巨型钢管高强混凝土柱水化热温度场分析

目的 研究巨型钢管C70高强混凝土柱水化热温度场,为巨型钢管高强度混凝土柱的混凝土配合比设计、热工计算及施工养护措施制定提供依据。方法 通过试验获得巨型钢管高强度混凝土柱的温度场发展规律并考察混凝土浇筑质量,进而采用有限元软件MIDAS FEA进行温度场数值模拟,研究不同混凝土热工参数下巨型钢管混凝土柱的温度场变化规律。结果 试件温控指标未达到《大体积混凝土施工标准》(GB50496—2018)要求,但混凝土浇筑质量能够满足施工质量要求;考虑内部钢构件的模型温度场计算结果与试验结果吻合较好,理论公式求得混凝土热工参数后,用于温度场模拟得到的结果与试验结果有较大差异。结论 C70高强混凝土的温控指标可适当放宽,且应降低水化反应速率以改善巨型钢管高强混凝土柱内混凝土温度场;进行巨型钢管高强混凝土柱水化热温度场分析时,应考虑其内部钢构件。

HHP花岗岩高温隧道温度场实测与仿真研究

高产热花岗岩地层高温隧道具有干热岩的典型特征,施工期有高温岩爆风险,运营期有热害通风问题。对隧道开挖引起地层温度场重分布的演化规律研究,特别是隧道设计使用100 a内,具有重要工程意义。以红河州尼格隧道为研究背景,开挖掌子面围岩88.8℃,通过开挖全过程现场实测,对隧道纵向温度、径向温度、洞内环境(温度、湿度和风速)开展研究;利用三维流-热耦合模型再现隧道地质环境;通过建立深部传导热和花岗岩衰变热双热源二维模型,从地层初始温度、花岗岩生热率和埋深方面共81种工况,对围岩温度降范围和瞬态变化规律进行仿真研究。结果表明,岩温、气温随埋深增大而升高,岩温>气温。隧道开挖后,围岩温度在临空面发生瞬时骤降,降幅和降速由临空面向深部减小,3 m和8 m深测点温度分别在第3 d和11 d开始下降,降速较缓约0.084℃/d和0.038℃/d。隔热层和二次衬砌施作阻挡了围岩与洞内空气热对流,浅层围岩温度由降反升,围岩温度受二次衬砌施作影响达42 d。日均9∶00~16∶00时,向阳侧洞口气温较背阳侧高出4.7℃,最大6.1℃。受隧道纵坡和山体向、背阳侧温差影响,自然通风条件下,风向在坡脚(背阳侧)由洞外吹向洞内,在坡顶(向阳侧)由洞内吹向洞外,洞内空气流动显现“横向烟囱”效应,洞口风速变化较快,洞身风速变化较小,全洞在0~2 m/s之间。隧道纵向初始温度、径向温度瞬态变化趋势与仿真结果一致,初始温度最大误差23%,论证了数值仿真的可靠性。围岩温度降范围和瞬态变化主要受地层初始温度控制,花岗岩衰变热在自然界中多为辅助热源,埋深对隧道上部地层温度降形态有影响。研究成果可为高温隧道工程降温、通风及温度场分析提供参考。

基于高地温隧道热流耦合温度场的数值模拟研究

以实际工程为依托,结合能量传输方程,考虑流场和温度场的相互影响,建立三维隧道热流耦合模型,应用Fluent计算软件,在实际监测数据验证的基础上,对隧道施工过程中的通风降温问题进行分析研究。结果表明:通风温度、通风风速和通风管与工作面距离均对通风降温的效果造成一定影响,其中通风温度的影响最大;当通风温度越低、通风风速越大、通风管距离工作面越近时,隧洞内的空气温度环境越好,降温效果越明显;在选定的工况中,最高降温为24.4℃,最低降温为7.1℃;通风温度为5℃和10℃的工况中,主要工作活动范围区域内(距离工作面100 m范围内)的平均空气温度值能够满足小于28℃的要求。

大功率半导体发光二极管液冷板散热性能分析

液冷板体积小,散热效果明显,被广泛应用于密集电子器件的散热。为研究液冷板内部的流动与传热过程,实现高效散热,利用计算流体力学(computational fluid dynamics,CFD)方法对液冷板进行热固耦合三维数值模拟,对比分析了水、乙二醇、酒精及甘油4种常见的不同类型冷却液在冷板内的流动规律与换热特性,研究了冷却液入口流速对综合散热性能的影响,并通过理论计算的方法加以验证。结果表明:设计的液冷板具有较好的流动和换热性能,4种冷却介质的综合散热效果均随入口流速增加而得到不同程度改善,最佳入口工况流速为2.5 m/s。以发光二极管芯片结温为散热性能指标,发现水的散热效果最佳,基板表面温度分布较为均匀。

