非傅里叶导热现象的双元相滞后模型剖析

针对实验观察到的多孔材料内的非傅里叶导热现象,采用双元相滞后（Dual-phaseLag)模型来描述多孔材料内的非傅里叶导热过程并进行了数值求解,求解结果表明,若τT和τq取值恰当,双元相滞后模性地预测实验型可以定后观察到的非傅里叶导热现象;变化τT和τq的相对数值,介质中的非傅里叶导热将表现为不同的形式,据此,文中对非傅里叶导热进行了较为全面的定义,指出了非傅里叶导热与传统意义上的热波并非等价。     

高功率短脉冲激光照射下生物组织内的热传导研究

采用响应时间为1μs的超小型薄膜铂热电阻温度计及日本YOKOGAWA DL2700高速数字示波器，对微秒量级脉冲激光照射下离体动物组织内的热传导进行了实验研究，结果发现：在激光脉宽较短时，组织内出现了非傅时叶导热现象，脉宽越短，组织厚度越薄，非傅时叶导热特征越明显，功率密度和光斑直径只影响温度上升的高低，对是否会出现非傅里叶导热没有影响。     

高能脉冲激光作用下材料表面温度场

以激光材料处理为背景,通过在高能脉冲激光照射下材料表面温度变化的实际研究,测量了在这种高能量、短脉冲、温度变化率极大的情况下材料表面的温升速率和温度变化规律,并且结合实验条件对２种不同的导热模型进行了数值模拟。实验结果显示当激光脉冲宽度较大时,实验结果和傅立叶导热模型的计算结果很吻合。随着激光脉冲宽度的减小,实验结果逐渐偏离傅立叶导热模型,而与双曲导热模型比较接近,同时出现了“二次升温”等非常规现     

一维非稳态导热问题收敛性傅里叶分析

针对一维非稳态导热问题,利用傅里叶分析法分析计算误差的收敛过程.首先对离散后的计算区域,用有限差分法建立了关于温度变量的离散方程.然后通过连续傅里叶变换,建立了关于误差的复数形式傅里叶级数,并分析了导热离散方程的稳定性.最后,通过选取不同的初始温度场和傅里叶网格数,验证了导热离散方程的稳定性.     

双组分纳米流体导热系数研究

采用共混法在氨水中制备了稳定的碳纳米管颗粒悬浮液(双组分纳米流体),并利用瞬态热丝法测量了不同条件下的双组分纳米流体的导热系数,系统研究了颗粒质量分数、氨水质量分数、温度等因素对双组分纳米流体导热系数的影响.实验结果表明,碳纳米管的加入极大地提高了基础液体-氨水的导热系数.在此基础上,结合已有文献中关于纳米流体导热系数的计算模型对双组分纳米流体的导热系数进行了模拟计算,并对模拟数据和实验数据进行了对比.结果发现,通过对模型参数的调整,微对流模型可以准确计算双组分纳米流体的导热系数.     

单人跳跃荷载模型及其参数取值

采用三维动作捕捉技术结合固定测力板,开展了100人次5种跳跃频率下的跳跃荷载曲线的测试实验.在跳跃荷载的傅里叶级数模型基础上,通过对实验数据的分析指出模型的计算谐波阶数可取为6阶,模型中傅里叶系数(动载因子)和相位角则可根据已知设计条件按两种方法取值,分别利用给定的跳跃频率或跳跃接触率来计算.讨论了两种取值方法的优缺点和适用条件,进一步给出了所建议荷载模型的详细使用步骤,并与国外现有荷载模型的动载因子值进行了对比.     

玻璃沥青混凝土阻热降温性能

由于玻璃具有较低的导热系数,将废旧玻璃破碎成1.18和2.36mm的玻璃集料替代矿质集料,制备而成玻璃沥青混合料。基于平板法和傅里叶热传导原理,研究设计了室内平板导热试验装置,用于检验玻璃沥青混合料的导热系数。试验结果表明,随着玻璃集料掺量的增大,玻璃沥青混合料的导热系数降低;玻璃沥青混合料在高温环境下的阻热效果更明显。通过模型计算发现使用玻璃沥青混凝土可降低路表温度,因此,玻璃沥青混凝土是一种绿色环保材料,具有较好的阻热性能,可以在一定程度上减轻实际工程中由于高温导致的车辙问题。     

