高亮度LED灯具热界面材料制备及热模拟分析

利用具有优异导热性能的石墨烯制备了石墨烯／硅油热界面复合材料,研究了材料的相关性能,并将其用于高亮度LED路灯上的散热封装,在对其封装散热效果分析时发现,该热界面材料能有效地降低器件界面热阻,改善高亮度LED的散热问题;同时采用有限元模拟软件ANSYS对热界面材料的散热效果进行模拟,为改进LED封装技术提供了依据。     

基于Pro/Mechanica的IPM散热分析及优化

建立了三菱IPM的简化热模型,利用有限元分析方法,运用Pro/Mechanica为对其工作温度场进行了分析。针对芯片自身结温超过芯片的最大可承受温度的情况,对IPM的散热性能提出了优化方案,采用针形散热器以实现其外表热量的快速散发。并提出一种新型的封装形式,即用塑封树脂和铝合金进行混合封装。通过热分析表明,该封装对于IPM芯片散热有着明显的作用。     

电子封装用环氧树脂固化温度与应变的三维有限元模拟

环氧树脂因具有许多优异的性能而被广泛用作电子封装材料,然而环氧树脂在固化过程中产生的内应力会对封装产品的性能产生严重影响。针对一种用于电子封装的环氧树脂,通过实验分析了其固化动力学、密度、导热系数、玻璃化转变温度、弹性模量、化学收缩应变和热应变等性能参数,建立了固化过程中的数学模型。通过ABAQUS建立三维有限元模型,采用顺序耦合分析方式,分步进行传热分析和应力应变分析,模拟环氧树脂固化过程中的温度场、固化度场和应力应变场。最后采用光纤布拉格光栅（FBG）监测环氧树脂在固化过程中内部的温度和应变变化,并与模拟进行对比,结果表明本文所建立的有限元模型具有较高的可靠性。      

行波管阴极组件动态热耗散分析及优化设计

阴极作为行波管的“心脏”，其内部结构的热耗散是影响行波管预热时问的关键问题，热传导和热辐射是引起阴极组件内部热耗散的最重要因素。建立了阴极组件热状态有限元分析方程，利用有限元ANSYS软件对阴极组件动态热耗散进行模拟分析。提取热流矢量图及温度分布图，并获得阴极达到稳态的预热时间。对实际样品进行实验验证，证明了有限元模拟方法是可行的。基于瞬态热模拟分析结果，优化设计了阴极组件中关键部件的结构及材料，有效地缩短了阴极预热时间，提高了行波管快速反应能力。     

活性炭对薄荷醇的封装及热释放性能影响

目的 研究活性炭对薄荷醇的封装和热释放性能影响，为活性炭用于加热不燃烧烟草制品的加香提供依据。方法 利用红外光谱(ATR–FTIR)、热重分析(TGA)和扫描电镜(SEM)分析活性炭对薄荷醇的封装性能，并采用热裂解气相色谱/质谱联用法(Py–GC/MS)分析350 ℃温度下活性炭中薄荷醇的热释放性能。结果 活性炭表面有众多的小孔，对薄荷醇有强的封装性能。薄荷醇被活性炭封装后，热稳定性明显提高，最大挥发峰从195 ℃提高到251 ℃，薄荷醇在350 ℃温度下热裂解产物组分少，主产物仍然是薄荷醇，相对质量分数为82.879%。结论 活性炭能够有效封装薄荷醇，延缓其释放速度，达到保香的效果。在加热不燃烧烟草制品的温和加热状态下，活性炭封装的薄荷醇具有良好的热稳定性和可释放性，活性炭可以作为薄荷醇的封装剂用在加热不燃烧烟草制品中。     

近地空间下X/EUV透射光栅的热力学有限元分析

为了实现极紫外透射光栅光谱仪在近地空间的应用,针对其核心色散元件2000线/毫米X/EUV透射光栅,本文采用有限元方法建立了机械模型并对其热学性能和耦合特性进行计算机模拟计算,通过模拟热膨胀系数不同的材料构成的薄膜光栅在近地空间受到太阳辐照后的温度场,得到该光栅表面的热形变分布.结果表明,在高真空热环境下,该透射光栅表面形变量平均可达0.56μm,而影响光栅周期的纵向形变平均值则为71.5 nm.由于热形变会对光栅衍射效率产生重要影响并导致光谱仪精度和性能的下降,利用有限元分析模拟的结果,进一步优化光栅的封装和设计制作,使其栅线处纵向热形变趋近于零,为2000线/毫米X/EUV透射光栅在太阳极紫外辐射探测器上得到应用提供了科学依据和有效支持.     

