半封闭圆管冲击射流湍流换热数值模拟

采用标准κ-ε模型、RNGκ—ε模型结合壁面函数以及低雷诺数κ—ε模型，对半封闭圆管冲击射流流场的平均速度、湍动能分布和Nu数分布进行了数值计算，并将此3种模型的计算结果与文献中的测量结果进行了比较．结果表明：3种湍流模型都未能完全准确地预测冲击射流场的流动特性与传热特性，其中标准κ—ε模型和低雷诺数κ—ε模型的结果很差，而RNGκ—ε模型的结果与其它两种模型相比更接近实验值。     

Taylor展开随机径向基点插值无网格法在随机非稳态热传导中的应用

用Taylor展开随机径向基点插值无网格法(TSRPIM)对随机温度场进行了分析.径向基点插值是一种新型的无网格法,采用耦合径向基函数和多项式基函数构造近似函数,有效地解决了点插值中系数矩阵奇异性问题,而且由于插值具有Delta函数性质,可以直接施加本质边界条件.同时利用Taylor展开法,建立了随机结构分析的Taylor展开随机径向基点插值无网格法(TSRPIM).数值实例表明在随机温度场分析方面随机无网格法具有明显的优势.     

射流火焰温度场广义随机分布模型的迭代学习控制

为实现射流火焰温度场的控制性能,采用随机分布控制理论实现了射流火焰温度场的建模及其迭代学习控制. 采用高斯函数作为输出概率密度函数逼近的基函数,用广义系统状态空间模型建立系统模型,模型的独立状态数量与系统实际的动态阶次一致. 采用随机分布预测控制算法实现单批次的控制,在每个批次控制完成后,采用牛顿法优化基函数参数,给出了射流火焰温度场迭代学习控制的仿真结果. 通过迭代学习优化了广义随机分布系统模型参数,提高了火焰温度场分布控制性能指标.      

热冲击下火炮身管材料径向温度演变分析

交变高温冲击条件下身管材料的径向温度变化过程直接影响到武器系统的性能发挥.以片状身管材料为研究对象,选取合适变量,采用高温热源循环加热的实验方法,通过热成像设备观测火炮身管材料径向温度的演变过程,辅以有限元温度场仿真对比验证实验结果,从而得出不同射速和不同环境温度及风速影响下身管温度场的分布规律,为分析和预测火炮身管寿...     

考虑转捩的SST模型在冲击射流传热中的应用

针对基于RANS方法的湍流模型对冲击射流传热中难以准确预测的问题,基于SST k-ω模型耦合Kato-Launder模型和间歇性湍流模型,提出了一种考虑转捩的SST湍流模型用于射流传热中的数值模拟研究。在冲击距离H/B=4、雷诺数Re=20 000的情况下,通过将传热和平均速度两个方面的数值计算结果与实验数据以及其他数值计算结果作对比,表明建立的数值模型方法准确地预测了努塞尔数的分布及其第二峰值的位置和流场结构。在此基础上研究了冲击距离分别为2、4、9,Re=20 000时沿壁面的压力分布和努塞尔数分布的情况,发现当H/B≤4时,下游压力沿着壁面逐渐增大,此时努塞尔数第二峰值的特征明显;当H/B=9时,下游压力几乎不变,同时努塞尔数第二峰值消失。结果表明,第二峰值与逆压梯度存在着一定的联系。     

基于ArcGIS的交通量预测模型

常规交通量预测模型耗时、工作量大.针对美国印第安纳州交通量趋于稳定的特点,借助ArcGIS地统分析软件,分别采用Ordinary Kriging、距离加权倒数(IDW)、径向基函数插值(RBF)等方法对交通量进行预测,并与动态称重系统(WIM)的交通资料进行比对,结果表明采用径向基函数插值中的反高次曲面函数(IMS)插值预测方法适合美国印第安纳州交通量的分布实际,预测误差最小.     

