Investigation on Temperature Field Calibration and Analysis of Wind Tunnel

For wind tunnels,it is essential to conduct temperature and flow field calibration on their test section,which is an important indicator for evaluating the quality of wind tunnel flow fields.In the paper,a truss composed of temperature sensors was used to calibrate the temperature field of a completed wind tunnel section.By adjusting the distance between the temperature measurement truss and the nozzle,as well as the wind speed,the temperature field distribution data at different positions could be obtained.Analyze these data to identify important factors that affect the distribution of temperature field.Simultaneously,the temperature field of the wind tunnel was simulated accordingly.The purpose is to further analyze the fluid heat transfer between air and wind tunnel walls through numerical simulation.Through the above analysis methods,the quality of the temperature field in the wind tunnel has been further verified,providing reference for future wind tunnel tests of relevant models.

超高速风洞温敏漆膜基结构传热特性分析

磷光热图技术是实现超高速风洞流场下飞行器模型表面热环境测量的关键技术之一,但目前仍缺乏温敏漆(TSP)膜基结构传热特性及膜基材料适用性的系统研究。本文开展了不同材料厚度的TSP膜基结构在不同流场工况下内部传热特性的数值仿真分析。针对超高速脉冲式和暂冲式风洞,分别研究了流场作用时间、表面热流密度和TSP层厚变化对不同材料体系膜基结构内部热扩散深度及表面温升的影响规律。结果表明:TSP膜基结构内部热扩散深度主要与模型材料热扩散率和流场作用时间有关,受热流密度和TSP层厚的影响较小;表面温升主要随热流密度和TSP层厚变化,且均呈正相关趋势。研究成果可为磷光热图在风洞试验应用中定制化设计膜基结构材料和厚度提供理论支撑。

超长电力电缆隧道冬季温度分布特征及通风节能潜力

为了解冬季通风时隧道内的换热情况和节能潜力,对冬季室外气温为4~12℃时超长通风区间特高压电力隧道内的温度分布特征进行数值模拟研究。采用ANSYS Fluent 19.2软件,通过用户自定义程序完成电力隧道全长的模拟。对冬季隧道的传热特征和通风节能潜力进行分析,定义并给出了冬季能实现最大节能效果的临界通风量。结果表明:具有超长通风区间的电力隧道存在通过降低通风量从而实现节能的潜力;冬季电力隧道前段土壤放热、后段土壤吸热,土壤放热量占比受室外气温影响,而土壤吸热量占比受室外空气温度和通风量影响;冬季室外气温越低,临界通风量越小,通风节能潜力越大,当冬季室外气温为4~12℃时,最大可能节能率为91%。

能源隧道附近非饱和土行为的数值模拟评估

在隧道衬砌中安装换热装置可进行地热能源的利用,为隧道上部建筑供热或供冷,但是热激活会对周围土体饱和度产生影响,从而使对水敏感的土体如膨胀土等产生形变,进而可能影响隧道结构受力状态。该研究对能源隧道周围土壤中的热量和水分传导进行了数值模拟分析。通过建立三维有限元模型,研究土壤类型和地下水位对能源隧道水力学行为的影响,并深入了解土体饱和度对换热效率的影响。当饱和地下水位高于隧道时,应考虑自然对流对换热的影响,低于隧道时则不宜用简化的干燥假设来评估换热效率,该研究结果可用于非饱和区域能源隧道的热激活评估。

回转窑传热模型与数值模拟

对回转窑内传热过程进行了分析 ,在已有研究基础上归纳了各项换热系数的关联式 ,尤其结合热渗透模型完善了回转壁面与料床之间传热机制的研究 ,并提出通用的计算关联式。进而提出了内热式炉型的一维轴向传热模型 ,并根据已发表的试验数据验证了该模型和各换热系数的适用性。计算表明在窑内低温段 ,物料的受热主要来自其覆盖的回转壁面对其加热 ;而在高温段 ,气体的辐射热量成为加热料床的主要热源。此外 ,由物料进口端沿轴向窑壁散热增大 ,在窑内高温段窑壁的散热甚至高于物料吸热量 ,因此在回转反应器的设计中应充分考虑窑壁散热造成的热效率降低并采取相应措施。

