温度-应力联合作用下的不稳定岩块稳定性分析

在温差较大的区域,温度是诱发薄型不稳定岩块崩落的重要因素之一。考虑温度与应力联合作用下对不稳定岩块稳定性的影响,首先基于传热学方法,将x,y两个方向的温度传递分别进行计算,然后通过叠加原理建立了不稳定岩块内温度场和不稳定岩块主控结构面处的温度应力解析计算方法。考虑温度应力、不稳定岩块自重、地震和裂隙水压力联合作用下,基于断裂力学建立了不稳定岩块主控结构面的应力强度因子的计算方法,并根据不稳定岩块主控结构面的联合应力强度因子和断裂韧度构建了不稳定岩块稳定性分析方法。通过算例对比分析,结果表明,温度应力对薄型不稳定岩块的稳定性有着重要的影响,温度刚开始升高时不稳定岩块的稳定系数下降较快,随着温度进一步升高,不稳定岩块的稳定系数变化变缓;揭示了温度和主控结构结构面贯通长度联合作用下不稳定岩块稳定性的变化规律。所建立的不稳定岩块稳定系数计算方法可为温差较大地区的薄型不稳定岩块稳定性分析提供新的方法。

流延法生产塑料薄膜传热过程数值模拟

对流延法生产塑料薄膜的传热过程进行了数值模拟,得到了流延辊内壁温度分布及塑料薄膜温度随时间变化曲线。在进行流延辊辊体设计时,可以忽略辐射及空气对流的冷却作用而按照稳态问题进行计算;流延法生产塑料薄膜的冷却速率决定于空气夹层厚度及辊面温度,并指出了提高塑料薄膜质量及提高塑料薄膜生产速率的方法。

太阳能热气流发电系统非稳态数值模拟

对太阳能热气流发电系统及蓄热层中的传热与流动特性进行了数值模拟。建立了集热棚、烟囱以及蓄热层内部的传热流动数学模型,分析了太阳辐射对蓄热层蓄热性能的影响。计算结果表明:土壤具有热惯性和较强的蓄热作用;蓄热层表面平均温度和烟囱出口平均温度随时间有一个较大的波动,且蓄热层表面平均温度的波动幅度更显著;蓄热介质的平均温度及系统散热量随时间波动,采用双层玻璃或薄膜材料可减小集热棚顶棚能量损失。

冷库围护结构传热系数测定的应用研究

使用非稳态法中的积分法对冷库围护结构传热系数进行现场测定试验，在试验中首次提出变加热法以缩短试验周期、提高测试效率，并取得了满意的结果。

变物性条件下管内加速流时湍流换热与流动过程的数值模拟

对圆管内变物性流体在加速流时考虑了非定常流的影响,采用新的湍流迁移模型,对换热过程和流动特性进行了数值模拟研究。与实验相比较,得到较一致的结果。模拟计算在很大的参量范围内进行,结果标明:努谢尔特数及阻力系数与其准静态时的量值的比值在所定义的无量纲特征时间上有一最小值;在加速流时变物性的影响是导致不稳定过程加大的因素。

聚碳酸酯板材一维非稳态传热实验和模拟计算

对聚碳酸酯(PC)板材热成形的具体边界条件进行分析和简化,得出传热过程模型,此热传导过程为一个一维非稳态传热过程。利用小型实验烘箱实验得出不同厚度的PC板材,不同加热方式的热透时间。同时,通过运用Abaqus有限元模拟软件对不同厚度PC板,不同加热方式的传热过程进行模拟计算,实验结果与模拟结果进行对比,能够很好的吻合。

