General expression of double ellipsoidal heat source model and its error analysis

In order to analyze the maximum power density error with different heat flux distribution parameter values for double ellipsoidal heat source model, a general expression of double ellipsoidal heat source model was derived .front Goldak double ellipsoidal heat source model, and the error of maximum power density was analyzed under this foundation. The calculation error of thermal cycling parameters caused by the maximum power density error was compared quantitatively by numerical simulation. The results show that for guarantee the accuracy of welding numerical simulation, it is better to introduce an error correction coefficient into the Goldak double ellipsoidal heat source model expression. And, heat flux distribution parameter should get higher value for the higher power density welding methods.

导热对不均匀边界放热及最大热流影响的分析和试验

文章阐述了导热和几何尺寸对平均传热系数和最大局部热流的影响,对之进行了分析并提供了研究试验的结果。计算分析和试验都是针对环形流道进行的。流道内侧为肋化管,外侧为光滑管。为进行计算分析,专门发展了二维计算程序“CONDU”。分析表明:导热和几何尺寸对平均传热系数和最大局部热流有重要影响。相似性分析表明,对于实践中有重要意义的某些场合,有必要引进一个与导热和几何尺寸有关的修正函数。此分析的主要结果已得到实验的证实。

底部封闭矩形通道临界热流密度的理论研究

分析研究了在底部封闭矩形通道内逆流汽液两相流条件下的临界热流密度的发生机理。研究表明,临界热流密度与流入矩形通道内的最大下降液体流量相对应,并且临界热流密度可通过求解动量方程、包络线和能量方程得到。通过与日本数土幸夫建立的模型、经验关联式和实验数据比较,该模型可在精度±30 %范围内预测底部封闭矩形通道条件下的临界热流密度。

制冷剂瞬态喷雾冷却表面传热特性

喷雾冷却在工业工程中应用广泛,其表面相变传热过程非常复杂,需要开展深入研究揭示其机理与规律。以R134a、R407C及R404A制冷剂为工质开展瞬态喷雾冷却表面相变传热特性实验研究,提出了表征冷却表面内部导热阻力与喷雾表面对流传热阻力之比的喷雾Biot数,以及表征瞬态喷雾冷却最大热通量及其出现时刻的量纲1 Reynolds数Rel和Fourier数Fol。将Jakob数Ja与Rel及液滴Weber数We关联,提出了最大热通量及其出现时刻的通用量纲1关联式。发现不同制冷剂的瞬态喷雾冷却过程具有相似性,得到了热通量随时间变化的量纲1关联式。利用上述关联式对喷雾表面瞬态温度进行模拟,结果与实验结果吻合较好,证明了关联式的准确性。

支撑物对钢化真空玻璃传热影响的研究

为了提高钢化真空玻璃的隔热能力,减少建筑能耗,研究支撑物各参数对钢化真空玻璃传热的影响。针对支撑物各参数对钢化真空玻璃传热能力的影响,研究支撑物各参数对钢化真空玻璃的传热机理,得到支撑物的布放间距和排列方式对玻璃的传热影响较大,通过有限元仿真软件建立钢化真空玻璃的传热模型,数值模拟分析钢化真空玻璃中心区域的最大热通量。结果表明:支撑物的布放间距越大,钢化真空玻璃的隔热能力越强;采用正方形排布时,玻璃的隔热效果较好。该分析方法在实际生产过程中,对于钢化真空玻璃支撑物参数的优选提供了理论依据,能够进一步提高钢化真空玻璃的保温隔热性能。

