内嵌管式辐射地板的RC简化传热模型研究

建立了内嵌管式辐射地板的简化RC(热阻热容)模型,包括混凝土层的5R2C模型(基模型)、上表面铺设层的2R1C模型以及绝热层的2R1C模型三个部分.混凝土层5R2C模型的参数通过建立的有限差分(FDFD)模型在频域进行辨识确定,地板上表面铺设层2R1C模型和绝热层2R1C模型的参数可以直接根据地板上表面铺设层和绝热层的材料热物性直接计算.采用提出的内嵌管式辐射地板的简化RC模型建立方法,将辨识得到的混凝土层的5R2C模型作为基模型,当地板上表面铺设层和绝热层改变时可以快速准确地得到地板的简化RC模型.进一步建立了内嵌管式辐射地板的FDFD模型并将其作为参考模型,通过将参考模型及简化RC模型计算的频域热特性进行对比分析,结果表明所建立的简化RC模型有很好的准确性.     

利用频域有限元法分析内嵌管式辐射地板频域热特性

分析内嵌管式辐射地板的频域热特性,便于进一步了解内嵌管式辐射地板的动态热特征,为辐射地板的系统和控制设计提供重要的参考依据。建立了内嵌管式辐射地板的频域有限元模型,同时采用ANSYS软件建立了内嵌管式辐射地板的时域传热模型,通过2个模型的对比说明了频域有限元模型的准确性。采用频域有限元模型计算并分析了内嵌管式辐射地板的频域热特性。结果表明,在低频区域,地板的频域热响应基本不随频率变化,其传热过程接近于稳态,而在高频区域,地板的频域热响应随频率的变化十分剧烈,地板传热呈现明显的动态特征。当房间内存在较多成分的高频热扰时,关于辐射地板的传热计算应采用动态计算方法。     

基于二维FDFD分析复合目标电磁散射

频域有限差分(Finite Difference Frequency Domain,FDFD)法直接从Maxwell方程组的微分形式出发建立差分近似方程组;并通过采用吸收边界条件截断计算域来模拟开域电磁散射问题。方法具有公式简单、直观,便于分析复杂形状、复杂介质以及周期性结构等目标的电磁特性。基于二维频域有限差分(FDFD)法计算分析了复合目标的电磁散射。数值结果表明方法的正确性和分析复合目标电磁散射特性的有效性。     

模块带腔地板辐射供暖系统数值模拟

为建立验证并完善模块带腔地板辐射供暖系统的CFD数值计算模型,运用数值计算模型对影响模块带腔地板辐射供暖系统的参数进行分析.建立模块带腔地板辐射供暖系统的计算模型,利用CFD软件进行模拟计算,分析供回水温度变化时地板表面平均温度,并与实验测得的数据进行对比,验证模型的正确性.利用验证后的模型,分析盘管间距对地板表面温度的影响.结果表明:所建立的CFD数值计算模型与计算方法是可行的;在供回水平均温度相同情况下,地板平均温度模拟结果与测试结果均存在1℃左右偏差,但相对偏差可以控制在5%以内.结论:盘管间距越大,模块带腔地板辐射供暖系统地板表面温度相对越低,间距对本系统的影响不可忽视.     

FDFD计算光子晶体面外带隙

本文首次利用频域有限差分（FDFD）方法计算了二维光子晶体的面外（off plane）带隙。以正方晶格为例得到了与平面波展开法（PWE）和时域有限差分（FDTD）方法一致的结果,且这种方法具有运算效率高、编程实现简单等优点。     

分析表面粗糙有耗波导传输特性的频域有限差分方法

提出了一种分析金属有耗和表面粗糙对波导传输特性影响的频域有限差分方法(FDFD).该方法按照Maxwell方程组的旋度方程对波导横截面内部场分量进行差分展开,对波导的有耗金属边界和表面粗糙边界分别采用表面阻抗边界条件(SIBC)和等效SIBC代替.将波导内部节点场分量及边界节点场分量满足的方程联立形成特征矩阵方程组,通过求解特征矩阵的特征值可得到指定频率下金属波导的传播常数.和微扰法相比,FDFD方法能分析截止频率以下及形状不规则时表面粗糙有耗波导的传输特性.数值仿真结果表明,随着粗糙度的增大,金属衰减损耗逐渐增大到表面光滑时损耗的2倍.     

