平面相变热传导问题等效热容法的有限元解

用有限元法计算带相变的平面热传导问题 .应用单元相变发生的热焓判据 ,使程序能够自启动 ,不必给出单元初始状态输入数据 .相界面位置计算按线性插值处理 ,使程序有较高的计算效率 .算例表明 ,等效热容法的有限元程序热焓判据合理 ,相界面位置计算准确 ,并能成功地处理相变焓 。

基于等效热容法和焓法的相变传热数值分析

在相变温控装置性能分析问题的研究中,等效热容法和焓法是两种处理相变问题的方法。采用上述两种方法在ANSYS13.0中建立了相变传热模型,对一种含有金属相变材料的温控装置进行相变传热有限元分析,并在不同相变半径下分别应用这两种模型求解相变传热问题。最后对计算结果进行比较。结果表明,采用相同的相变半径时,等效热容法与焓法可得到较一致的仿真结果,但焓法具有较高的计算效率;同时,结果还表明采用两种方法的求解模型的时间随着相变半径的增加而缩短。

基于Sigmoid函数光滑化的等效热容和有限元法求解相变传热问题

为避免等效热容法中因等效热容函数阶跃变化对计算精度的影响,提出了一个基于Sigmoid函数的光滑焓函数,通过焓对温度的导数,可得到光滑和连续的等效热容函数,并结合有限元法与有限差分法建立了求解相变传热问题的数值模型.通过数值算例,对所提方法进行了验证,探讨了有限元网格密度、热容阵的数值积分格式以及Sigmoid函数相关参数对计算结果的影响,与解析解及以往的平均化方法相比,结果令人满意.

铸件凝固潜热的处理方法与应用研究

通过温度回升法与等效热容法的结合,提出了一种能够处理铸件凝固潜热释放问题的方法,它可适用于任意结晶温度区间,且计算效率很高。以生产厂铸件为研究对象,将此处理方法应用于预测铸件凝固时的温度分布,结果表明,计算值与实测值相符。

燃料棒相变导热模型开发与污垢传热恶化应用

污垢材料在堆芯中迁移和沉积,在包壳表面附着有可能引起传热恶化甚至出现燃料棒局部熔化现象。国内自主开发的压水堆燃料棒分析程序BIRCH暂未考虑潜热,保守假定芯块温度超过熔点3 K完全熔化,导致计算得到的芯块熔化份额非常接近放射物质释放超标验收准则,且存在陡边效应。为解决程序计算过于保守问题,本文采用固定网格等效热容法开发了燃料棒熔化相变导热模型。相比于焓方法,等效热容法仅需对热容进行特殊处理,对整体程序代码改动较小。但传统等效热容法在跨越相变区时易出现数值不稳定性问题,导致计算结果出错。本文首先对等效热容法数值不稳定性产生的原因进行分析,同时基于能量守恒原则建立预测-修正相变求解算法,改进现有等效热容法,并采用不同边界条件解析解、Stefan精确解和焓方法数值解对改进等效热容法进行验证。计算分析结果表明预测-修正相变算法可提升传统等效热容法计算稳定性,且与Stefan精确解数值误差在5%以内,将其应用到污垢传热恶化事故中可提升现有计算结果安全分析裕量。

采用泡沫复合相变材料的电子元件热控制单元数值仿真

将相变材料(PCM)应用于移动电子设备热控制单元(TCU)是一种极为理想的被动式热设计方案,但因PCM导热率低,TCU热性能较差,需强化PCM的导热以提高TCU的热性能。对填充泡沫复合相变材料(FCPCM)的TCU建立了二维数学模型,并对TCU的热性能进行了计算分析。其中,FCPCM的传热模型考虑了空穴的影响;PCM相变过程采用等效热容法求解。对填充FCPCM的TCU设计和加肋设计进行了比较分析,此外,还分析了泡沫孔隙率、热源功率以及泡沫骨架材料对TCU热性能的影响。结果表明,填充铝制FCPCM极大提高了TCU的热性能,可以很好地满足电子元件热控制设计要求。

激光照射下生物组织解冻过程的理论分析

将激光传输的七流模型和固液相变传热的等效热容法相结合 ,提出了激光照射下生物组织解冻过程的二维数值计算模型 .数值计算结果与有关分析解进行了比较 ,吻合良好 .最后 。

基于Na_2HPO_4·12H_2O相变储能热管理的储热过程研究

文章研究了水合盐相变储能材料Na_2HPO_4·12H_2O在发热器件热管理上的应用。在储热块的封装中,为了解决水合盐导热性能差的问题,将Na_2HPO_4·12H_2O填充在泡沫金属中以增强其换热;并采用不同厚度的铜片均热板对发热源的均热效果进行测试。通过测试在不同加热功率下均热板中心与边缘位置的温度,发现其温差随均热板厚度增大而减小。在6 W功率加热下,若使均热板温差不超过4℃,则均热板厚度应不小于0.5 mm;设定陶瓷片热点温度不超过70℃时,30 mm×30 mm×7 mm的储热块可以维持大概10 min。在非稳态储热过程的模拟中,由于Na_2HPO_4·12H_2O具有两个明显的相变区间,传统的考虑单相变点的模拟方法无法给出准确的温度响应,因此采用等效热容法考虑两个相变点进行了数值模拟,结果表明,低功率加热时,采用两个相变点的方法精度更高;而在高功率时,两种方法区别不大。