轴向柱塞泵热特性及热力学建模实验研究

针对轴向柱塞泵在高压和高速工况下发热过快的问题,对柱塞泵热特性和热力学建模进行了仿真分析与实验研究。首先,在摩擦副发热理论基础上,考虑了泵内油液搅动摩擦与轴承摩擦发热源,研究了柱塞泵内发热机理和传热分析的热特性理论;然后,根据柱塞泵部件复杂和固流态域区分度高的特点,阐述了所采用的控制体积法原理,将泵划分为5个控制体积后,建立了以各个控制体温度变化为导向的热力学模型;最后,采用光纤光栅温度传感器和蓝牙无线温度传感器,针对不同的控制体节点设计了传感器封装结构和布置方法,共同组成了轴向柱塞泵在线热监测系统,并进行了在不同压力条件下的对照实验,对理论模型进行了有效性验证与分析。研究结果表明:对比实验和仿真结果,模型温度变化与实际误差值在5%左右,验证了该模型能准确地反映和预测泵热力学变化过程。该结果为柱塞泵热力学状态监测提供了故障诊断基础,并为液压系统热管理系统设计提供了理论基础和设计依据。

反向凝固复合不锈钢带厚度数值计算

通过建立一维变物性参数凝固传热模型计算了用反向凝固工艺生产复合不锈钢带时钢带的厚度变化，计算结果与实验结果吻合较好，且很好地说明了钢带厚度的变化规律。

淬冷过程中三维传热的数值模拟

淬火过程中钢类工件的热物性参数、界面换热系数要随温度发生变化，相变所引起的相变潜热也对工件温度场造成影响。本文据此提出了三维非线性淬火温度场有限元数学模型，模型中耦合了温度和相变潜热的计算。用此模型对Ｔ８钢淬火过程进行计算机模拟，计算结果令人满意。

回转式空气预热器冷端金属温度试验和数值模化研究

在实际运行中 ,回转式空气预热器冷端金属受热面容易发生低温腐蚀和堵灰 .通过现场试验确定了大型回转式空气预热器在不同工况下低温受热面温度变化曲线和平均温度 .以试验结果为基础 ,采用空气预热器传热数学模型 ,用数值计算方法对冷端金属温度进行了数值模拟 .数值计算结果与试验结果吻合良好 ,为暖风器的经济运行提供了理论和实验依据 ,提高了电厂经济性 .

高压共轨柴油机燃烧与排放的仿真计算及分析

在林慰梓直喷式柴油机准维多区燃烧模型的基础上,改进了燃油喷射模型以及碳烟的生成与氧化模型,考虑了燃烧区的区间传热和缸内工质的对流辐射传热,由此对一台高压共轨柴油机进行了仿真计算。计算与试验结果对比分析表明,改进后的燃烧与排放模型能够较好的反映了缸内各区的燃烧与排放情况,可以为高压共轨柴油机的设计提供理论指导。

平行流多流体板翅式换热器的动态数学模型

板翅式换热器动态特性的复杂性在于其通道间有翅片导热存在．本文从分析翅片的定态和非定态导热过程入手，建立了包括考虑隔板热容的通用平行流多流体板翅式换热器的动态数学模型．该数学模型能以热阻网络图形式加以描述，通过对热阻网络的变换，获得了可快速求解的三对角阵代数方程组．用此模型计算了两股流板翅式换热器和四股流板翅式换热器的动态响应过程，对流体流量（或进口温度）扰动，理论的预测结果与实验数据相当一致．

气化炉复合炉衬的传热计算

新型 (多喷嘴对置 )水煤浆气化炉拟采用水冷管和耐火浇铸料组成的复合炉衬结构 .炉内的高温高压对复合炉衬的高温侵蚀十分严重 ,是影响其寿命的重要因素 ,因此合理设计气化炉复合炉衬的结构对充分发挥其材质的作用具有十分重要的意义 .建立了气化炉复合炉衬的传热计算的数学模型 ,同时编制了模型求解的计算程序 ,并用某工艺条件对复合炉衬的温度分布进行了计算 .结果表明 ,该方法可有效计算出复合炉衬的温度分布情况 ,为复合炉衬的设计。

