基于格子Boltzmann方法的孔隙率对泡沫金属内相变材料融化传热的影响

基于局部热非平衡条件在表征单元尺度上构建出双温度分布函数的格子Boltzmann方程,用该方程来表征泡沫金属骨架与相变材料融化传热的温度场,用密度分布函数演化方程来表征融化液相速度场.然后模拟了泡沫金属内相变材料融化界面位置随时间的变化及金属骨架和相变材料的温度分布情况.模拟结果与其他文献的计算结果吻合较好.重点分析了泡沫金属孔隙率对相变材料融化传热的影响.结果表明,孔隙率的减少有利于增强金属骨架热传导换热的作用,但也会导致自然对流传热的降低及相变材料蓄热量的减少.因此在设计泡沫金属蓄热装置时,对于孔隙率的确定需要结合工程需求进行选择.     

板式脉动热管内气液两相流流型演化及传热分析

基于VOF方法建立了板式脉动热管内气液两相流动和相变传热的三维非稳态数学模型,并进行了数值求解.研究了该型热管内气液两相流流型演化和相变传热特性,比较了不同加热功率条件下热管内的流型和温度分布.研究结果表明:该板式脉动热管在运行过程中出现的主要流型有泡状流、柱塞流、环状流;当加热功率为100和120 W时,启动工况下热...     

碳/碳复合材料制备方法及其新理论

对制备碳/碳复合材料的各种方法和过程作了评述,包括予制体成型,致密化处理,液相浸渍工艺,化学气相沉积工艺等,重点介绍了由德国Karlsruhe大学研究组提出的已为实验所验证的、新的碳沉积理论,最后对碳/碳复合材料在各民用领域的应用趋向作了乐观的展望.     

热风加热沥青路面的湍流共轭传热与温度场预测

为了揭示沥青路面传热机理，研究了热风冲击射流对流换热和沥青路面内部导热的共轭传热过程，建立了热风加热沥青路面的冲击射流湍流共轭传热理论模型，采用大涡模拟研究了沥青路面温度场分布，获得了沥青路面温度场样本数据.利用本征正交分解法(POD)对温度场样本数据进行降阶处理，选取径向基函数插值方法，预测出了沥青路面温度场分布.仿真和实验结果表明：热风加热沥青路面冲击射流的湍流模型计算结果与实验温度的平均误差为5.4%;温度场预测精度随着选取模态阶数的增大而增强，采用POD分解与径向基函数插值方法计算温度场耗时仅为数值计算时间的0.63%,实现了沥青路面温度场快速且高精度的预测.     

转子通风结构对永磁电机转子流体场和温度场的影响

为降低实心转子永磁电机转子温升,以一台全空冷315kW、6kV实心转子永磁电机为例,建立了该电机转子无通风沟的三维全域流体与固体耦合传热数学模型,给出了计算区域边界与假设条件,采用有限体积法求解三维流体与固体耦合传热数学方程组,得到了转子体的温度分布,与实验数据对比验证了计算方法的准确性.由于转子无通风结构,转子体的温度较高.为了降低转子温度,提出了在电机转子上开轴径向通风沟的多种结构方案,研究了转子径向通风沟数量与位置对转子内温度分布及空气运动的影响.结果表明:在转子上开轴径向通风沟能够有效降低转子温度,为实心转子永磁电机通风系统设计提供了理论依据.     

微波加热低渗透煤岩温度分布及影响特征

为研究微波加热开采低渗透煤层气的效率,采用不同功率的微波加热煤体实验和对比数值模拟相结合的方法,开展微波加热低渗透煤岩温度分布范围及影响规律研究.结果表明:微波功率的大小决定了升温的快慢,温度越高,功率对升温速度的影响就越明显.微波加热时传热速率是电加热的1.5倍,煤体温度与微波功率有线性增长关系;温度场的分布在微波电场传播方向上具有明显的阶段性和区域分布不均匀性,在微波输出端口处温度值最大,随距离增加温度值快速降低.煤体的最高和最低温度随微波功率变化而发生变化.研究成果对我国低渗透煤层煤层气开采提供参考.     

