.08W,初始温度为70℃,环境温度从250℃上升400℃时,超温时间缩短了60.8%。环境温度为300℃,初始温度为122.6℃时,10W的伺服阀焦耳热相比0.08W,超温时间缩短了38.3%。

高速滚动汽车轮胎温度场的非稳态热分析

以试验数据为基础,分析了高速滚动轮胎温度场的非稳态热状况,应用最小二乘法对试验数据进行了拟合分析,建立了轮胎温升-时间历程关系式,并与理论计算公式作了对比,结果表明试验数据可靠;同时,分析了使用条件(速度、载荷、胎压及环境温度)对轮胎温升时间和大小的影响,结果表明,使用条件只影响轮胎温升大小,而不影响轮胎温升时间。用此方法建立了轮胎温降-时间历程关系式,分析了轮胎散热情况,分析表明温降时间也与使用条件无关。拟合关系式可用于初步预测轮胎温升及指导轮胎设计。

稳态热边界客机座舱实验平台搭建及实验验证

在一架暴露于室外环境的全尺寸MD-82型飞机上建立了一个客机座舱实验平台,用来验证数值模拟模型的准确性和研究座舱气流组织。为了获得机舱稳态热边界条件,在飞机外表面铺设闭孔海绵保温材料,并通过地面空调机组向座舱内提供恒温空调送风,辅以模拟真人发热的假人模型。采用一套热电偶系统测量热边界条件,并建立了一维非稳态导热数值计算模型,对夏季室外条件下平台热边界进行预测。实测和数值模拟结果都证明,每一个实验日内座舱内壁面的热边界温度值波动都小于±0.25℃;但不同月份间壁面温度的变化值超过±1℃。因此需合理安排夏季实验日程,以避免室外高温导致的实验误差。

GaAs场效应微波功率器件稳态热场分析的等效结构模型

提出了用于计算ＧａＡｓ场效应微波功率器件峰值沟道温度的等效结构模型．其中底座与芯片等截面的等效厚度处理和多胞单胞化处理，使计算工作量下降约二个数量级．计算的峰值沟道温度与修正（包括了胞内热场分布影响、胞间热场分布影响和瞬态冷却过程影响）后的电学法测量值的差别约为３℃．

ANSYS在低压电器触头电接触稳态热分析中的应用

要保证低压电器可靠工作,对其接触单元进行热分析非常重要;有限元分析软件ANSYS融结构、热、流体、电磁、声学分析于一体,利用其对触头的温度场模型进行传热分析,可以直观看出整个低压电器触头系统的稳态热分布情况,而且结合结果处理模块,可以进行准确的数据分析,有着传统电接触热分析所无法比拟的优点。本文通过使用ANSYS分析低压电器触头电接触稳态过程的温度场分布,来阐明其在温度分析中的应用。

模拟器件稳态热场正确性的判断方法

对稳态热场 ,二个水平剖面 A和 B所夹的薄层上的温差必须严格等于本文提出的平均值定理的计算值 .当芯片、基片和底座的截面大小一样时 ,可以直接根据平均值定理计算出芯片、基片和底座的每一水平剖面上的平均温度 ,通常可以手工完成 ;当芯片、基片和底座的截面大小不一样时 ,可以通过数据合成根据平均值定理计算出芯片、基片和底座的每一水平剖面上的平均温度 .如果计算中有的参数如沟道长度不十分清楚时 ,应作模拟了解该参数对热斑温度的影响 ,必要时对该参数进一步了解以保证模拟精度 .

计算多芯片多基片模块稳态热场的层次模型

提出的层次模型将包括多芯片多基片模块的复杂热场模拟 ,分解为有确定耦合关系的形状简单的层次单元的热场计算 ,通过迭代将分区计算结果连成模块的热场 .在计算一个层次单元 (芯片、基片或底座 )的热场时 ,将其所在的层次单元 (母层次单元 )的上表面温度 ,作为该层次单元下表面的边界条件 ,而把它上表面上的层次单元 (子层次单元 )的下表面的向下热流作为置于它上表面的等效热源 .通过芯片→基片→底座→基片→芯片→基片…的几轮迭代就可收敛到正确值 .提出的层次单元间的耦合强度 (即每轮计算中 ,母层次单元上表面的温度改变不是全部 ,而是部分用于更新其子层次单元的下表面的边界条件 )保证了所有情况下的迭代收敛 .层次模型算法不仅速度数量级地高于普通的模块一体计算 ,而且热场与产生它的热源关系清楚 ,便于指导模块设计 .计算与测量在实验误差 ( 5℃ )

自润滑关节轴承稳态热分析

提出新的轴承稳态热分析方法,将连续进行长时间的旋转或摆动等周期性运动的轴承系统瞬态问题简化为稳态问题,提高轴承系统的热分析效率。利用该分析方法对自摆动工况下的润滑关节轴承进行稳态热分析,并将模拟分析结果与试验测量结果进行比较。比较结果表明,有限元结果与试验结果吻合,证明该稳态热分析方法的合理性。

稳态热晕对激光束大气传输特性的影响

利用稳态热晕条件下的高斯光束的光强分布模型,数值分析了无风和有风两种情况下稳态热晕效应引起的光束畸变。在无风情况下,分析了热晕对不同传输距离、不同初始功率的激光束能量分布的影响;在有风情况下,分析了热晕对近场和远场激光束的影响,分析了不同横向风速对光束畸变的影响。

液下硫磺泵轴承冷却系统稳态热分析

为控制液下硫磺泵轴承润滑冷却系统的温升,对泵轴承的发热量进行研究。利用CFD软件对100HLD2-44型液下硫磺泵上轴承润滑冷却系统进行流-热耦合计算。计算结果表明,冷却水最佳进口流速为0.5 m/s时100HLD2-44型液下硫磺泵轴承外圈温度得到了很好的控制;轴承内圈温度高于外圈的温度,与冷却水流入端接触的轴承部分温度高于出口端温度;轴承各部分的温度均随熔融介质温度升高而升高,尤其是下轴承内圈温度增高最明显。

电器线圈稳态热计算的等效网络

电器线圈是典型发热元件之一。用网络分析的方法可以在考虑与线圈相关联零部件的发热及散热影响的条件下进行线圈的稳态热计算。本文分析了轴对称平行平面线圈热场的热传导方程.提出了考虑线圈内功率密度差异及等功率密度两种数学模型及相应的等效网络、计算流程。对两种电器实例的计算表明了本分析方法对计算电器线圈稳态发热的有效性。