非稳态导热问题分析解特征函数正交性的讨论

非稳态导热问题分析解是传热学中十分重要的内容之一,多数传热学教材对特征函数正交性的论述较为简略,影响了对求解过程的理解.本文以大平板非稳态导热问题分析解求解过程为例,重点讨论了特征函数正交性的含义、特征函数正交性的证明以及特征函数正交性的应用,给出了保持求解过程连贯、帮助学生理解的教学建议,为非稳态导热问题分析解及其数学解析过程的教学提供了参考.

基于双层非稳态导热过程的井筒温度场半解析模型

在油气井酸化、压裂增产施工中,温度控制着入井工作液的流变性和酸岩反应速度,是影响裂缝几何形态、酸蚀导流能力和措施后产能的重要因素。但目前的井筒温度场模型还缺乏对非稳态过程的严密推导和精确描述。为此,首先在物性分析的基础上,建立了轴向上离散、径向上解析的双层非稳态导热井筒温度场半解析模型,并通过拉普拉斯变换和Stehfest数值反演方法进行了求解;其次,分析了不同水泥环导热过程处理方法对井筒温度分布的影响,认为假设水泥环具有稳态热阻,模拟输出的误差过大且难以修正;最后,对地层和施工参数进行了敏感性分析,认为岩性、施工排量和注入温度变化对井筒温度分布具有显著的影响,而油管腐蚀的影响则可以忽略。现场实际应用效果表明,该数学模型精度较高,模拟结果与监测结果吻合良好。该成果对于提高单井酸化压裂成功率、增加措施后的产能和油气田采收率具有重要意义。

非稳态导热问题有限体积法

为了研究非稳态导热问题中的常用有限体积方案(FVM1)和新提出的有限体积方案(FVM2)的精度差异问题,采用理论推导和实例验证的方法,建立基于有限体积法原理的热平衡积分方程,利用矩形网格进行离散化,建立了平面非稳态热传导问题有限体积法数学模型,推导出与有限单元法(FEM)方案相类似的线性方程组,对比分析所建立的各个方程组中参数的差异.研究结果表明:方案FVM2与FEM精度相同,为较优方案.最后结合一个典型实例,用VB编制了数值计算软件,对比分析这两种方案,验证了上述结果.该结果对工程计算数值模拟有一定的参考价值.

周期性变化边界条件下窑墙非稳态导热的数值模拟

本文采用简谐波处理周期性变化边界条件的方法，探讨了一维非稳态导热问题的数值计算问题，并给出了两种间歇窑窑墙传热过程的计算示例；计算结果表明，对周期性变化的传热过程，采用这种数值分析方法是适宜的。此外，本文还针对目前非稳态导热蓄热能力计算方法存在的不足之处，提出了一种新的计算周期性非稳态导热过程中窑墙蓄热能力的方法。

复合球体非稳态导热的理论解及实例分析

针对二层复合球体在第三类边界条件下的导热微分方程进行了分析求解.以法国Cristopia公司的C.00型蓄冷冰球为例,对温度函数进行求解,分析了温度函数中特征值、指数值的变化规律.当水分别处于固态和液态时,画出了3个典型时刻冰和水的温度曲线.结果表明,在相同的表面传热条件下,冰和水的最外层几乎同时达到0℃.冰内温度变化比水内变化更剧烈,水开始结冰比冰开始融化需要更长的时间.提供的理论解可用于对相关导热问题的求解,以及为近似解或数值解的准确性提供检验标准.

一种求解复合圆筒壁非稳态导热问题的新方法

为了求解复合材料内的温度分布,根据导热基本规律,建立了复合圆筒壁导热问题的数学模型。采用Laplace变换和Stehfest数值反演技术对拉氏变换进行多次迭代反演,求得温度分布的近似解。设计了复合圆筒壁温度测试实验装置。复合圆筒壁的非稳态测温装置的测试结果与利用高温四参数测试仪对注汽井的现场测试结果吻合良好,说明该解法的计算结果精度高,适用于不同的初边值条件或含内热源的导热问题,可应用于具体工程问题的分析计算。

试算法在多维非稳态导热问题中的应用

试算法是工程计算中常用的方法。以传热学中常见的多维非稳态导热问题为对象,介绍了该类问题的主要求解方法,如分析解法,集总参数法,实用计算法等,并采用近似拟合的实用计算法和试算法对该类问题的一实例进行计算,给出了应用试算法求解该类问题的框图。阐明了试算法在该类问题求解中的意义,便于理解问题寻找求解思路,并可以与其他方法相结合,特别是随着计算机技术的高速发展,试算法的优势更加突出。

基于非稳态导热乘积法的松散煤体导温系数测温系统的设计

文章介绍了一种基于非稳态导热乘积法的松散煤体导温系数测试方法,设计了松散煤体导温系数测试系统,介绍了该系统的工作原理、组成结构、处理软件的设计。最后对系统进行了误差分析。该系统实现了计算机自动采集和处理数据,解决了实验装置热流损失对测量误差影响过大的问题,满足了测试要求。

玻璃化状态下胎面胶粒和胶粉非稳态导热的分析与计算

玻璃化状态下胎面胶粒和胶粉非稳态导热的分析与计算梁世彬，方曜奇，刘润杰，朱彻（大连理工大学气液制冷研究推广中心大连１１６０１２）关键词胎面胶粒，非稳态导热，玻璃化温度１前言废旧轮胎的回收与利用一直是国内外关注的重要环境保护问题。利用空气膨胀制冷技术在...

