基于微型风扇阵列系统的人体降温空调服

论证基于微型风扇阵列的人体降温空调服的概念,并从理论和实验方面对其可行性进行评估。通过数值求解各类典型热环境条件下的三维Pennes生物传热方程,揭示出在皮肤表面引入微型风扇阵列时,其强化散热作用可显著降低体表的温度水平。同时,还采用红外成像技术及热电偶测温方式,对模拟人体的发热块经受风扇阵列强化散热作用前后的降温情况进行实验测定,进一步证实微型风扇阵列的高效降温特性,期望引申出新一代可灵活调节的空调服。     

人体足部传热数值模拟及加热实验

针对极低温条件下的人体足部防寒保暖问题,建立了基于经典Pennes生物传热方程的足部传热学模型,得到其一维解析解,并采用Huent软件对足部的传热学过程进行三维数值模拟,得到常温(291 K)及极低温(233 K)情况、足底有无加热源条件下的4组计算结果.同时设计加热实验对数值模拟结果进行验证,引入红外成像技术及热电偶测温方法对实验过程及结果加以观测和记录,并对实验中所采用的锂电池供电性能进行测试.研究结果可为今后研制相关高性能可加热产品提供参考.     

服装款式特征对人体局部传热性能的影响

为研究不同服装款式的衣下间隙分布特征,及其对人体局部区段向外环境热量传递的影响,采用同种纺织面料设计制作了3 款号型相同但款式不同的实验衬衫（H 廓型、A 廓型、X 廓型）,应用红外热像仪对裸体与服装外表面温度分布进行无干扰高精度探测,并将人体划分为不同的部位区段,量化人体各区段的局部衣表温度与皮 肤温度的差值,以此表征服装的局部传热性能。结果表明：人体局部的体型特征与服装款式共同影响服装局部传热性能,一方面,服装局部传热性能存在区段间差异;另一方面,款式A 的隔热性能最优,且在腹部、腰部、下背、前臀、后臀部位,其衣表温差显著高于其他2 款服装,而在上胸、下胸及上背区域,由于人体骨骼肌肉的隆起,3款服装间的局部传热性能未发现显著性差异。     

空气冷却器开缝翅片传热与流动特性的数值模拟研究

文章采用CFD软件FLUENT对空压机中间冷却器用开缝翅片和平直翅片的流动和传热进行了三维数值模拟。通过建立管翅结构的局部模型,利用标准κ-ε湍流方程,研究了温度、速度等在翅片附近的分布,并对比了平直翅片和开缝翅片的模拟结果。结果显示:开缝翅片对空气流动有较大扰动作用,在开缝结构附近出现了大量涡流,强化了空气和冷却水之间的传热过程。在同样条件下,开缝翅片空气侧换热系数比平直翅片大8%,而开缝翅片的压力降比平直翅片也相应增大。     

逆流式三套管换热器的传热计算

三重套管换热器适用于食品、化学等行业冷却（加热）工作介质,并兼作输送管路.本文根据传热基本方程推导纯逆流传热套管的总传热系数,沿传热管长度的流体轴向温度分布,模拟二重套管的对数平均温差和有效总传热系数以便于工程设计计算.     

加热卷烟逐口抽吸过程传热数值模型

为实现加热卷烟数字化设计及烟气调控,对加热卷烟抽吸过程的传热机理进行深入研究,建立了基于多孔介质的气流流动模型与气固两相局部热平衡传热模型,模拟了加热卷烟在抽吸过程中的温度分布,并通过温度检测实验验证了模型的准确性。结果表明:①两相局部热平衡传热模型能够模拟加热卷烟传热过程,卷烟各段出口温度的模拟值与实验值差异均在15 ℃以内;②模拟了加热卷烟内部的气流场和温度场,各段气流流速随着抽吸呈现周期性分布,抽吸时间内中空段气流流速最大且其外围基本不流动,抽吸周期内加热卷烟烟支温度呈现D型分布;③计算了烟支加热片与烟支外周在抽吸过程中的最大热通量和最小热通量,加热片在1个抽吸周期内大约释放39 J的热量;烟支外周在1个抽吸周期内大约散失33 J的热量。      

啤酒发酵液低温冷却过程的CFD模拟

应用传递过程原理和计算流体动力学(CFD)知识,建立了啤酒发酵后期冷却阶段发酵液热量与动量传递的CFD模型,并进行了数值模拟,得到了啤酒发酵罐内发酵液的热量和动量分布.模拟结果表明,啤酒发酵后期冷却过程中发酵液温度上高下低,轴向分层明显,而径向温度梯度很小,发酵液的运动复杂,局部小环流众多,严重影响其温度分布,这对于改进传统的啤酒发酵后期冷却温控策略有较重要的理论与实践意义.     