热固性树脂基复合材料固化过程的三维数值模拟

针对热固性树脂基复合材料成型工艺的固化过程建立了数学模型,并采用有限单元法进行了三维瞬态数值分析。编制了有限元模拟程序CURESIM,通过具体数值模拟算例,表明本文中所建立的分析模型及算法具有较高的可靠性。模拟的固化过程并不特指某一成型工艺,因而模拟的数值方法具有一定的普遍性。模拟程序可以计算得到任意时刻复合材料内温度及固化度分布,通过数值模拟可以有效地优化固化加热工艺参数,提高产品质量。

南水北调中线工程冰期输水研究

介绍了南水北调中线工程冰期输水采用数学模型计算取得的初步成果。其参数以与南水北调中线工程条件类似的渠道或河道冰水力学的原型观测及资料分析确定。计算结果表明:南水北调中线工程在鹤壁以北具有水内冰的生成条件,愈向北水内冰含冰量愈大;在计算条件下不致影响冰期输水量;由于总干渠冰期流速较大,不可能结成冰盖;建筑物及边坡冻胀问题应予以重视。

空气与水逆流直接接触热质交换过程模型计算及分析

Based on reasonable model hypotheses and the energy analysis of heat and mass transfer of air and water in a direct contact counter flow, a set of general equations that can describe the internal relationship between the state parameters of air and water and dimensionless parameters of transfer process are given. A method utilizing MATLAB to solve these general equations is also proposed.Calculations and analysis with the model of a cooling- dehumidifying process give a consistent result with that of previous experiment.A new method for designing equipment such as evaporating cooler and cooling tower, and for analyzing experiment data of heat and mass transfer of air and water in a direct contact counter flow can be derived from this study.

薄层毛细多孔介质湿区干燥过程相变传热传质常压模型

对液相残余饱和度Sir作了一个定义 ,把含湿毛细多孔介质干燥区域分为湿区和干区。建立了以液相饱和度S和温度T为参数的湿区干燥过程相变传热传质常压模型。采用全隐式有限差分方法对模型进行了数值计算。数值解表明 ,模型能很好地预测湿区干燥过程中的液相饱和度S和温度T的变化。

空气与水逆流直接接触热质交换模型计算及与实验比较

According to general equations deducted from a model of heat and mass transfer of air and water in direct contact counter flow reported in the author’s previous work,the outlet parameters of air and water counter flow through a paper wet pad were calculated by using the MATLAB-software.Comparing the calculation results with experiment data of prior researchers, the deviation of calculated outlet air wet bulb temperature from experimental outlet air wet bulb temperature was less than 10%,the deviation of calculated outlet water temperature from experimental outlet water temperature was less than 9%,and the deviation of calculated outlet air dry bulb temperature from experimental outlet air dry bulb temperature was less than 10% when NTU_h was more than 0.6.The deviation of calculated outlet air dry bulb temperature from experimental outlet air dry bulb temperature was more than 10% when NTU_h was less than 0.6.The model calculations were in good agreement with experiments and the general equations could be used to design evaporation cooling equipment,such as wet pad and so on.

高速大功率电机转子通风孔散热效率优化研究

采用将转子与冷却气体流场实行分离的传统分析方法难以反映转子与冷却气流的热耦合作用,难以实现转子散热效率优化。提出基于流固耦合的高速大功率电机转子系统动态传热特性的分析方法,建立转子系统的流固耦合传热模型。利用建立的模型研究转速、冷却气流入口压力和速度,以及转子冷却孔分布、孔径和轴心距对转子温度场和散热效率的影响规律,提出了优化散热效率的具体途径。结果证明了所提出的计算方法和优化散热效率的具体措施的有效性。