球体表面受任意周期热扰动时非傅里叶导热的求解与分析

为研究球体表面遭受任意周期温度变化这类非傅里叶传热情形下的热波传播特性,采用双曲线型热传导方程来描述该超急速热传导问题。首先,利用分离变量法和Duhamel积分原理,得到了球体表面温度突然变化时和以简谐规律周期变化时这两种情况下的解析解;然后,在此基础上应用傅里叶级数展开法和叠加原理,获得了球体表面温度任意周期变化时的非傅里叶热传导的温度场。利用得到的解析表达式进行数值模拟,分析了不同热松弛时间、不同时刻和不同位置对温度响应的影响,讨论了非傅里叶热传导模型所给出的温度响应与傅里叶热传导模型的差别。结果表明:非傅里叶热传导模型所给出的温度响应曲线存在一系列有序的阶跃点,其响应的幅值随着热松弛时间的减小而减小。这种方法能够处理许多在生产实际中具有周期边界条件的非傅里叶热传导问题。     

生物柴油的超临界流体原位制备与性能分析

为实现生物质能源的高效利用,减少能源消耗,采用原位超临界流体技术制备了油菜籽生物柴油.以氧弹法测定热值的同时,运用Dulong热值方程式对生物柴油热值进行了计算和对比研究;利用傅里叶红外光谱仪和气相色谱-质谱联用仪等技术手段,对实验制得的生物柴油进行了化学组分、分子结构和官能团的表征,研究了超临界条件下多相反应物转化为液相可燃性脂类的性能与结构特点.结果表明,在原位超临界条件下,生物质中除油脂能够参与酯交换反应外,糖类和蛋白质也可通过分解重组形成具有较高热值的长链烷基酯.与油脂提取-酯交换二元法相比,该方法提高了生物质利用率.     

高温气冷堆球床等效导热系数实验装置模拟计算

球床等效导热系数是反映高温气冷堆球床型堆芯宏观热量导出能力的特征参数。为提高中国高温气冷堆设计计算及安全分析能力,清华大学核研院研制了高温气冷堆堆芯全尺寸球床等效导热系数测量实验装置,可进行静态石墨球床在真空及氦气条件下的等效导热系数测量实验。通过对该实验装置的结构进行适当简化,建立了模拟其高温、真空条件下辐射、导热传热特性的二维模型。利用该模型计算了实验装置内的稳态、动态传热特性,可以对球床区径向温度分布、上下保温层材质不同带来的影响、中心发热体超温情况、升降温过程等作出先期理论评估,给出进一步实验的指导性建议。     

Al/PTFE活性材料弹丸冲击/爆燃行为数值模拟研究

针对活性材料冲击/爆燃释能行为的定量研究问题,基于AUTODYN软件的二次开发功能,编写了适用于活性材料的状态方程、点火模型及整体反应度计算子程序,实现了对活性材料弹丸在高速侵彻过程中爆燃反应行为的数值模拟.通过对Al/PTFE活性材料弹丸高速碰撞2024铝合金间隔靶板的数值模拟,得到了碰撞过程中活性破片的形貌演化规律,以及粒子反应度、温度、压力等参量随时间的变化曲线,进而实现了对活性材料冲击/爆燃释能行为的定量分析. 结果表明,反应度随时间的变化趋势与试验中活性材料弹丸释能发光的变化趋势一致,温度计算与先前试验结果相符,说明该数值模拟方法可以很好地反映Al/PTFE活性材料弹丸在高速撞击过程中的冲击/爆燃释能过程.      

自相食对种群的调节效应

通过引用的组建一些简单的年龄结构种群模型，利用微分方程线性稳定性理论和生物种群动力系统的分岔理论分析这些模型的平衡态的局部线性稳定性，并借助数值模拟的方法讨论这些模型动太性质的差异，对不同模型的比较说明自相食对种群的稳定状态有重要的影响。     

FLAC3D在分析单桩竖向荷载作用下桩—土相互作用规律中的数值模拟研究

FLAC3D是以拉格拉日差分法为基础的一种数值模拟,近几年已广泛的应用于工程领域,本文旨在用FLAC3D对桩土材料模拟进行简单的介绍,结合单桩在竖向荷载作用下桩对“昔格达”回填土的影响,利用FLAC3D来模拟单桩竖向荷载下桩土作用的变化规律,数值模拟结果表明FLAC3D对单桩竖向荷载下的桩侧摩阻力、桩体轴力和中心点的分布规律进行模拟时效果良好。     