外换热器为复杂流向的搅拌容器中液体不稳定传热计算

本文论述了带复杂流向外换热器的搅拌容器中液体不稳定传热计算方法,对几种常见的这类情况进行了算式推导,并举例说明。

间歇釜传热时间和传热面积的计算

通过对间歇釜传热过程的分析，推导出间歇釜传热时间和传热面积的计算公式。附有说明计算方法的实例。

间歇式搅拌釜传热过程的设计计算

运用不稳定传热的计算方法，研究了间歇式搅拌釜的传热问题，导出了适用于多种情况下的计算公式，附有计算实例。

高温高湿巷道内不稳定换热系数影响因素分析及模型建立

为研究高温高湿巷道不稳定换热系数的变化规律,采用Fluent软件对高温高湿巷道内的热湿交换进行数值模拟,通过单因素和正交模拟实验探讨风流温度、风流速度、岩石导热系数、原岩温度以及巷道当量直径对高温高湿巷道不稳定换热系数的影响。研究结果表明:高温高湿巷道不稳定换热系数随时间的变化规律与普通巷道一致,均与通风时间呈负相关,但通风时间为1 a的高温高湿巷道不稳定换热系数较普通巷道增加了12.5%。通过单因素分析得到风流速度、岩石导热系数和当量直径与不稳定换热系数呈正相关。通过极差分析得到各因素对不稳定换热系数的影响程度为:岩石导热系数>当量直径>风流速度>风流温度>原岩温度。利用SPSS软件对正交实验数据进行拟合,建立不稳定换热系数的计算模型,拟为高温高湿巷道内热负荷计算及井下风温预测提供参考。

催化裂化装置衬里-金属复合结构非稳态热载传热研究

采用线性叠加原理研究高温压力容器衬里-金属复合结构在非稳态热载下的传热机理和规律。通过建立考虑多层传热的非线性有限元模型,研究了衬里-金属复合结构在非稳态温度载荷作用下的传热规律,讨论了锚固钉分布、衬里破坏程度及衬里隔热性能对结构温度分布的影响。研究表明:锚固钉密度越大,金属层温度越高,锚固钉周围温度场呈轴对称变梯度下降分布;金属层温度随衬里损坏程度的增大明显升高,损坏厚度比按0,20%,40%,60%和80%增大时,金属层温度升高幅度分别为8.0%,10.0%,13.1%和23.3%,损坏高度为96,288,480 mm时,金属层温度增加幅度依次为16.7%和5.71%;衬里材料当量导热系数与金属导热系数一致时达到复合结构温度极值,C02衬里在内集气室温度750℃、衬里损坏高度为288 mm、衬里损坏厚度80%时的温度极限为336℃。

不同类型蒸发器对ORC系统影响的实验研究

以中低温能源的高效利用为目的,在稳定热源和变工质流量条件下对以2种不同类型换热器为蒸发器的有机朗肯循环(ORC)发电系统进行实验研究。研究结果表明:ORC系统中板式蒸发器的最大换热系数约是管壳式蒸发器的1.6倍;系统性能方面存在合适工质流量使得系统性能最佳,采用管壳式ORC系统最大热效率与效率约为采用板式ORC系统的1.5倍;在膨胀机进口过热度较低时,板式蒸发器的蒸发空间是制约板式ORC系统性能和稳定性的重要因素;结合2种换热器特点,提出2种换热器串联作为蒸发器的改进设想。

PVC自来水管结冻物理特性的分析研究

基于传热学和弹性力学角度,分析推导某种规格PVC自来水管在一定的低气温环境中体现出来的物理特性,找出这些体现出来的结冻物性与之关联的参数。针对目前普遍存在的水管冻裂堵死现象,进行机理分析,参数化处理,对自来水管结构和材料的改进有重要的指导意义。

附加空气层的多层墙体热湿耦合非稳态传递模型及验证

为准确预测附加空气层的多层墙体内的温湿度分布和动态变化,研究多孔介质墙体内的热湿耦合非稳态传递规律,基于Luikov、Fick定律等基础传递理论,推导出热湿空气在墙体内部的瞬态耦合传递控制方程。通过对控制方程驱动势、方程项系数的改进,以空气含湿量和温度为驱动势,建立了建筑多孔介质墙体热湿耦合传递非稳态模型。采用有限容积法隐式差分格式设计了MATLAB模拟计算程序,设置相应的初始条件和边界条件,计算附加空气层的多层墙体内温度、湿度、传热和传湿量随时间变化的分布规律。最后,通过对比新建模型模拟结果与WUFI软件的模拟计算结果,验证了模型的准确性和可行性。