基于简化热源的金刚石磨粒高频感应连续钎焊温度场仿真研究

针对高频感应连续钎焊温度场有限元仿真多场耦合计算复杂、效率低的问题,提出一种基于高斯分布的高频感应钎焊简化热源模型代替复杂的耦合计算,该模型的参数与感应器结构尺寸以及加热率密切相关。通过与传统电磁场—温度场耦合模型以及试验结果进行对比发现:相对于电磁场—温度场耦合模型,简化热源模型的网格数量和运算时间分别减少26.4%和44.6%,两者的计算结果误差最大为8.02%,而电磁场—温度场耦合模型获得的温度分布和加热曲线更接近试验测试结果;基于简化热源模型的高频感应连续钎焊温度场仿真结果与试验值之间的误差为10.1%,表明该模型能较好地预测移动感应加热的温度;移动感应钎焊仿真结果显示,扫描速度对工件残余应力的影响比较显著,而钎焊温度对工件残余应力的影响不明显。

模块式高温气冷堆非能动余热排出系统分析与研究

非能动的余热排出系统是高温气冷堆固有安全性的重要体现之一。本文介绍了模块式高温气冷堆余热排出系统热工水力计算方法,并给出了不同工况、不同环境温度下余热排出系统的运行参数,为余热排出系统的设计和运行提供了参考。对事故工况下舱室混凝土温度分布进行了数值分析,结果表明混凝土最高温度低于安全限值。

基于ф69mm腔体温度场数值模拟的高品级金刚石合成工艺优化

采用有限元软件Ansys对HJ-1000型六面顶压机669mm金刚石合成腔体进行了间接加热温度场的分析，在数值模拟的基础上，对合成过程中的温度和压力进行了优化，并通过优化得到了温度压力动态匹配的合成工艺。对合成柱中的温度进行了计算并做成温度云图，结果表明：合成柱中的温度在加热过程中基本保持石墨管处温度最高，直到开始断电冷却，石墨管处的温度下降较快，使得在合成柱中心点处的温度最高，径向温差小于30℃，具备了温度压力相匹配的合成优质高品级金刚石的生长环境。这主要是因为合成腔体较大和优化的加热工艺有关。最后采用优化的金刚石合成工艺，获得了粒径600～650μm高品级金刚石。

基于ANSYS的模铸高碳钢凝固过程温度场数值模拟

为改善钢锭头部保温性能,利用有限元分析软件ANSYS对模铸高碳钢凝固过程的温度场进行了数值模拟。重点讨论了绝热板不同热导率值与不同宽面厚度值及发热板不同生热率值对钢锭头部保温性能的影响。结果表明,通过增加发热板生热率不能明显改善钢锭头部温度场;绝热板热导率数值符合保温材料性能指标,将其宽面厚度调整为35~40mm能满足钢锭头部保温要求。

基于烟气加热的新型垃圾热解气化炉热工特性数值模拟

为了解新型烟气加热的垃圾热解气化炉运行时的热工状况,采用实验研究与理论模拟相结合的方式,在实验室电炉热解梧桐落叶,采用烟气加热方式的热解气化炉热解粗破碎梧桐落叶的中试实验获得的初始数据的基础上,运用CFD计算软件模拟烟气加热的垃圾热解气化炉内部温度场,模拟结果与实验结果相吻合。结果显示:该炉型热解气化室内部温度分布合理,稳定的高温段分布较广,能为垃圾的热解气化提供必要的热能。同时模拟连续进料条件下热解室的内部温度分布情况,为设备的改进提供指导作用。

钢轨在线热处理温度场的数值仿真

介绍了钢轨在线热处理过程温度场的仿真模型 ,并进行了仿真实验和物理实验。结果表明 ,该模型能够满足工程应用的要求 ,可为确定钢轨在线热处理最佳工艺参数提供一种经济、高效的手段。

蓄热式加热炉数值模拟

以某长材厂蓄热式平顶加热炉为研究对象,根据工业应用现场的实际参数,利用Ansys软件采用k-ε湍流模型、P1辐射模型等模型进行数值模拟,分析加热炉内的流场、温度场和燃烧产物浓度的分布情况,发现同侧换向燃烧组织方式对炉内钢坯加热效果较好,且炉内温度梯度比较平滑,氧气浓度较低,与现场得到的实际数据进行对比,证明数值模拟的研究价值和适用性,并提出优化加热炉操作运行的可行性措施。

基于场协同理论的高温热管散热模拟分析

为了提高碟式太阳能热发电系统的高温热管的散热特性,根据场协同理论,利用变分法构造拉格朗日函数,从而求出附加体积力的动量方程,采用数值模拟的方法研究了纵向涡流强度和进口流体雷诺数对水夹套管内对流换热和阻力特征的影响,提出了流场优化强化换热的方法。研究发现基于场协同理论纵向涡流可以明显强化水夹套管内的对流换热,但同时流体流动阻力也随之增大,并且流动阻力的增加幅度要小于对流换热增强的幅度;纵向涡流强度越大,进口流体雷诺数越大,流体具有更为优良的综合强化换热特征。

