聚合物板材加热过程温度分布热电模型研究

在热成型工艺中,聚合物板材再加热过程中的温度分布直接影响到成品的质量。基于影响温度分布的3种传热方式,即热传导、对流传热和辐射换热,寻找电系统与热系统间的相似特性,利用热电模拟方法对加热过程中聚合物板材的温度分布进行了研究。以PVC板材为例,利用软件EWB对该模型进行仿真,并对仿真结果进行分析比较,得到了板材温度分布的影响因素,与实际板材加热时温度分布结果一致。     

合金钢板坯连铸凝圆过程的计算机模拟

本文从热传导偏微分方程出发，以太钢第二炼钢厂合金钢板坯连铸机为目标机型，建立了板坯连铸凝固数学模型，推导出计算铸坯温度场的显式、隐式差分公式，并采用等价比热及温度回复法处理潜热，对铸坯凝固过程进行了数值模拟；全部模拟过程均在图形状态下完成，每一步的计算结果都以温度曲线的方式即时显示在ＣＲＴ上，直观性强。     

膨润土烧损率定量预测的有限元耦合算法

利用变分法建立了砂型热传导方程，给出了计算砂型温度分布与膨润土烧损率分布的有限元耦合算法，并用该算法进行了数值模拟，模拟结果与实验结果一致，说明此算法具有良好的精度，可用于砂型中膨润土的定量预测．     

主离合器摩擦片温度场的数值解法

摩擦片的温度变化对主离合器的性能影响很大。在研究工程机械主离合器工作特点的基础上，分析了主离合器工作时的热传导过程，给出了热传导数学模型和温升表达式，并用数值解法求解，得出摩擦片的温度变化规律。通过应用证明，该计算方法计算结果较为准确，对提高主离合器的性能具有一定的指导意义。     

淬火冷却过程中瞬态温度分布及组织分布的数学模拟

本文应用微机，对大型铸锻件在淬火冷却过程中的温度分布、相变行为及组织分 布进行了模拟和计算。在模拟方法中，考虑了大工件热处理的特点，对计算所用的热 交换系数、热传导系数、比热和相变潜热等物性值做了更合理的处理；提出了预测淬 火过程中组织分布的方法。利用ＩＢＭ－ＰＣ机对４０Ｃｒ钢圆柱体和４２ＣｒＭｏ钢圆筒 件进行了淬火冷却过程中温度分布及组织分布的模拟计算，计算的结果与实验的结果 符合得较好．     

焊接热循环非线性温度场分析及热模拟研究

为了更好地研究材料的损伤行为,对焊接接头温度场进行了非线性分析和模拟。利用有限元方法,对焊接接头的非线性热传导问题进行分析,得到了焊接热循环曲线。非线性数值分析表明,焊接保温时间缩短,温度场梯度增大,焊接热循环过程温度变化剧烈,在金属相变温度附近采用经典线性方法其结果偏差较大,因此必须考虑材料热传导参数的非线性特征。由于焊接热模拟试样的组织均匀度大,因此可以考虑使用焊接热模拟试样代替实际焊接接头进行材料的力学性能研究。焊接热模拟实验和实际焊接过程的金相分析表明,所提出的非线性有限元分析方法,对焊接热循环过程时间和空间分布的描述是可靠的。     

漳州盆地深部岩层温度数值模拟及热储量估算

分别采用一维和二维热传导数学模型,对漳州盆地典型区域深部温度进行了数值模拟,并进行了热储量的初步估算。首先由实测样品数据得到地表生热率和热导率等参数,再由所得地表生热率计算深部生热率,依据地球物理勘探解释结果,给出地层结构和厚度等参数。然后分别利用一维分层热传导模型和二维稳态热传导模型进行数值模拟,得到不同条件下5 000 m以浅不同深度的温度值。最后基于数值模拟参数,给出了研究区分层热储量的计算结果。     

基于混合Trefftz有限梯度元法的功能梯度材料热传导数值模拟

针对功能梯度材料物性参数随坐标变化的特点,基于Trefftz完备解提出了求解功能梯度材料热传导问题的有限梯度元方法。首先,利用变量代换推导出指数型、二次型和三角型功能梯度材料稳态热传导问题的Trefftz完备解;然后,利用Trefftz完备解对单元内部的温度场进行插值,构造出可自然模拟材料梯度属性的梯度单元,在该基础上建立混合Trefftz有限梯度元法求解功能梯度材料的稳态热传导方程;最后,采用混合Trefftz有限梯度元法对典型功能梯度材料板的温度分布进行数值模拟,以验证该方法的正确性和有效性。     