基于Simulink的多集总热容系统非稳态导热的模拟及分析

以Simulink为平台,对简单的多集总热容系统的非稳态导热进行了不同条件下的定量分析,并得出了满意的数值结果,符合相应条件下的理论定性分析结论,由于Simulink的模型化图形输入,使得模拟过程更形象,具有一定的研究和实用价值.

基于二维非稳态导热模型的蓄热式加热炉炉长研究

实现了一个钢坯加热二维非稳态导热模型,并基于该模型对蓄热式加热炉的设计特别是有效炉长的确定进行了研究。计算结果与工程数据的对比表明,计算结果是准确可靠的。该模型及由此给出的蓄热式加热炉参考炉长,对蓄热式炉的设计,特别是对确定蓄热式炉的炉长具有指导作用。

一维非稳态导热问题的红外热诊断方案

结合红外热诊断由表及里的诊断功能,以无限大平板为研究对象,建立了一维非稳态导热的反问题模型,并给出了该反问题同步分析的向后差分方法,确定了这类非稳态导热反问题的红外热诊断方案。

基于多维非稳态导热乘积法的粮粒热物性测定

采用恒温箱结合黄铜短圆柱试样盒形成恒温边界,保证在被测试样中形成多维度热流。运用非稳态导热乘积法结合参数估计法对粮食颗粒导热系数、比热容等进行反演计算。同时考虑在恒温箱上开孔影响恒温箱效果,以及增加试验操作难度,系统采用ZigBee无线数据采集模块实现信号采集与传输。通过对玉米颗粒及稻谷的热物性参数灵敏度分析,发现比热容灵敏度系数较低,针对此,测算系统首先估算出热导率和热扩散率,再对比热容估计结果进行修正。建立试验测试装置,对包括皖稻121在内的4种粮食进行热物性测算,结果与相关文献吻合,同时利用皖稻121的热物性测算结果,理论计算和数值仿真监测点温升随时间变化情况,结果表明,理论计算温升变化趋势与实测温升较为一致,进一步验证了参数估计值的准确性与可靠性。

四氧化二氮低温非稳态导热模型研究

四氧化二氮在低温条件下容易凝结为固体而对航天发射产生难以预见的影响,本文依据非稳态传热理论对低温环境中不同管径圆柱管道内的四氧化二氮导热情况进行了研究,建立了圆柱管道四氧化二氮低温非稳态导热模型,经验证与实际情况拟合较好。

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提出在0<Bi<∞条件下,非稳态导热平均温度集总参数分析方法。以无限大平板为例,建立了相应的瞬态温度分布表达式Θ=e-Bi(mFo+n),给出表面温度响应和中界面温度响应关系式,讨论平均温度所处的坐标点取值规律,在工程上以XΘ=0.57处的温度作为整个平板的平均温度已足够准确。应用提出的平均温度瞬态响应关系式求解实际非稳态导热问题,比通用的Heisler图解法更为简洁方便。

步长和差分格式对一维非稳态导热数值计算的影响

以一个一维非稳态导热问题为例 ,研究了不同的步长和差分格式对计算结果的影响。研究表明 :空间步长不能选得过大 ,否则会使得网格数较少 ,计算误差增加 ;空间步长一定时 ,计算结果随傅立叶数变化而波动 ,且波动幅度因空间步长的增加而加剧 ;空间步长较大时 ,从显式格式、Crank-N icolson格式到全隐格式的计算精确度逐渐变差。另外 ,显式格式计算结果的合理性较强依赖于傅立叶数的取值 ;Crank-Nicolson格式只在空间步长较大时 ,才显示出这种依赖性 ;

无限长圆柱非稳态导热平均温度坐标位置求解

无限长圆柱非稳态导热的计算除了传统的集总参数法和Heisler图解法以外,还有作者提出的拓展的集总参数法.应用这一方法可推导出0<Bi<∞范围内圆柱体无量纲平均温度随时间变化的表达式.无限长圆柱体进行非稳态导热时,各点的温度不同,且随时间变化,计算推导出整个圆柱体平均温度所对应的坐标点.在工程计算时,完全可以用该坐标位置的瞬时温度作为整个圆柱体的平均温度,提出了一个全新的求圆柱体平均温度的方法.

圆球物体非稳态导热平均温度集总参数法探讨

对于温度场随时间变化的非稳态导热问题,集总参数法是最简单的求解方法,但是这一方法只适用于Bi<1的条件.拓展传统的非稳态导热集总参数方法,提出在0<Bi<∞条件下,圆球物体非稳态导热平均温度集总参数分析方法,建立了平均温度瞬态响应关系式.讨论球体平均取值位置,并进行数值分析,给出了适于工程应用的辅助参数表,比通用的Heisler图解法更为简洁方便.

窑炉砌体非稳态导热时温度分布及蓄热量的计算

采用数值方法建立平壁多层窑炉砌体一维非稳态导热时窑炉砌体温度分布和砌体蓄热量的差分方程 ,并举例进行了计算。与常用的平均温度法的结果进行了比较 。

复合圆筒壁非稳态导热类问题的近似解法

建立了复合圆筒壁导热类问题的数学模型 ,采用Laplace变换和Stehfest数值反演技术对拉氏变换进行多次迭代反演 ,求得温度分布的近似解。室内复合圆筒壁的非稳态测温装置的测试结果验证了该解法的精度高 ,适用于不同的初边值条件或含内热源的导热问题 。