等离子弧焊接熔池温度场的三维数值模拟

建立了运动等离子弧作用下焊接温度场的三维瞬态数值分析模型，以分析等离子弧焊熔池温度分布情况以及焊接电流、焊接速度等焊接工艺参数对其影响情况．综合考虑了液态金属的对流传热和熔池外部的固体导热、材料热物理性能参数随温度的变化、焊件表面的散热以及熔化／凝固相变潜热等对熔池温度场的影响．采用三维锥体热源对小孔型等离子弧焊接过程进行了流体动力学和传热分析，利用ANSYS有限元软件求解所建立的模型，得到了等离子弧焊接过程中温度场的变化情况．模拟结果表明，随焊接电流的增大和焊接速度的减小，熔池体积增加，熔宽和热影响区都增大．试验结果验证了所建立模型的正确性和数值求解方法的可靠性．     

MoCu球铁激光淬火过程温度场的数值计算

根据激光淬火过程的特点及复杂性，提出用有限元方法计算激光淬火过程中温度场及组织分布的传热学数学模型；在计算中对热物性值随温度的变化进行了分段线性回归处理；激光淬火属快速加热范畴，奥氏体化点相应提高．相变潜热则根据相变量的多少以温升、温降的形式加以处理．以ＭｏＣｕ球铁为例对不同激光处理参数下的温度场及组织分布进行了计算及实验验证．     

电加热油藏采油物理模拟研究

根据方程分析法 ,结合工程判断 ,导出了一套电加热油藏采油物理模拟相似准则。建立了低压三维电加热油藏采油物理模型系统 ,提出了进行电加热油藏采油物理模拟的实验方法。在此基础上 ,对单井电加热油藏采油进行了物理模拟实验研究。研究结果表明 ,单井电加热油藏能够在油藏中建立起稳定的温度分布 ,有效地提高油藏温度。油藏温度是井筒径向距离的函数 ,温度沿径向距离近似地按指数规律衰减。对于有一定冷采产量的稠油油藏 ,选用周期性加热采油生产方式 ,其经济效益较好 ;对于冷采产量很低或没有冷采产量的稠油油藏 ,宜选用周期性焖井预热采油生产方式 ,并根据油藏特点和产出液情况优化焖井预热时间和生产周期。在相同的加热时间内 ,加热电功率大 ,油藏温度高 ,但并不是越大越好 ,当功率达到一定程度以后再提高加热功率 ,油藏温度增加并不明显。在电加热油藏的采油生产过程中 ,电加热功率不稳定 ,随生产时间变化。油层电导率低时 ,输入电能利用率高 ,加热效果好。     

碳/碳复合材料制备方法及其新理论

对制备碳 /碳复合材料的各种方法和过程作了评述 ,包括予制体成型 ,致密化处理 ,液相浸渍工艺 ,化学气相沉积工艺等 ,重点介绍了由德国Karlsruhe大学研究组提出的已为实验所验证的、新的碳沉积理论 ,最后对碳 /碳复合材料在各民用领域的应用趋向作了乐观的展望     

高次模碳纤维微波加热装置的设计与实验

为了使T300碳纤维达到微波石墨化的反应温度,需要对其进行微波加热实验。设计了一种基于TM_(110)高次横磁波模式的碳纤维微波加热装置,该装置是一种圆柱形谐振腔,腔体两侧分别存在一个轴向电场最大值区域,理论上可以同时加热多束碳纤维。为了保证碳纤维的加热效率,在设计时需要同时兼顾腔体的谐振频率和阻抗匹配特性。使用仿真软件优化了耦合点的具体位置,并对优化后的圆柱形谐振腔进行了多物理场的耦合仿真。仿真结果表明:出口处碳纤维的表面温度最高,且靠近耦合点的左侧碳纤维温度高于右侧。实验结果与仿真结果较为吻合,验证了碳纤维微波加热的可行性和装置的有效性。     

阳极焙烧传热和热应力的数值模拟

建立了阳极焙烧的三维传热和热应力模型,以现场测定的升温曲线为边界条件,对阳极的升温过程和热应力的变化情况进行了数值模拟.结果表明:阳极内的热应力随温度梯度同步变化,其最大温度梯度和热应力与焙烧时间成抛物线关系.进入中温加热阶段时,阳极在宽度方向上具有最大的断面温差和最大的温度梯度,热应力也达到最大值.焙烧过程中,阳极宽度方向上的传热热流密度远大于长度和高度方向上的传热热流密度,两者相差大于一个数量级.     

碳纤维石墨化专用微波矩形槽波导谐振腔的设计及数值模拟

微波作为一种碳纤维石墨化过程中的加热方式,对于实现碳纤维在径向和周向上的均匀石墨化具有潜在优势。由于电磁波在腔体内传递时能量分布有很大的不均匀性,首先针对微波加热腔体的形状和尺寸进行了设计;随后采用Ansys Electronics软件建立了加热碳纤维丝束的电磁加热-热辐射-流动传热模型,模拟了腔体内的电磁场和温度场;最后分析了走丝速度与保护气体流速对于腔内温度场分布的影响,结果表明：保护气体流速对加热过程中丝束能达到的最高温度影响较大,而走丝速度对最高温度的变化基本没有影响。本文研究对于碳纤维微波石墨化加热腔的研制具有较实际的指导意义。     

