干式车载牵引变压器绕组区域动态温度计算模型

干式车载牵引变压器质量轻、安全系数高,但其内部热场随运行环境及负荷状态频繁波动。为实现干式车载牵引变压器绕组动态温度的快速计算,基于热电类比原理搭建分布式动态热网络拓扑结构,并借助CFD模型开展仿真试验,探究运行参数和风道尺寸对散热性能的影响,提出风道出口温度计算方法;基于干式车载牵引变压器绕组温升试验平台,验证动态温度计算模型的有效性。结果表明:针对不同结构参数和时变运行场景,所建绕组动态温度计算模型均能准确获取绕组区域温度分布及动态变化情况,相比CFD数值仿真节省99%以上的时间成本,有助于干式车载牵引变压器热容量的合理规划和设计效率的进一步提高。

基于响应面模型的智能台架供风系统开发

为解决瞬态工况下,汽车主动进气格栅(AGS)开度及风扇转速实时调整,换热器进风量时刻改变,热管理测试台架风机无法实时为换热器提供精准瞬态供风这一问题,应用计算流体力学(CFD)仿真技术,分析了换热器进风量与车速、AGS开度及风扇转速之间的关系,并构建了数学模型,模型预测误差小于6.6%。将该模型置于CANOE设备中,与VN1640设备及风机系统连接,可实时采集车速、AGS开度及风扇转速CAN信号,计算换热器进风量,从而控制风机输出相应风量,实现了台架风机为换热器提供精准、实时供风这一目标。

用于农宅供暖的三角形太阳能空气集热器集热性能研究

用于农宅供暖的太阳能空气集热器均为平板型,通常安装于农宅南墙外侧,但农宅南墙除了门窗外,可用于安装集热器的面积有限,所以集热量也有限。为此,设计一种可安装在南、东、西墙的新型三角形太阳能集热器,以提高对太阳能资源的利用率。基于有限体积-能量法,建立了集热器的光学模型;联合光学模型,构建集热器的动态传热模型,并通过实验验证了模型的准确性;分析了集热器安装在农宅南、东、西墙的集热性能,并与传统贴墙安装平板太阳能空气集热器以及倾斜安装平板太阳能空气集热器进行了对比。结果发现,集热器安装在农宅东墙和西墙的集热量约为安装在南墙的60%和80%;三角形太阳能空气集热器安装在南墙的供暖季集热量比贴墙安装平板太阳能空气集热器高33.5%,比倾斜安装平板太阳能空气集热器高15.0%。

大气模型对高空气球运动特性和热特性的影响

气球放飞前的蒙皮温度和充气质量计算是保障气球安全的重要手段。以高空气球为研究对象,建立了高空气球的动力学模型和热平衡模型,对气球放飞后的运动特性和热特性模型进行了仿真研究。采用用四阶龙格-库塔格式计算了不同大气模型下气球上升过程的高度和氦气温度的变化曲线,分析了大气模型对高空气球载荷、氦气充气质量、驻空高度氦气温度昼夜变化、蒙皮温度分布以及蒙皮极值温差的影响,为完善高空气球运动特性和热特性分析提供了依据。

高空气球热力学模型与上升过程仿真分析

基于对高空气球热力学环境的分析,建立了热力学与动力学耦合的高空气球动力学模型;并采用该模型对某高空气球的上升与驻留过程进行仿真分析.结果表明:高空气球上升过程中内部氦气存在"超冷"现象,其中平流层区域"超冷"明显,氦气平均温差为-19K;由于"超冷",其上升速度曲线呈双"V"形变化;强太阳辐射与弱对流环境使驻留过程中氦气呈现"超热"现象,平衡时氦气平均温度比环境温度高39 K,球内氦气超压648.8 Pa.数值仿真的速度、平均温度变化规律与相关飞行试验数据相吻合,说明该仿真模型是有效的.

汽车空调风道改进及对乘员热舒适性影响分析

利用计算流体动力学软件Fluent,对汽车空调风道中的气流进行数值仿真,其结果与试验对比误差较小,并得出驾驶员侧出风口风量所占比例较小,从而致使驾驶员热舒适性较差。为改善这一现象,利用响应表面法,以空调风道中所加导流片的3个结构尺寸为设计变量,以驾驶员一侧的出风量比例和空调总出风量为优化目标对空调风道系统进行优化改进,并将改进后的空调系统应用于驾驶员热舒适性的分析。结果表明:改进后的汽车空调使驾驶员一侧的空调出风量比例由原来的44.9%提高至51.3%,驾驶员的热舒适性得到明显改善。