温度,材料不均匀性对粘塑性材料冲击拉伸失稳的影响：有限元模…

本文采用具有过应力特征的热粘塑性本构议程，对冲击载荷作用下轴对称圆棒光滑试件的绝热失稳及变形快速局部化产生的原因和发展过程一无是处地有限元计算模拟分析，为了模拟实材料中存在的不均匀性，文中考虑了材料热物性，热软化率及材料就在应变硬化特性三种简化的不均匀性情形对热粘塑性材料的绝热失稳过程的影响。     

置换通风空调房间室内空气品质研究

本文选用一应用置换通风方式的典型办公室房间作为研究对象，应用数值模拟方法，从室内空气温度分布、速度场、PMV-PPD及空气龄几方面模拟研究了置换通风条件下室内空气品质。结果表明置换通风方式下空调房间具有较好的热舒适环境和良好的室内空气品质。     

振荡流反应器内流体流动的三维数值模拟

利用ANSYS有限元分析软件对振荡流反应器中流体的流动进行了三维有限元瞬态模拟和连续分析，通过对整个振荡周期内不同瞬时速度场的模拟和连续分析，获得了整个振荡周期内，振荡流反应器内流场的变化规律，并通过对比得出了相同振荡条件下牛顿流体与非牛顿流体在反应器内流形的不同，以上的结论为工程实际中应用振荡流反应器提供了一定的指导作用。     

基于热-力耦合模型的纤维丝束带铺放残余应力的模拟及实验研究

采用有限元分析计算和实验测试2种方法,在热-力耦合载荷作用下,对纤维丝束带铺放成型时的残余应力进行了研究。首先,建立纤维丝束带铺放的热-力耦合模型,利用有限元分析研究了不同温度和压力参数条件下纤维丝束带铺放残余应力的模拟结果。其次,对结果进行分析比较得到各个因素对纤维丝束带铺放残余应力的基本影响规律;最后进行不同温度和压力等铺放参数对纤维丝束带铺放成型时残余应力影响的实验测试研究,以验证热-力耦合有限元模型计算结果的正确性。结果表明:2种方法得到的残余应力分布基本一致,只是残余应力的最大值之间存在着差别。      

Thermal modeling and measurement of junctions in photovoltaic packages

This study reports the direct thermal observation of the junction temperature and determination of the thermal resistance in a commercial solar cell package under actual operating conditions. A thermal transient method was the key method that was utilized for the thermal characterization of the device. Sunlight directed into the solar cell package was found to increase significantly the heat generation inside the solar cell package. It was shown that the operation of the solar cell package with sunlight of 1 sun resulted in a junction temperature of about 113 degrees C. The simulation data were in good agreement with the measured values. Detailed thermal performance of the solar cell package was projected using a Computational Fluid Dynamics (CFD) method under various operating conditions. Thermal resistance was determined under various operating conditions.     

Impact of plate design on the performance of welded type plate heat exchangers for sorption cycles

Numerical and experimental analysis was carried out to examine the heat transfer and pressure drop characteristics of welded type plate heat exchangers for absorption application using Computational Fluid Dynamics (CFD) technique. The simulation results based on CFD are compared with experimental results. A commercial CFD software package (FLUENT) has been used to predict the characteristics of heat transfer, pressure drop and flow distribution within the plate heat exchangers. In this paper, a welded plate heat exchanger with a plate of chevron embossing type was tested by controlling mass flow rate, solution concentration, and inlet/outlet temperatures. The working fluid is H₂O/LiBr solution with the LiBr concentration of 54–62% in mass. The numerical simulation examines the internal flow patterns, temperature distribution and the pressure distribution within the channel of the plate heat exchanger. Three plates of embossing types; chevron embossing, elliptic and round, are proposed and simulated in this paper. The simulation results show reasonably good agreement with the experimental results. Also, the numerical results show that the plate with the elliptical shape gives better performance than the plate of the chevron shape from the viewpoints of heat transfer and pressure drop.     

基于有限差分法的金属复合板冷却过程温度分布预测

目的 研究金属复合板在冷却过程中的温度变化规律以及经过冷却后金属复合板的表面及内部温度分布规律.方法 利用二维有限差分法对金属复合板材冷却过程中的温度变化规律进行了分析,从理论上推导了使用等步长节点法求解温度的差分方程,通过设置合理的边界条件解决了金属复合板基板和复板接触界面互相影响的传热问题.结果 通过设置等步长节点的有限差分法计算得出金属复合板冷却过程的温度变化规律以及冷却后金属复合板的表面及内部温度分布,对比有限元软件模拟计算和有限差分程序计算结果,得出结论.结论 界面处温度高,越靠近两边温度越低,通过与有限元软件模拟计算作对比,验证了差分法计算的准确性.     