频域三维Mur吸收边界条件的差分离散格式

本文构造了三维Mur二阶吸收边界条件的频域差分离散格式,结合Maxwell方程组频域有限差分方程,可方便地分析三维电磁问题.作为算例,研究了一理想导体金属块对平面电磁波的散射,计算结果与已有值吻合很好.     

采暖地板对室内人体热辐射的理论计算模型

在基本假设和"人体柱"模型的基础上,建立采暖地板对室内人体热辐射的理论计算模型.利用该理论模型,对矩形等温地板的采暖辐射特性进行计算分析.结果表明,人体在室内不同位置所受到的热辐射量是不均匀的.在地板中心处,人体所受到的热辐射量最大,而在地板角点处,人体所受到的热辐射量最少.将人体工作和停留时间长的区域靠近地板中心区布置,可提高辐射采暖的能量利用效率;将热媒质从地板周边逐渐向中心盘旋引入,可使地板周边有较高的表面温度,提高室内辐射采暖的均匀性.     

无阻尼高速列车板结构声辐射特性研究

基于有限元方法结合声学分析软件Virtual.Lab Acoustic建立高速列车铝型材外地板加筋板结构分析模型,完成了外地板结构模态振动特性和板结构声辐射特性分析。重点研究无阻尼条件下边界条件、面板厚度和激励位置对外地板结构模态振动特性和声辐射特性的影响。研究结果表明:板结构加筋后其刚性显著增强;外地板结构边界条件变化对板结构振动声辐射特性影响较小,后续计算采取两端面简支约束;面板厚度增加,刚性增强,使结构截止频率向高频移动,使得外地板结构声辐射能力减弱;激励位置远离板结构中心时,也能够有效减弱外地板结构声辐射能力,可考虑实行区域化划分安装。     

多导体集成传输线的损耗和色散特性

应用Ｙｅｅ网格的时域场设置，导出了分析多导体集成传输线的频域有限差分算法，研究了考虑频变损耗和导体厚度时传输线的传播特性，给出了相应的变化曲线，为高密度集成电路的设计提供了理论依据。     

非均匀环境下不同空调形式对人体热舒适的影响

通过对20名受试者在不同空调形式（对流空调、辐射地板空调、辐射吊顶空调等）及个人舒适系统(Personal Comfort System)多工况下生理参数和主观反应的实验研究,得到冬季辐射和对流换热形成的非均匀环境对人体热舒适的影响,同时建立了不同工况下考虑局部影响权重的人体热感觉评价模型。结果表明：①不同空调形式下局部热感觉对整体热感觉影响权重不同;②三种空调形式下不使用PCS时远窗侧人员最冷部位（足部）热感觉投票值均高于近窗侧,全体人员足部热感觉投票值在辐射地板空调中最高。使用PCS可提升局部热感觉和热舒适,局部热感觉提升最显著部位分别是肩胛部（对流）、腹部（辐射地板）和大腿（辐射吊顶）;③此外,PCS可以降低人员期望温度（Preferred Temperature,PT）,在辐射地板组合PCS时期望温度变化最大。     

装配式辐射供冷顶板性能的数值模拟

为提高装配式辐射供冷顶板的性能,建立了一种采用空气层进行热量交换的装配式辐射供冷顶板的数学模型,应用CFD(computational fluid dynamics)技术,数值模拟了耦合冷冻水管辐射顶板空气层的流场和温度场,分析了不同空气层厚度和不同供水温度对辐射顶板热特性的影响.数值模拟结果表明:空气层内由于温度差引起自然对流,辐射板内通过辐射,对流和导热的传热方式,使辐射板表面温度分布更均匀.在保证辐射板表面最低温度高于室内露点温度的条件下,随着空气层厚度和供水温度的增加,辐射板的表面平均温度升高,供冷能力下降.空气层厚度和供水温度的增加或减小会降低辐射板表面温度分布的均匀性.     