二维混合矢量磁滞模型数值模拟的改进方法

混合矢量磁滞模型结合了基础模型的优点,可以模拟磁性材料的矢量磁滞特性。但由于模拟误差的存在,致使模拟结果与实验结果有所偏差。本文针对这一问题,对基于Preisach模型和S-W模型的二维混合矢量磁滞模型的数值模拟方法进行了改进,并分析了改进方法的数值模拟步骤。使用改进方法分别对交变激磁和旋转激磁情况下软磁复合材料的磁滞特性进行了模拟研究,并将模拟结果与实验测量结果进行了对比分析,结果表明改进后的模拟方法可以很好地模拟不同频率下软磁复合材料的磁滞特性。     

强冲击载荷下战斗部材料的抗爆性能研究

为研究强冲击载荷下战斗部材料的抗爆性能,针对爆炸驱动结构的辅助装药防护层材料选择设计了一种分层结构,采用数值模拟的方法研究了不同材料组合形式的防护层结构在炸药作用下的爆炸驱动过程,对B炸药和黑火药作为辅助装药两种情况下不同金属防护层材料组合进行了静爆实验. 研究结果表明,隔爆性能最佳的2层45#钢+LY12铝合金形式防护层在B炸药起爆下发生较为明显的破坏,而隔爆性能最弱的3层全部为LY12铝合金的防护层在黑火药引燃作用下仍为完好壳体.      

基于数值模拟的粉末注射成形工艺参数优化

在本文中,基于粉末注射成形CAE技术,采用部分因子实验设计法, 结合moldflow 软件对粉末注射成形的注射过程进行数值模拟,确定了各参数及起交互作用对坯件质量的影响程度的预测。并以此为基础,在丰庆FC-80型注塑机进行工艺实验,研究了压力、速度、时间之间的关系及其最优工艺参数组合。结果表明,温度、压力、填充速度、时间之间存在着显著的交互作用并超过了单个工艺参数的影响,实验条件下的最优工艺参数组合和数值模拟的结果较为一致,将CAE技术与实验相结合,可在较少的分析次数下获得优化工艺,从而改善了制品质量。     

冲击载荷作用下玻璃和陶瓷材料失效模式对比研究

针对玻璃和陶瓷两种材料的不同失效模式,及陶瓷中是否存在失效波现象的问题开展了数值模拟工作,得到了陶瓷和玻璃两种脆性材料在冲击载荷作用下不同的动态响应情况,从材料细观结构的角度出发,对产生不同结果的主要影响因素进行了分析,解释了相同实验条件下,陶瓷材料中没有观测到表征失效波现象的再压缩信号的原因. 分析结果表明,与能够产生失效波的玻璃材料相比,由于陶瓷材料在细观尺度上存在着尺寸较大的微裂纹,这些裂纹在冲击载荷作用下快速生长,致使材料损伤发展的延迟时间很短,所以实验中没有观测到陶瓷材料中的失效波现象.      

基于有限差分方法的水中爆炸三维数值模拟

针对水中爆炸的三维数值模拟问题,采用基于有限差分的拉格朗日与欧拉相结合的方法,在矩形网格上离散差分基本方程组;在欧拉步中引入模糊方法处理界面,计算各输运量;编写了数值模拟程序,进行了炸药在水中爆炸的三维数值模拟.爆炸场中考虑了有刚性障碍物及有反射有限边界计算域.结果表明,模拟结果与实际情况基本吻合,特别是冲击波在水中传播的模拟效果较好,证明所采用的三维数值模拟方法是有效和可行的.     

火灾高温下轴心受压型钢混凝土柱的应力分析

利用通用有限元分析程序ANSYS10.0对轴心受压型钢混凝土柱(ACSRCC)在火灾高温下截面应力分布进行了数值模拟分析,获得了ACSRCC截面的应力场分布,并对2种结果进行了对比。基于不同材料应力的转换原理和叠加原理,提出了火灾高温下ACSRCC截面应力的数值计算方法,计算结果与模拟分析结果大致吻合。最后研究了型钢保护层厚度等因素对火灾高温下ACSRCC力学性能的影响规律。