火灾环境下应急救援防护服传热数值模拟

 通过建立穿着于模拟人体的应急救援防护织物传热模型,研究模拟火灾环境下的服装传热特征。模拟人体肢体的圆柱体内核保持恒定温度37℃,模型考虑了织物吸收热辐射及热属性随温度变化的特性,运用有限差分完全隐式格式方法模拟计算了织物与人体皮肤的一维径向温度分布,将计算得到的温度值代入Henriques烧伤模型方程以预测皮肤达到二级烧伤所需的时间,其值与实验结果较为一致。研究结果表明,圆柱几何形状对天然阻燃高聚物纤维织物的热防护性能影响效果较为显著,所建立的模型为覆盖于圆柱体的多孔材料传热提供了系统的研究方法。     

非均匀温度边界下多孔介质太阳能吸热管内非达西强迫对流传热数值研究

针对太阳能集热器的多孔介质吸热管部件工作时,存在受热不均匀而引起剧烈的温度循环变化和交变热应力所导致吸热管出现疲劳破坏的问题,开展了三维数值模拟。动量方程采用Brinkman模型,能量方程采用非局部热平衡下的双方程模型。在入口温度非均匀而壁面恒温(工况1)和入口恒温而壁面温度非均匀(工况2)2种常见工况下,考察多孔介质太阳能吸热管内非达西强迫对流传热过程,并采用无量纲形式对问题进行简化。研究结果表明:无量纲速度参数对吸热管内对流传热过程影响显著,Bi增大,流体和固体骨架温差减小。通过改变入口和壁面受热条件以及合理的控制参数范围可以有效地降低多孔介质太阳能吸热管内的最大温差,从而改善吸热管的工作效率,延长使用寿命。     

卷烟燃烧锥温度分布的表征方法

为了更加准确地表征卷烟燃烧锥内部的温度分布情况,提出了以温度为基准确定抽吸时刻的检测方法,考察了连线法、最近邻点法、改进谢别德法、克里格插值法、双三次插值法和径向基函数法6种插值方法对温度分布的影响,并利用确定的插值方法,对燃烧锥的温度分布进行了数字化分析.结果表明:①以温度为基准确定抽吸时刻解决了燃烧线法灵敏度较低的问题,保证了进行插值计算时温度数据的准确性;②克里格插值法所得温度分布曲线平滑,插值精度较高,考察样本的平均相对误差为9.86％,解决了传统连线法存在的温度分布可读性较差及插值准确度较低的问题.     

三聚甲醛/水换热器的数值模拟及结构改进

针对某大型化工企业的三聚甲醛/水换热器在生产中发生的失效问题,借助于ANSYS FLUENT 15.0软件对换热器的流体流动以及传热进行数值模拟。通过分析管程和壳程流体的流速分布、温度分布及压力分布情况,找到产生故障的原因,提出结构改进措施,并采用数值模拟的方法,验证结构改进的合理性。研究结果表明:改变管程进口的方向和距离,调整壳程进、出口的位置,并在管程和壳程进口处加防冲档板能够使管程和壳程进、出口处的流场分布趋于均匀;降低流体对管束的冲击力,改善管束周边的应力分布状态。结构改进后可有效防止事故的发生。     

大米干热糊化过程的数学模型研究

大米在干热糊化过程中发生剧烈的传热,大米内部存在温度分布并且发生迅速变化,这些变化影响大米的糊化效果。数学模型法可以解决无法直接测量大米内部的温度梯度困难。本研究根据糊化过程传热特征,构建了大米温度梯度变化的偏微分方程,解析并验证了方程的准确性。利用数学模型分析了大米在干热糊化过程温度梯度的变化规律,得出了具有普遍意义的干热糊化过程大米平均温度的标准温度曲线,指导干热糊化过程的控制及设备的设计和放大。     

食品冻结过程温度场及冻结时间的数值模拟与实验研究

计算流体力学(CFD)在食品传热传质及流体流动相关领域内广泛应用,并取得了很好的效果.本文以冰箱冷冻室内的土豆为研究对象,建立三维非稳态数值计算模型,选用冻结模式,并引入食品热物性多项式对其进行传热分析与计算.实验验证表明模型与实际吻合较好.模拟研究揭示了食品在冰箱中冻结各阶段的温度分布状态、冻结状况等,并较准确地预测了食品的冻结时间.     