管内变物性流体减速时对流换热实验结果的数值模拟

用一组封闭的迟豫方程来计算湍流应力τT 和湍流热流密度 qT,从而建立起湍流迁移模型 ,此模型与大量实验结果相吻合 ,具有普适性。采用此湍流迁移模型对圆管内变物性流体在减速流时并考虑非定常流的影响 ,对热交换过程进行数值模拟研究。与实验相比较 ,得到较一致的结果。表明 :同时考虑变物性和非定常性的影响 。

16种外保温建筑模网墙体的不稳定传热分析

考虑太阳辐射和气温波动对围护结构外表面的热作用,利用天津市典型年气象资料,采用反应系数法,对16种外保温建筑模网墙体按朝向分别进行逐时不稳定传热量计算.根据计算结果,比较不同情况下各墙体的逐时总传热量,并与稳定传热的结果进行对比,重新对16种外保温建筑模网墙体进行了保温隔热性能评价.

套管式换热元件内流动不稳定性研究

针对套管式换热元件内的自然循环流动不稳定性,以单管实验装置为对象进行了不同加热功率和入口过冷度下的实验研究。分析了低压条件下系统内可能出现的不稳定现象及其形成机理,确定了流动不稳定的发生区域,并得到了用无量纲过冷度和加热功率表示的间歇泉和闪蒸不稳定边界。结果表明:在实验加热功率范围内,随入口过冷度减小,系统内相继发生间歇泉和闪蒸不稳定流动。与一般自然循环回路相比,套管式换热元件的特殊性在于其上升段流体向下降段流体传热,因此上升段流体温度降低,汽泡的冷凝现象更严重,更容易出现间歇泉不稳定,并在一定程度上推迟闪蒸不稳定的发生。闪蒸发生时流量振荡周期与流体流经上升段所需时间的比值范围为0.8~1.1。

一维炉衬不稳定态传热的数值计算(1)

根据能量平衡原理导出利用节点网络方程组求解一维炉衬不稳定态传热的数学模型。按照通常的间歇式工业炉的工况因素,列出3种边界条件(按预定升温制度升、降温,按固定热流升、降温,空炉随炉冷却)用FORTRAN语言编制成通用程序。为了提高计算结果的精度,程序编制时考虑了对炉衬材料的导热系数和比热的温度修正。计算结果详尽(每一计算所在时间间隔内的计算结果包括炉衬各层分界结点的温度、内表供热流量、外表散热流量、以及整个作业周期内的累积量和炉衬的蓄热量)。

埋地热油管道非稳态传热的环道试验

借助大型埋地工业试验环道,模拟生产管道的投产预热和停输再启动过程,开展埋地热油管道传热规律的试验研究,从蓄热量、等温线等角度对土壤温度场的建立以及停输再启动后土壤温度场的恢复时间等问题进行了关联分析。研究表明:埋地管道的预热过程,投油7 d后,管外土壤等温线形态固定,但温度值随着时间的延长逐渐上移增大;投油10 d后,等温线呈椭圆形分布于管道周围,水平方向半径为1.2 m,垂直方向半径为0.9 m;在距离管壁1.4～2.0 m的范围内,土壤温度浮动较小。对于计划停输,再启动后的前3 h,土壤蓄热量的增长速率最大,需要保持原油温度的稳定,在再启动后的前10 h内,尽量减少工况变动,以利于土壤温度场的恢复。

竖直上升通道RP-3航空煤油不稳定流动换热特性及临界准则

针对空–油换热器的冷却换热问题,对竖直上升圆管内超临界压力RP-3航空煤油的不稳定流动换热开展了实验研究。探究了由稳定流动换热向不稳定流动换热的过渡过程,考察了测量参数的振荡特性和机理,阐述了质量流量、进口压力、进口温度对壁温振荡和不稳定边界的影响。提出了两个无量纲参数,建立了不稳定边界预测准则。结果表明:通道施加高热流密度时,边界层对热流的动态响应转化为不稳定振荡,出现不稳定流动换热问题。随着压力提高,边界层内密度梯度减小,高热流密度时边界层稳定性增强,不稳定流动换热的临界热流密度增大。提出的预测准则能合理反映不稳定流动换热的临界热流密度,满足空–油换热器设计的工程需求。