高空气球内部温度场及压力场特性数值研究

高空气球是一种无动力浮空器,是目前能在平流层工作的极少数飞行器之一,其气密性指标直接决定了在轨驻留时间。压力变化法是最常用的高空气球气密性检测方法,需充分考虑球体内部温度场带来的压力变化。本文基于球体内部流动特性和传热规律,建立温度场的基本数学模型,通过非线性拟合得到温度边界条件,采用有限体积法进行了数值研究,得到球体内部的温度场特性;基于温度和压力的耦合关系,采用微元分析法,间接得到压力场特性。最后,将仿真结果与试验结果进行了对比,结果表明:温度相对误差不超过1.6%,压力相对误差不超过0.54%,验证了仿真方案的准确性和正确性。

烧嘴喷口安装高度对炉内温度场、浓度场的影响数值模拟研究

采用FLUNT软件,研究了烧嘴喷口安装高度对高温蓄热式加热炉内温度场和浓度场分布的影响。研究结果表明:在烧嘴喷口间距、空气、天然气射流流速、喷射方向和温度不变的前提下,喷口安装高度对炉膛内温度分布和烟气浓度影响很大。喷口安装高度距工件550mm时,加热工件表面的温度分布最均匀,处于2100K左右。随着安装高度的升高,出口处CH_4,CO_2和NO的平均浓度随之减少,O_2平均浓度先减小再增大,当高度为550mm时,O_2的平均浓度最小,说明燃烧最充分。

高温空气燃烧技术在蓄热式加热炉中的应用分析

以某钢厂蓄热式加热炉为研究对象,针对高温空气燃烧技术的应用和发展、计算流体力的理论和燃烧过程,根据生产实际参数,利用FLUENT软件采用湍流模型、耦合混合燃烧模型,进行数值模拟分析加热炉内的流场、温度场和燃烧产物的分布情况,分析得出同侧换向燃烧方式加热效果较好,并且炉内温度梯度平滑,具有较好的温度均匀性,氧气浓度较低,与现场实际数据进行对比,证明数值模拟的研究价值和适用性,并提出优化加热炉操作运行的可行性措施。

核电汽轮机高压缸表面换热系数修正计算

准确的换热系数计算公式是数值分析汽轮机高压缸温度分布、应力及汽密性的基础。目前国内外关于核电汽轮机高压缸换热系数的研究较少,汽缸表面换热系数一直没有统一的公式。本文选用并修正了高压缸内表面换热系数计算公式,对比高压缸壁面温度的计算值和实际监测数据,得到了适用于核电汽轮高压缸的换热系数模型,求解了汽缸温度分布,并对高压缸的应力及中分面汽密性进行了分析。结果表明:该模型具有较高的计算精度,最大误差为4.3%;停机过程中高压缸各表面换热以强迫对流为主,高压缸进汽及排汽处缸表面的换热系数量级在1 000~2 000 W/(m^2·K);停机过程中高压缸内外壁最大温差为29.9℃。

气动热环境下大直径非金属高速圆盘的温度场分析

基于热分析的基本理论,通过气动加热工程算法确定了圆盘表面热流密度;根据实际情况,建立了气动热环境下大直径非金属圆盘的热模拟有限元模型,运用有限元分析软件Ansys对圆盘温度场进行了数值模拟。仿真结果表明,圆盘温度自圆盘发热区向中心递减;影响圆盘峰值温度的三个工艺参数中,圆盘转速影响最大;为了使圆盘温升合理,圆盘外径尺寸应控制在800 mm以内。

基于Visual-Environment的高强钢表面热处理温度场模拟及对硬化层深度的影响

随着高强钢材料在工业生产中得到了广泛应用,金属材料的表面常有破坏、失效的现象产生,为了改善工件表面的性能,激光表面处理技术已得到广泛应用,但在对材料表面热处理时,难以确定优化的激光参数,为了缩短试验周期,节约试验成本,提高试验效率,本文基于Visual-Environment软件平台,采用2D高斯热源模型对高强钢表面热处理的多道搭接过程进行了数值模拟计算。研究结果表明,采用2D高斯热源模型,选择合适的热源参数能够获得与实际激光焊接接头形貌较一致的温度场云图并满足实际生产的需求。

高强度钢板热成形温度场数值模拟分析

高强度钢板热成形过程中,板料和模具于接触表面具有强烈的热传导现象。温度的不断变化将直接影响热成形钢板的最终成形性能和水冷模具的寿命。基于此,该文建立了板料与水冷模具间相互耦合的接触表面热传导模型,并运用传热学和一般壳体温度场有限元分析理论,构建了计算热成形过程板料和模具接触的温度分布场。通过U形件热成形数值模拟与实验结果的一致性对比,验证了建立的热传导模型的有效性。

射流夹角对加热炉内温度分布的影响的数值模拟研究

采用FLUNT软件,研究了射流夹角对高温蓄热式加热炉内温度场分布的影响。研究结果表明,当夹角由5°增加到50°时,炉内的最高温度和出口处的平均温度几乎呈线性降低,炉内平均温度成二次曲线变化,先增大后减小,并且炉膛内的高温区越靠近喷口处。最高温度出现在烧嘴喷口1 m左右处,大于1 m后温度变化不大,比较平缓。当烧嘴夹角为25°~35°,炉内和钢坯表面温度比较均匀。综合各方面的因素,钢坯放在射流夹角为25°~35°的加热炉内时,距离烧嘴喷口1 m处,可达到最好的加热效果。