食品超高压处理过程中传热模型和相转变的研究进展

食品超高压处理技术是食品领域的一项新技术,在食品工业中的应用越来越广泛.但目前超高压处理过程中食品的温度分布和传热模型仍未研究清楚,采用数学方法对食品超高压处理过程中的传热现象进行模拟可以有效地均匀化和优化超高压处理条件,这对于实际生产具有指导意义.本文综述了食品在超高压处理过程中的传热模型和相转变的研究进展,对超高压低温条件下的冻结和解冻过程也进行了讨论.     

采后果蔬热处理条件的传热特性分析

为探究果蔬热水处理条件与传热特性之间的联系,运用计算流体力学对已知热处理条件的果蔬(苹果梨、芒果、脐橙、草莓、葡萄和黄瓜)进行传热模拟,研究果肉中心传热速率及温度分布情况。结果表明,所建传热模型模拟值与实测值间均方根误差为7. 8%,精度较高。结合果蔬贮运原理分析可知,热处理保鲜效果与果实种类特征紧密相关,贮藏性较强的果实,热处理条件使其传热速率仅处于上升阶段(如苹果梨0～0. 7;脐橙0～0. 55),若耐贮性一般或极差,传热速率需处于下降区或趋于水平(如芒果2. 7～0. 5;黄瓜1. 1～0. 3;草莓0. 3～0;葡萄1～0),此时能量交换充分,传热效果增强。"低温长时"或"高温长时"处理传热效果最佳,但应考虑低温时间和高温温度阈值,防止出现热伤害。该方法对探究其他果蔬品种的热处理条件范围提供了理论参考。     

敞开式卧式陈列柜食品包温度分布的数值模拟

研究了在不同送风风速和温湿度情况下敞开式卧式陈列柜食品的温度分布,并考察辐射传热和传质对食品温度分布的影响.结果表明:食品包温度的总体分布为左低右高、下低上高;且陈列柜送风风速增大时,食品温度降低,但冷耗增加,故风速存在最佳值;环境温度每升高2℃,食品包温度平均升高0.1～0.3℃,湿度每升高20%,其温度平均升高0.1～0.7℃.     

一种求解线性对称变换方程的并行算法

研究求解线性对称变换方程的SYMMLQ并行算法.将求解线性方程组的SYMMLQ算法推广应用到求解线性对称变换方程,将并行过程中的两次全归约减少到一次,并对该算法进行改进,以提高并行性,减少计算时间.利用改进后的SYMMLQ算法在并行机上对Poisson方程与椭圆偏微分方程进行效果测试,并与未改进的SYMMLQ算法进行比较和分析.结果表明,改进的SYMMLQ算法的并行效率明显优于未改进的SYMMLQ算法.     

固液混装罐头食品固体中心冷点温度预测

本文探索了固液混装罐头食品的传热特性。应用CS—2型温度信息处理机测定了固液混装罐头食品的固体和汤汁中心冷点温度值。编了计算机程序,计算传热过程的参数j,f值。建立一系列的固体和汤汁冷点处的传热方程和确立罐头食品的固液传热比方程,可预测固体中心温度值,百分误差在允许范围内。本文提出的方法是一种较理想的预测固体中心温度方法,可供制订合理杀菌工艺条件之用。     

基于有限差分法的储叶柜温度场数值模拟分析

在分析烟叶传热特点的基础上, 基于有限差分法建立了烟叶温度场的数学模型, 对储叶柜瞬态温度场变化进行了数值模拟分析。实测结果表明所提出方法不但可以得到烟叶堆内任意点的温度, 而且能以图形的形式直观地观察烟叶堆的温度分布情况, 具有较好的精度, 为烟叶储存工艺技术的改进提供了有力的支持。      

六面顶压机上不同组装结构的温度研究

利用有限元软件ansys对合成金刚石复合片的腔体内温度分布进行了分析研究，并通过实际测量验证模型的合理性。通过调整材料改进局部发热量、采用旁热式和直热式发热组装结构、合成不同形状产品等分析研究，认为增加端片的发热和提高堵头可以使高压腔内温度分布更均匀，旁热式发热组装比直热式发热组装对均匀高压腔内温度具有更大优势。