罐头食品热杀菌中的热传递过程模型化

综述了罐头食品热杀菌过程中求解热传递（包括热传导与热对流）偏微分方程的解析与数值方法，讨论了影响该热传递过程的主要因素。指出：在模拟该传热过程时，为了更好地拟合实验数据，要考虑有关食品的热物理性质不均一性及其温度的依从性；当解决一些复杂的热传递问题时，需要采用计算能力更强的计算机以及一些改良的数值分析方法。     

热力耦合CSP连轧过程温度场的有限元分析

借助Marc商用软件,采用二维弹塑性大变形热力耦合有限元法,对薄板坯CSP第一道次热轧过程的温度场进行模拟,分析了轧制过程中轧件温度场的分布和变化规律.结果表明:在轧件变形过程中,接触热传导和变形热是影响温度变化的主要因素,二者的综合作用决定了轧件的温度变化规律;轧制结束后,轧件从表面到心部在一定厚度范围内出现明显的温度梯度,超过该临界厚度值,轧件温度基本保持不变.分析结果可以为工业生产提供参考.     

模糊PID控制用于PCR芯片实验室温控系统

介绍了一种采用自校正模糊PID控制算法的PCR芯片实验室温度控制系统。该系统将模糊推理控制与PID控制相结合,利用PCR芯片上溅射的Pt电阻获取温度信号,通过PID精确输出控制在芯片背面直接制备的微加热器和外加的半导体致冷器件,实现了PCR芯片的高精度快速变温控制,可用于近场光学显微镜实时探测PCR扩增反应过程中荧光信号的近场分布,为实现高灵敏度DNA定量检测提供了必要条件。     

石蜡/膨胀石墨复合相变材料控温电子散热器的性能

为了提高电子器件抗热冲击的能力、保证电子器件运行的可靠性和稳定性,以石蜡为相变储能材料、膨胀石墨为支撑材料,采用物理吸附法制备石蜡/膨胀石墨复合相变材料,将其应用于电子器件的热管理中,并通过模拟芯片实验研究了石蜡/膨胀石墨复合相变材料控温电子散热器的性能.结果表明:石蜡质量分数为90%的复合相变材料的导热系数相比于纯石蜡(0.3608 W/(m.K))提高了约4倍;相变材料填充于散热器中,可有效降低模拟芯片的升、降温速率,延长散热器的控温时间;当芯片发热功率为15和20W时,散热器填充复合相变材料后的控温时间较填充前分别提升了59%和20%,可降低电子器件因温度瞬间升高而烧坏的可能性,实现对电子器件的保护.     

大功率LED阵列散热结构热分析

在自然对流冷却状态下,不同的散热结构对大功率LED阵列散热性能有显著影响。采用有限元分析法,对不同散热模型进行了分析并得到工作稳定时的热分析图;对比直片形、弧形、弧钉形散热结构的散热效果,逐步得出弧钉形散热结构散热效果最好,使得空腔以及芯片处温度均在合适的范围内,灯具的使用寿命达到近40000h。另外,模拟得出在普通散热设计中,灯具适合的功率约为13．75w。通过有限元法仿真模拟得出较为合理的结果,有效地减少了实验损耗。     

高功率半导体整流管芯片散热效率计算仿真研究

为了保证芯片性能,避免芯片受损,对高功率半导体整流管芯片散热效率进行计算和仿真研究。通过有限体积法进行热计算,利用质量守恒方程、能量守恒方程以及动量守恒方程对热传递问题进行描述,确定高功率半导体整流芯片边界条件,给出散热效率计算公式。在恒温室的防风罩中进行测试,依据模型和边界条件,通过ANSYS参数化编程语言APDL构建高功率半导体整流芯片三维有限元模型,分析芯片散热情况。研究平行排列微通道、正交网络结构、螺旋环绕结构和树枝分形结构微通道下芯片散热效率。向有限元模型整流管芯片主体施加热载荷,获取不同基板材料的温度分布情况,得到不同基板材料下芯片散热效率。结果表明,高功率半导体整流管芯片微通道应选用树型结构,基板材料应选择Cu/Si C复合基板。     