基于最大熵增模型对京津冀地表通量的估算与评估

利用观测数据和最大熵增(Maximum Entropy Production,MEP)模型,估算了京津冀地区小汤山、顺义和武清3个站的地表感热通量和潜热通量。模型的输入量为地表净辐射、地表温度以及地表比湿,其中地表温度和地表比湿分别通过地表向上、向下长波辐射和相对湿度估算得到。将MEP模型计算结果与涡动相关(Eddy Covariance,EC)观测得到的感热通量和潜热通量进行比较,验证评估MEP模型。此外,将MEP模型计算结果与另一种简化计算方法(M20模型)以及7种再分析资料(NCEP1、NCEP2、MERRA2、ERA-5、ERA-Interim、JRA55、CRA)的日平均地表感热和潜热通量进行比较,对比分析它们在京津冀地区计算地表感热和潜热通量的准确度。结果表明:MEP模型计算的地表潜热通量和感热通量与涡动相关观测结果较为接近,具有相似的日变化、月变化和季变化特征。相比M20方法和再分析资料,MEP模型的计算结果与观测吻合得更好,具有更小的均方根误差和平均偏差。因此,最大熵增模型在京津冀地区计算地表热通量的准确度和可信度较高,在该地区具有较好的适用性。

以FLUENT软件微热管阵列传热性能的数值模拟

具体介绍了平板微热管阵列的基本构造、工作原理,以及CFD的FLUENT软件网格技术。采用FLUENT软件模拟了微热管内的导热情况、相变情况以及工质充液率对热管换热性能的影响。模拟结果表明,当充液率为20%～30%时,微热管的热导率开始上升,最高时达到6.11×10^(-5) W·m^(-2);当充液率为30%～40%时,整个微热管的热导率开始下降,这说明当充液率在20%～30%时为最佳充液率。当工质为甲醇,冷凝段外壁面温度为67.5℃时热通量最大,可达到8.1×10~5 W·m^(-2)。

小流量煤油在变温度倾斜表面的降膜蒸发特性

在倾斜圆管内对航空煤油的降膜蒸发特性进行实验研究,其特点在于加热圆管的底部,管上的温度是不均匀分布的。分析了不同管长、煤油流量、倾斜角度、热流密度对煤油降膜蒸发特性的影响。通过实验,测出煤油的最大蒸干流量,并分析不同管长、倾斜角度和热流密度对煤油最大蒸干流量的影响。实验结果表明:在倾斜角度小于45°时,煤油最大蒸干流量会随着倾斜角度的增大而增大,在倾斜角度大于60°时,煤油最大蒸干流量会随着角度的增大而减小。煤油最大蒸干流量会随着热流密度的增大而显著提高,而过高的热流密度会造成煤油的结焦。

基于最大熵增原理的蒸发蒸腾量模型应用

为了检验和应用Wang和Bras基于最大熵增原理建立的蒸发蒸腾量模型,应用该模型计算实验站的实测数据来改进该模型。通过简述最大熵增原理和最大熵增的蒸发蒸腾量模型构建,用整理的实测数据重新验证最大熵增模型的可靠性和精度,并与Penman-Monteith公式计算对比。在给定净辐射条件下,运用最大熵增模型计算有植被地表的显热通量和潜热通量,与实测数据的变化趋势基本一致,显热通量符合较好;白天的潜热通量计算值偏大,夜间符合较好。对最大熵增模型的2个参数表面温度和表面比湿度分析表明:最大熵增模型计算显热通量和潜热通量的变化趋势主要取决于表面温度。

陇中黄土高原半干旱区对流降水的边界层特征

采用2006—2011年的降水、探空和陆面资料,分析了对流降水时的边界层和陆面过程特征,发现在对流降水前3 d至后1 d的最大混合层厚度逐日变化中,在降水之前基本呈现出逐渐增厚并在降水前日达到最大,说明边界层热力对流环境很可能是对流性天气发展的重要能量基础。基于此,又重点分析了陆面通量的角色和作用,发现对流降水发生时段不同,陆面热通量也存在明显差异,傍晚对流降水的感热通量累积值是最大的,而午后对流降水的潜热通量最小;按降水量分类对比,感热通量与降水量存在较明显的正相关关系,而潜热通量则与降水量的关系复杂;当前1 d最大混合层厚度超过3 000 m或当日的感热通量累计值超过2 000 W·m^(-2)时,则在当日发生降水量超过17 mm的对流性降水的概率较大。综合分析表明,陆面热力作用对对流天气形成,尤其是对傍晚时段的对流降水具有重要作用,而局地蒸发对局地水循环的形成还不足以对对流降水产生实质性的贡献。