梭式窑空气动力模型中紊流流动与对流传热的数值模拟研究

为深入了解梭式窑对流换热规律和产生换热不均匀的原因 ,利用CFD软件FLUENTTM5 .4.8,构造了非保形结构化 -非结构化混合网格 ,采用标准紊动能 -紊动能耗散率 (K -ε)模型 ,对梭式窑空气动力模型内部紊流流动与传热进行了数值模拟研究。得出了烧嘴射流的发展过程以及烟气速度场和温度场的分布特征。分析了料垛之间以及料垛局部换热的不均匀分布特征和成因。结果表明 :外围料垛换热较强、内部料垛换热较弱 ,造成料垛间换热不均匀。料垛间隙的周期性分布导致料垛周向换热不均匀 ,三层烧嘴作用范围不同导致料垛纵向换热不均匀 ,有关数值模拟结果与文献实验数据符合较好。在此基础上 ,提出了调整料垛码法、烧嘴位置和流量匹配等改善对流换热均匀性的措施 。

结冰风洞液滴运动及传质传热特性分析

针对结冰风洞喷雾系统设计和分析的需要,建立了计算液滴运动及传质传热特性的数值方法。该方法将空气流动和水滴运动解耦计算,首先采用计算流体动力学的方法模拟空气流场,在此基础上,用拉格朗日法计算水滴运动轨迹,并根据雷诺比拟计算水滴运动过程的传质传热特性。采用本文方法对液滴在3 m×2 m结冰风洞中运动及传热传质过程进行了模拟,分析了导致液滴沉降的原因,总结了影响液滴温度和直径变化的因素,得到了液滴在运动过程中沉降和蒸发的基本规律,为深入开展结冰风洞喷雾特性研究打下了较好基础。

层板冷却特性的实验与数值模拟研究

在大尺寸低速回流式风洞内对一种应用于涡轮叶片的典型的层板结构进行了流阻特性和冷却特性的实验研究,获取了该层板综合冷却效果与层板两侧压比的关系,结果表明层板具有很高的冷却效果。运用商用软件Fluent6 0对其进行了流固耦合传热计算,分析了层板内部复杂的流动和换热情况,得到了在不同的进出口条件下该层板的综合冷却效果。计算结果和实验值进行了比较,两者符合较好,表明通过数值计算获取层板冷却效果的方法是可行的。

周期性变化边界条件下窑墙非稳态导热的数值模拟

本文采用简谐波处理周期性变化边界条件的方法，探讨了一维非稳态导热问题的数值计算问题，并给出了两种间歇窑窑墙传热过程的计算示例；计算结果表明，对周期性变化的传热过程，采用这种数值分析方法是适宜的。此外，本文还针对目前非稳态导热蓄热能力计算方法存在的不足之处，提出了一种新的计算周期性非稳态导热过程中窑墙蓄热能力的方法。

回转窑传热传质数学模型及数值仿真

将回转窑内的传质过程与对流、辐射、传导三种热交换方式相结合,建立了回转窑传热传质过程的数学模型,并对模型进行了数值仿真。结果表明:物料温度随喷料量增加而降低,随喷煤量增加而升高。随着物料温度升高,喷料量、喷煤量的变化对物料温度的影响愈显著。

某隧道窑烟气换热器换热性能的研究

首先对某陶瓷隧道窑的烟气换热器的尺寸和工作时的相关热工参量进行了测量。其次利用计算流体动力学软件FLUENT,对换热器内部的流场和温度场进行了数值模拟。模拟后得到的烟气出口温度等参量与测量值吻合较好,计算区域内的质点速度矢量图、温度场云图等,经分析,符合流体流动和传热规律。在上述工作的基础上,对换热器的换热性能进行了研究,得出结论:(1)单位时间内流经换热器烟气的能量减少量,空气的能量增加量,和换热器外壁向周围环境散失的热量分别为157.2kW、150.9kW、6.3kW;(2)烟气流经换热器的阻力损失远大于空气流经换热器的阻力损失;(3)烟气由入口到出口温度下降的值较小,阻力损失值较大,表明换热器的换热性能有待改进和提高。

亚音速可调气流温度风洞试验台设计

设计研究的气流模拟试验台是一座小型开口高速风洞,可以对试验段温度进行调节。在气动热力方案设计和计算的基础上,采用软件Fluent对风洞收缩段设计参数进行优化设计并进行了试验段流场的模拟计算,模拟计算流场及温度场结果表明设计合理。在优化设计的基础上加工制作了一座风洞,实际测量表明该风洞的流场品质优良,试验段温度符合设计要求。