对流层平流层往返式平漂探空气球系统的动力热力过程理论分析与数值试验

往返式平漂探空观测是我国正在研究实施的一种新型探空观测方式,可有效提高观测效率和经济效益,对克服常规探空观测缺陷、改善数值预报质量具有重要的意义。本文针对平漂探空上升和平漂阶段的热力、动力过程特点及其主要影响因子,构建了平漂探空系统的热动力理论模型,并结合实际观测试验进一步分析验证了理论模型的可靠性。研究结果对往返平漂式探空系统的设计和完善具有重要的理论支撑和实用价值。

系留气球脱系状态动力学和热特性仿真研究

针对系留气球缆绳因严重损伤或遭遇强风而断裂的极端情况,建立了系留气球脱系后升空的动力学和热力学模型,并设计出了仿真软件.运用该仿真软件对系留气球脱系状态下的动力学特性和热特性进行了仿真研究,获得了阻力系数、脱系瞬间净浮力和阀门特性对气球下降速度和气囊超压的影响关系.结果表明:下降速度的主要影响因素是阻力系数,脱系瞬间净浮力和阀门特性对下降速度的影响有限;气囊超压的主要影响因素是阻力系数、脱系瞬间净浮力和阀门特性.

卧式陈列柜风幕热卷吸系数的关联式模型

通过无量纲变换,表明陈列柜风幕的热卷吸系数与4个无量纲量有关,即反映风幕送风影响因素的雷诺数、反映环境影响因素的理查逊数、反映风幕结构影响因素的2个无量纲数.在计算流体力学模拟计算结果的基础上,建立了卧式陈列柜风幕热卷吸系数的关联式模型,并将关联式模型计算所得热卷吸系数与其实测值进行对比.结果表明,采用关联式模型计算所得卧式陈列柜风幕的热卷吸系数的可靠性较好,计算结果与相应的实验测试结果之间的最大偏差和平均偏差分别为11.7%和-0.6%.

某空调系统积尘伴生微生物的热处理特性及失活动力学模型

以空调系统积尘伴生微生物为研究对象,考察了微生物在不同温度和热处理时间条件下的存活状况。研究结果表明,50℃以上10min的热处理能够显著降低空调积尘中微生物的含量。通过Origin软件的数据拟合,建立了空调系统微生物在不同温度条件下的失活动力学模型,该模型为空调系统微生物污染研究提供了理论基础。

超压气球上升过程温度与动力学特性仿真分析

针对带加强筋的超压气球,分析上升过程热环境及受力状态,建立热力学与动力学模型并分析其耦合关系。基于MATLAB开发仿真程序,对超压气球进行仿真分析。分析了气球上升过程中高度、速度、温度变化特性,数据表明上升过程中的热力学环境和动力学特性都对球内气体温度有重要影响,气球上升速度和球内气体温度相互耦合并与自由浮力系数存在相关性。飞行试验实测数据验证了仿真结果的准确性。理论分析结果和仿真模型可为后续超压气球设计和飞行试验提供指导。

基于置换通风的无管工位送风气流组织特性

建立了适用于无管工位送风与置换通风复合空调系统性能分析的CFD数值模型,并探讨了工位送风参数及房间围护结构传热对复合空调系统下室内热舒适及空气品质的影响。结果表明,与单置换通风相比,加入无管工位送风可显著提高空调系统的负荷承担能力及空调房间背景温度,在合理的送风参数下,无管送风与置换通风复合系统可在约100W/m^2的围护结构(如大面积玻璃幕墙)传热负荷下营造出人体可接受的热环境。此外,与置换通风相比,复合系统下人体呼吸区内的空气龄显著降低,室内空气品质较好。研究结果验证了无管工位送风与置换通风复合系统在空调能效提升方面具有很好的潜力。

排风隔热墙稳态传热模型的实验验证

搭建了排风隔热墙的实验平台,对其稳态传热特性进行了实验研究,利用实测数据验证了排风隔热墙稳态传热数值模型的准确性,并分析了其热特性。结果表明:已建立的稳态传热数值模型可以有效模拟排风隔热墙的传热过程,模拟与实验结果的误差在5%以内;排风隔热墙室内侧壁面温度与空气温度很接近,可以有效减少外墙传热冷负荷。

基于热动力学的摆动活塞式空气压缩机数学模型的建立

为了能够使仿真技术更好地应用于制冷空调系统的优化设计,以热动力学为基础,研究了摆动活塞式空气压缩机的动态特性,将压缩机进、排气流道作为制冷系统的一个环节,建立数学模型。针对数学模型进行计算方法的探讨,并编制程序,实施动态仿真,得出动态过程表示在p-V图上,其研究思路为改进压缩机性能提供良好的参考依据。