干熄焦系统优化操作与控制

针对干熄焦系统的传热问题,建立了干熄炉内一维传热模型和干熄炉出口循环气体燃烧数学模型,并对其进行了离散化和仿真计算。结果表明,所建立的数学模型是正确的,可以作为系统仿真优化操作与控制基础。利用该模型的计算结果,找出了系统循环风量、导入空气量和锅炉蒸汽发生量之间的对应关系,可以对干熄焦系统的操作优化进行离线指导。

高超声速热气动弹性中结构热边界影响研究

基于分层求解思路研究结构热边界对高超声速飞行器全动舵面和翼面结构热气动弹性特性的影响。首先,基于CFD求解N-S方程得到热环境,在此基础上进行结构的瞬态热传导分析,进而分析结构由于温度梯度产生的热应力和温度对材料属性的影响下的模态固有特性,然后将结构振型插值到气动网格上,最后,通过求解Euler方程得到流动参数,基于CFD的当地流活塞理论计算气动力,在状态空间中进行了气动弹性分析。通过对4组结构模型进行热气动弹性分析,研究了结构热边界对舵面和翼面热气动弹性的影响,结果表明:对全动舵面而言,结构热边界首先会影响舵轴处结构的热传导过程及温度分布,进而对结构固有频率、频率间距、颤振速度以及颤振频率的变化产生的影响达到了16%。对翼面而言,结构热边界对结构固有频率、频率间距、颤振速度以及颤振频率的变化产生的影响约为1%。因此,工程实际当中,进行热气动弹性分析时应采用合理的结构热边界。

粮食储藏温度场数学模拟及试验研究

根据传热学理论,针对粮食储藏特性,在粮食储藏仓进行了为期1年多的温度检测,并采用有限元方法建立和分析了粮食储藏温度场数学模型。试验中,采用有限元法对大豆粮仓建立了有限元温度模型,计算模拟出了粮仓1年内的温度情况。结果表明:采用有限元法可以直观地观察粮仓具体时间的温度分布情况,符合大豆是不良导体的物理特性,这说明使用有限元法求解粮仓温度是可行的,为进一步的实际应用创造了条件。

900MW超临界压力锅炉的吹灰优化专家系统

介绍了上海外高桥第二发电有限责任公司900 MW超临界压力锅炉上试用的吹灰优化专家系统,其主要特点是采用了锅炉传热判断系统,可以在线计算受热面的清洁度;并应用了以连续排放检测系统的数据修正入炉燃料成分和低位热值的子系统及计算再热蒸汽实际流量的子系统;还在炉膛不同高度装上红外线高温仪测量烟气温度。对该优化专家系统作了分析论证。

计算流体力学在摩托车发动机冷却风扇设计中的应用

运用CFD(computational fluid dynamics)商业软件CFX对某型摩托车发动机冷却风扇内的气流流动进行数值模拟,发现原始叶片设计的缺陷,并通过改变叶片形状对原始风扇进行了优化设计。数值分析表明:在不改变曲轴的转速下,风扇的风量和效率均得到提高。对流过汽缸后的气体温度进行对比测量显示,改进的冷却风扇使该处的气体平均温度降低1.5℃,改善了摩托车发动机的冷却效果。

冷热原油交替输送研究现状与展望

冷热油交替输送是符合我国国情的一种输送工艺,具有很大的研究价值。我国的研究起步相对较晚,经过几十年的努力,取得了很好的成果。介绍了冷热油交替输送中管道土壤传热、管内非稳态传热流动研究的常用几种方法以及耦合计算的数学模型、求解步骤和原理,分析了近年来国内冷热油输送技术的成果。最后,结合国内的研究进展,对今后的研究做了展望。

矿热炉炉衬传热计算模型及分析

建立了矿热炉炉衬传热计算的数学模型,编制了模型求解的计算程序,计算了40.5 MVA电石炉炉衬温度分布。结果表明:该模型可有效计算出炉衬的温度分布情况,为矿热炉炉衬的设计、运行和维护提供理论依据。