催化效应对气动热环境影响的流动-传热耦合数值分析

鉴于高超声速飞行中高温气体效应带来的壁面催化反应可显著增加气动热载荷,在气动热环境与结构热响应的分析与预报中需充分考虑催化反应带来的影响。将简化原子复合催化模型和有限速率催化反应模型嵌入超高速流动-传热耦合分析模型中,建立超高速流动/催化反应/传热多场耦合分析模型。其中,通过高频等离子风洞的催化特性测试获得ZrB2-SiC超高温陶瓷材料表面催化系数与温度的函数关系,对比分析耦合计算和非耦合计算、简化原子复合催化模型和有限速率催化反应模型对气动热环境的影响和适应性,结果表明材料表面催化特性对壁面总热流有重大影响。对于具有较高热导率材料的热响应,耦合传热分析能够有效避免非耦合计算带来的过度高估的结果,而有限速率催化反应模型可有效提高计算精度。在此基础之上,通过耦合传热分析,揭示了催化反应与壁面传热的内在关系,证明了在传热分析中考虑表面催化效应可提升结构热响应精度和防热系统精细化设计的能力。

隧道窑低蓄热窑车的设计与传热行为的研究

结合某厂耐火材料生产的实际情况 ,对其原隧道窑窑车衬砖进行改造 ,提出两种低蓄热窑车方案 ,并编制计算机程序 ,计算出窑车衬料中的温度场、蓄热量和散热量。结果表明 。

基于地道风的空气源热泵冷热源动态传热

对基于地道风的空气源热泵应用的可行性进行了分析,建立了地道传热温度场的数学模型和计算的内、外边界条件,进而对数学模型进行了简化处理,并采用拉普拉斯数学方法计算求解,得到空气经地下风道传热的计算公式。随后,建立地道传热环境的物理模型和边界条件,采用数值计算软件FLUENT对物理模型进行数值模拟计算,并将动态传热边界条件加入求解。将计算所得结果与实验实际测量取得的数据进行了对比分析,得出基于地道风的空气源热泵冷热源动态传热的特点,以及应用地下风道传热时要注意的关键问题。

隧道窑冷却带流-固耦合散热数值模拟

以某烧结砖隧道窑为研究对象,为获得隧道窑冷却带散热温度场数据,建立了隧道窑窑壁-砖块-流体耦合传热物理模型与数学模型,采用FLUENT流体计算软件对其进行了隧道窑窑壁-砖块-流体耦合传热仿真,获得了窑内整体比较精确直观的温度场分布。仿真的结果表明:风速为5 m/s、孔隙率为0.5以及砖块适当稀码时,隧道窑冷却带降温效果较好,其与隧道窑烧成曲线冷却段吻合也较好,为风速调整、码砖方式和孔隙率的选择提供了理论依据,提高了烧成质量和生产效率。

坝体廊道通风换热性能的模拟研究

以云南景洪水电站为背景,利用CFD技术研究了各种工况下空气流经坝体廊道后空气温度的变化规律,分析了室外空气温度、空气流速、隧道洞长等因素对坝体廊道换热效应的影响,可知空气流速约为1 m/s时换热效果较好,且夏季室外气温低于35℃时,经1 000 m坝体廊道温降后空气出口温度均能低于28℃,满足水电站厂房通风的设计要求。模拟结果表明,利用坝体廊道本身的蓄能作用对引入空气具有良好的加热或降温效果,对节能降耗、改善水电站厂房环境和提高发电效率具有重要意义。

综合管廊热力舱管线散热计算及数值模拟

为研究综合管廊热力舱中热力管线散热情况,首先基于传热学和管沟敷设研究确定管线热损的理论计算流程,其次通过Fluent建立热传导-辐射-对流耦合换热模型进行模拟,进一步分析覆土深度、土壤热导率、大气温度对管线热损失的影响。通过理论与模拟结果对比,表明两者得到的管线总热损平均误差在3%内,数值模型能够反映实际管线散热过程。同时,指出土壤热阻经验式的适用性以及多舱结构对管线散热的影响有进一步探讨的必要。

隧道窑低蓄热窑车传热行为的研究与实践

结合生产实际，对隧道窑窑车衬砖进行了改造，设计了两种低蓄热窑车方案，用Ｃ语言程序计算了窑车衬砖中的温度场、蓄热量和散热量，并对其中一种方案进行了试验研究。结果表明，该方案切实可行，节能效果显著，并可有效地降低窑内上下温差。

地道风升温系统的数值模拟与分析

借助CFD软件建立了基于地道风的空气源热泵系统冬季地道风加热升温过程的三维数学模型,并通过实验对模型的精确性进行了验证。根据数值模拟计算结果,分析了地道长度、风速、埋深、结构尺寸等因素对地道风升温系统效果的影响程度。研究结果为地道风升温系统的优化设计提供了依据。