热激活相变复合墙体动态热特性与节能潜力

为提升老旧建筑热工性能,基于中国北方清洁供暖背景,提出一种利用夜间低谷电力制取低品位热水作为热源,进行蓄能的热激活相变建筑系统。建立了典型热激活相变复合墙体传热模型并与参照实验进行验证,在寒冷地区供暖季气候条件下,模拟分析了管间距、相变层厚度和朝向等因素对复合墙体热特性以及节能潜力影响。结果表明：将集成内嵌管的相变夹层置于墙体与外保温之间具备技术可行性,可大幅提升墙体热工性能;以南墙为例,因墙体引起的热负荷和一次能源消耗分别减少105.5%和14.07%;管间距相比相变层厚度影响更为明显,综合考虑热阻及蓄放热特性,管间距100 mm和相变层厚度30 mm较优;朝向对复合墙体影响较大且北墙提升最为明显,与南墙相比其一次能源消耗和运行费用减少率分别高出20.3和9.0个百分点。研究结果为热激活相变围护结构设计及其在清洁供暖和超低能耗建筑应用中提供了参考。     

保温管道数值模拟及机器学习预测模型

通过模拟保温管道内流体的热传递过程，分析管道外径和保温层的热导率、密度、比热容、厚度对保温性能的影响规律，并使用机器学习对模拟所得数据进行训练，从而得到不同因素对保温性能的影响比重。结果表明，各参数特征中，管道外径占比39%、热导率占比37%、厚度占比13 %，密度及比热容两者共占比11%，故在影响管道保温性能的各因素中，管道外径、热导率、厚度占主要地位。各参数对保温性能的影响规律不同，多因素共同作用下，难以找到一个统一的函数模型来表达各参数对保温性能的影响规律。基于仿真模拟大量数据，利用机器学习建立预测模型，输入对应的参数即可预测相应的结果，该模型准确率达到99%，可以对实际应用进行指导。     

玻璃微珠在隔热涂料中的隔热性能研究

中空玻璃微珠有增强隔热的作用,其传热性能主要与它的性能和成膜物的组成有关,分析了中空玻璃微珠在弹性隔热涂料中的填充量、涂层厚度对涂料隔热性能的影响,并与膨胀珍珠岩、海泡石、膨胀蛭石等填料进行了比较;分析了隔热原理,在傅里叶传热定律的基础上,简化传热模型。     

混凝土辐射供冷RC简化传热模型的改进及实验验证

混凝土辐射供冷非稳态传热过程的研究,对系统的运行和控制具有重要意义．本文对以系统几何及热工参数来确定核心温度层热容热阻的RC简化模型进行研究,加入沿管道供水换热过程的模型,实现供水温度和流量联合变化工况下楼板动态热响应的模拟分析．搭建混凝土辐射供冷系统全尺寸标准测试舱,验证上述模型的准确性和适用性．结果表明,在供水温度和流量非连续变化的非稳态工况下,模型计算值与实测值变化趋势基本一致,热流密度模拟值与实测值偏差约为5W／m^2,内部温度模拟值与实测值偏差小于等于0．5℃,模拟误差小,适用性较高．     

建筑构件热阻计算方法

针对空心砌块平均热阻理论计算方法的简单近似性,分析了其计算结果的不确定性,提出用CFD数值模拟、采用有限体积法的计算方法分析建筑构件的热工性能.并分别运用热流计法与热箱法对某内插保温层混凝土空心砌块进行热阻测试,以检验理论计算方法与数值模拟计算方法的准确性.通过理论计算、数值模拟及试验验证分析得到:采用理论计算方法分析建筑构件热工性能具有不确定性,所得结果与热流计法和热箱法的试验结果误差分别为36.6％和33.8％;采用CFD数值模拟方法计算结果误差分别为0.3％和2.4％,表明该方法对建筑构件热工性能的计算不仅能够满足精度要求,还具有应用范围广、结果直观等优点.     

车用百叶窗翅片式热交换器空气侧性能的CFD研究

应用FLUENT软件对一种典型的汽车百叶窗翅片式热交换器空气侧的流场、压力场和温度场进行了CFD研究,分析了不同结构参数对翅片换热和流动性能的影响.与试验结果相比,CFD分析的空气侧换热系数的平均误差小于7%,压降的平均误差小于4%,计算精度远远高于经验公式的计算结果.该CFD模型可直接用于工程设计.     

独立B型液化天然气运输船绝热层#br# 局部失效对结构安全的影响

摘要： 根据独立B(SPB)型液化天然气(LNG)运输船绝热层失效后船体的传热特点,提出通过温度影响因子和面积影响因子分析船体结构温度场和内层对流空间空气温度场的耦合关系.选取液舱绝热层典型的局部失效模式,采用计算流体动力学(CFD)数值模拟和有限元分析求解失效前后船体温度场和温度应力,分析了绝热层局部失效对船体结构安全性的影响.对事故工况下SPB型LNG船的安全性评估具有一定的参考意义.