大功率LED灯强化冷却散热器的创新设计

LED灯由于节能、环保、工作寿命长等特点而倍受社会各界的关注,然而大功率LED灯在工作过程中,除发光外同时产生大量热能,约有80%的能量转化为热能。随着LED的功率以及集成度的提高,LED灯的发热热流密度迅猛增加,其工作过程中散发热量大幅提高,而LED结温(芯片温度)的高低直接影响灯的使用寿命;因此,大功率LED灯的散热问题急需改善。本设计针对LED灯散热问题日益严重的现象而提出,设计出一种自然回流散热系统,使LED灯工作过程中产生的大部分热量通过回流系统散发出去,实验证明该散热系统能取得良好的散热效果。     

CPU散热技术的最新研究进展

随着芯片集成度的不断提高,为CPU提供有效的散热方案成为电子行业的重要研究课题.针对CPU热障问题,着重讨论了热管、微通道和制冷芯片3种新型微冷却方式的发展现状、传热原理以及应用前景,分析了它们各自的优缺点和有待解决的问题,并对这一领域的发展前景作了展望.     

强化冷却下正交切削Ti6Al4V合金的有限元分析

为正确分析切削介质的强化冷却对金属切削过程的影响，应用通用商业有限元软件Deform-2D，对航空用钛合金Ti6Al4V进行了强化冷却条件下的正交切削有限元模拟．通过几何建模、网格划分、边界条件的设定以及材料本构模型的选取等，模拟了Ti6Al4V合金锯齿状切屑的形成过程；文中还分析和探讨了不同强化冷却条件下的切屑形成、切削力以及切削温度的变化．结果表明：随着换热系数的增大，刀具前刀面的平均温度逐渐减小，而换热系数的高低对切削力及前刀面最高切削温度的变化无显著影响．     

一种新型芯片冷却构思的实验研究——利用蒸汽压缩空调系统降低计算机机箱环境温度以冷却芯片

提出通过降低计算机机箱内整体冷却空气温度达到热管理．类似日常生活用的普通空调，提出一种整体式中尺度空调系统来调节计算机内温度，并在实验原型上做了大量概念性的实验．结果表明，计算机机箱内环境空气温度可以从54．7℃降低到32．7℃．说明此种方法可以在不改变计算机任何部件的情况下大大提高计算机系统的冷却效果，为热管理设计的这一特定中尺度空调机非常经济且易操作，在计算机产业上将会得到广泛的应用．如同空调系统的末端一样，此整体式空调机可同时拥有多个蒸发器以带走多个发热元件产生的热量；蒸发器还可以直接扣在中央处理器（CPU）和显卡等芯片的表面以冷却芯片．本文提出的主动冷却系统在调节局部热环境时可灵活调整．例如如果空气冷却系统中有两个蒸发器时，就可用一个冷却机箱内环境温度，另一个直接扣在CPU上．本文提供的概念有望为个人笔记本电脑、台式机和大型计算机提供一种高效的冷却方法，也可应用在其他产热率较高的很多场合．     

冷却方式对特厚钢板淬火温度均匀性的影响

对特厚钢板采用水槽浸入淬火和超快冷连续淬火两种方式,对比分析持续冷却和间歇冷却对特厚钢板心部、近表面冷速以及厚向温度均匀性的影响规律,阐述特厚钢板淬火特有的心部导热和表面换热特征,建立优化的淬火工艺规程.结果表明,相比于持续连续式淬火,间歇连续式淬火能够在保持特厚钢板心部冷速不降低的前提下,显著减缓钢板表面冷速,提高了厚向温度均匀性.当水冷/空冷时间比为14左右时,优化效果最为明显.     

IGBT功率模块热管理研究

随着绝缘栅双极晶体管(IGBT)向高功率和高集成度方向发展,在结构和性能上有很大的改进,热产生问题日益突出,对散热的要求越来越高,IGBT芯片是产生热量的核心功能器件,但热量的积累会严重影响器件的工作性能。因此,对IGBT模块的温度进行有效地检测和管理是十分重要的环节。综述了IGBT模块的研究现状、研究热点以及散热相关技术,主要介绍了主动散热和被动散热的方法、以及IGBT功率模块的热阻网络系统和散热系统设计的主要步骤,和减小热阻来增强散热的方法。