碳纤维带电热地暖性能的足尺试验研究

设计了一套基于碳纤维带电热技术的地暖系统,并对其供暖性能和经济适用性进行了研究.选取一间保温隔热良好的卧室铺设该地暖系统,并预先在地板各层、近地表空间布置多个温度传感器.进行24h供暖试验,通过检测和分析设定位置的温度变化来研究该系统的性能和能耗.结果表明:碳纤维带电热地暖能够将室内温度保持在设定范围内,合理布置碳纤维带可以将各层横向温差控制在3℃以下.通过与传统采暖方式间的造价及运行成本的对比,研究了碳纤维带电热地暖的经济适用性,发现碳纤维带电热地暖具有造价费用低、运行费用适中、总费用低的优势.     

碳／芳纶纤维混凝土热性能研究

以解析的方法分析了碳／芳纶纤维混凝土的温度场及热传导状况,导出了碳／芳纶纤维混凝土温度分布函数,并进行了实例计算。     

碳纤维带电热技术的试验研究

提出了一种基于碳纤维带的新型室内地暖电热系统,并介绍了电热板的设计思路、试验模型和建造过程,得到了试验结果.试验通过将三条宽度为50mm,间距为200mm的碳纤维带预埋在水泥砂浆中构成电热板,检测不同位置温度随时间的变化和系统能耗,以获得系统的电热性能.结果表明:电热系统升温迅速,平均升温速率能达到1.83℃/min.竖直方向的温度变化梯度远大于水平方向温度变化梯度.碳纤维带电阻稳定性较好,地暖反射膜和保温板的隔热效果良好,温控装置对减少能耗成效显著.     

二氧化碳连续管井筒流动传热规律研究

基于二氧化碳在井筒内流动时的传热过程,考察二氧化碳在井筒内的热量和压力传递方式及其对相态和物性变化的影响规律。建立二氧化碳井筒内热传递模型,采用交替方向推进法进行求解,分析二氧化碳在井筒内流动过程中温度、压力和相态的变化规律。结果表明:二氧化碳在连续管内热交换效率较高,温度上升幅度随着井深的增大逐渐减小;二氧化碳沿环空上返过程中,温度逐渐降低,在靠近井口处温度显著下降;随着井深的增大,连续管内的液态二氧化碳逐渐转变为超临界态,在沿环空上返的过程中再次转变为液态,继而变为气液两相至出口。     

附加相变微胶囊多孔织物热湿传递模型研究

为了考察附加相变微胶囊对织物内热湿传递的影响,发展了一个新的含有相变材料的织物热湿耦合模型.模型考虑了相交区间对相变及传热过程的影响及加热/冷却率对相变材料特征温度和相变热的影响,同时也考虑到纤维对蒸气的吸附/解吸现象引起的热湿耦合作用.使用等效热容法对相变微胶囊的相变过程进行了模拟,并用控制体积法对方程进行了离散求解.计算结果与实验观测一致,表明该模型可以用来预测含有相变微胶囊织物内的热湿传递过程.     

微纤包覆活性炭复合材料的制备

本文以竹纤维、直径为2.5微米的陶瓷微纤维、粒径为106～150微米的活性炭颗粒为原材料并按1：3：8的质量比与适量水混合,高速搅拌作用下形成混合均匀的浆液,采用湿法造纸工艺制成“纸张”式前驱体,将该前驱体在105℃下干燥24小时,再在N2保护下,分别在500℃和1000℃下各烧结30和20分钟,形成微纤包覆活性炭的复合材料。采用SEM和ASAP 2020静吸附仪分别对材料微观结构和吸附等温线进行表征。结果表明陶瓷纤维之间的结合处很好地被烧结在一起,形成一个三维网状结构,活性炭颗粒被很好地包覆其中;通过BET、BJH、H-K 方程解析吸附等温线,材料BET比表面积为428.038m2/g,总孔容为0.217m3/g,微孔孔容为0.093 m3/g,占总孔容的43.1%,中孔占40.9%,大孔占16.0%。与原有活性炭做比较,可发现比表面积基本相当,各孔容均略有下降。     

炭纤维导电发热布的织造工艺

采用高强低伸纱线作为经、纬纱,在靠布边的地方引入金属丝作为导电电极,纬向等距离地引入炭纤维与经纱交织成布,将电极接在低电压上,供电后能在短时间内导电发热,形成新的导电发热产品——炭纤维导电发热布．从发热布的组织结构、生产工艺以及金属丝与炭纤维能良好交织等方面探讨了发热布织造过程中所需要解决的一些技术问题．