基于ANSYS保温包装球壳模型的建立

将实际保温箱尝试用不同球壳模型表达,实现了三维热传递模型向一维模型的转换,借助ANSYS热分析,进行数值模拟,分析了转换模型的保温时间及其与实际保温箱的相对误差。结果表明,当箱体一个内表面接近正方形,内尺寸最大值与最小值的比值小于2时,采用与实际保温箱内体积相等、厚度相等转化而来的球壳模型,最能真实反映实际保温箱的传热过程,这为保温包装优化设计、降低包装成本提供了依据。     

油池火灾环境下包装容器的热响应特性模拟

借助CFD模拟软件及其并行技术,以圆柱体钢结构件为研究对象,应用整场离散、整场求解的数值解法,初步探讨了火焰流场与结构热响应的耦合模拟方法,开展了静风及有风条件下3m直径油池火灾环境下包装容器的热响应特性模拟,得到了水平放置的包装容器表面温度及热流响应的空间分布特性,研究结果可为含危险品结构的热-力耦合响应模拟提供载荷边界条件,为含危险品结构的热安全性评估提供技术支撑。     

基于ANSYS的温控包装圆柱体模型的建立

为简化温控包装设计计算,对实际温控包装系统建立了不同的圆柱体模型。将实际温控包装箱尝试向不同圆柱体模型转化,使其设计方法更简便易行,借助ANSYS软件对其进行了热传递分析和数值模拟,利用转换模型的温控时间与实际温控系统的温控时间之间的相对误差,对各模型进行了筛选。结果表明,采用的圆柱体模型与原立方体温控包装箱的内体积、厚度相等时,最能真实反映实际保温箱的传热过程。为降低包装成本、优化温控包装设计方案提供了依据。     

低温非热平衡圆柱温度分布特性的数值分析与实验

为研究复杂传热条件下,低温非热平衡圆柱表面温度分布特性及相关控制手段,本文以单纯顶部送风为基础,建立了附加局部送风、附加辐射屏两种传热条件下的非热平衡圆柱体的传热模型,通过数值模拟方法分析了该柱体的径向温度梯度、体温度不均匀度、面温度不均匀度等温度特性,并通过实验验证了数值模拟结果的准确性。在此基础上定量分析了不同传热方式和运行参数对温度特性的影响规律,从传热方式、结构设计、运行参数三个角度,提供了控制柱体温度特性的方案。结果发现:相比于只有单纯顶部送风,设置局部喷口送风可使柱体平均温度的降幅提升5.1％,柱体温度不均匀度降幅提升38.3％,同时降低了柱体面温度不均匀度,并将柱体温度梯度控制在近导热面侧;附加低温辐射屏后,对流和辐射的耦合传热可使柱体平均温度降幅减少23％,柱体温度不均匀度降幅提升57.5％,同时降低了柱体面温度不均匀度。     

Temperature distribution and efficiency assessment of different PVT water collector designs

The aim of this work was to study different hybrid photovoltaic-thermal (PVT) collectors. Numerical simulation of the collectors was carried out using a 3-dimensional computational fluid dynamic (CFD) model. A set of experiments was conducted using a box-type PVT collector to validate the obtained computed data. Simulation results for water outlet temperature, especially at the lower flow rates, were closer to the measured data compared with average module surface temperature. Based on the simulation results, the spiral flow designs of heat exchanger provided the most uniform temperature distribution for module surface and the highest temperature gradient was observed with the direct flow designs. A hot zone was generated on the module surface of the direct flow box-type collector and the results indicated that the hot zone was considerably declined using cross-fins inside the box-type heat exchanger. The highest heat transfer to the ambient occurred with the spiral flow design and the box type heat exchanger presented a relatively low heat losses. The cross-fined box type and the spiral flow designs of the PVT collector had the highest electrical efficiencies at the different test conditions.     

高强度钢板热成形温度场数值模拟分析

高强度钢板热成形过程中,板料和模具于接触表面具有强烈的热传导现象。温度的不断变化将直接影响热成形钢板的最终成形性能和水冷模具的寿命。基于此,该文建立了板料与水冷模具间相互耦合的接触表面热传导模型,并运用传热学和一般壳体温度场有限元分析理论,构建了计算热成形过程板料和模具接触的温度分布场。通过U形件热成形数值模拟与实验结果的一致性对比,验证了建立的热传导模型的有效性。