关于径向基函数插值方法及其应用

用径向基函数插值方法及求解偏微分方程的方法,选取Multi-Quadric方法为径向基插值函数,逆Multi-Quadric方法对偏微分方程进行数值计算,并与其他方法进行比较,突出径向基函数求解偏微分方程的方法的优点,提出一些需要进一步研究的问题。     

一种适用于复杂结构管翅式换热器传热性能分析的高效数值方法

特征正交分解POD(Proper orthogonal decomposition)低阶模型是一种对物理问题的高保真加速技术,被广泛应用于工程实际.本文针对带涡产生器的扁管管翅式换热器这一复杂结构中流动与传热特性问题,构建了适用于求解该类问题的POD低阶模型.采用SVD(Singular Value Decomposition)方法从样本中提取基函数,将基函数与谱系数结合,探究空气侧雷诺数、翅片间距、横向管间距这3种参数变化下传热单元的温度场和速度场.研究结果表明:POD方法对于复杂结构的多变量稳态问题是适用的,重构温度场的平均相对误差最大值为0.0047%,重构速度场的平均相对误差最大值为0.036%.而且,POD方法不仅计算精度高,在计算速度上也平均高达SIMPLE算法的556倍.本文POD方法在扁管管翅式换热器传热特性方面的研究尝试,拓展了该方法的工程应用范围,对于提高复杂结构换热器数值设计效率有一定的理论参考价值.     

沥青路面热风循环加热机理与加热机作业参数研究

路面加热机是整个就地热再生机组的基础,加热机加热路面后的效果对路面再生质量有直接的影响。以热风循环式加热机工作装置为研究对象,运用多圆形喷嘴射流冲击模型对其作业过程进行分析。通过相关理论计算得出了喷嘴的排列方式、喷嘴孔直径、加热板离地高度、射流速度、热风温度等参数与沥青路面表面换热系数的关系。计算表明:三角形交错排列和矩形排列对路面换热系数的数值影响基本一致;再生作业中,当热风的冲击速度较大时,随着加热板离地高度的增加表面换热系数降低;当热风的冲击速度较小时,加热板离地高度对表面换热系数影响较小。     

一种预测流动和传热问题的快速算法

将湍流拟序结构分析中的最佳正交分解技术运用到流动和传热问题中,并在最佳正交分解技术的基础上提出了一种快速预测流动和传热问题的算法.通过对样本矩阵实施最佳正交分解得到一组特征函数.这些特征函数具有能量最优的特性,即以这些特征函数为基函数,可以用非常少的基函数将原物理问题准确地表示出来.特征系数用样条曲线插值的方式计算得到.以同心圆环内的自然对流为例验证此算法,参数Ro/Ri为2.6,Pr为0.71,5 000≤Ra≤1×105.利用该算法可以准确地预测温度场和速度场,与准确解之间的相对误差仅为0.7%,并且比SIMPLE算法快100倍.该算法有较广的使用范围,不受几何结构和流态的限制,只要有一组准确的样本便可使用.     

基于基本解和径向基函数插值的热弹性无网格分析

采用基于基本解方法和径向基函数插值的无网格算法(MFS-RBF)分析了广义的热弹性问题.位移分为齐次解和特解两部分,径向基函数被用来插值任意温度变化和体力分布,对应于径向基函数的特解集被用来构造位移特解部分,而基本解方法用来计算相应的位移齐次解.最后,常见的重力荷载、惯性荷载和温度荷载算例验证了算法的有效性和简单性.     

环境温度对转炉顶吹氧枪射流特性的影响

联合标准的k-ω湍流模型和雷诺平均的N-S方程,建立了转炉多喷孔氧枪超音速射流可压缩、非等温过程的三维CFD模型,模型的有效性通过实验进行了验证.考察了温度对气体分子黏度的影响,研究了不同温度场下射流动力学特性.结果表明:环境温度对射流速度、密度及温度分布有较大影响,环境温度越高,射流密度越小,速度衰减越慢,速度越大,并且射流径向扩张越厉害;温度越低,射流越易于聚并.随着射流的轴向流动,温度场对射流动压的影响逐渐减小,即射流对熔池的冲击力受环境温度影响减弱,但冲击面积随温度的提高而增大.     

高温、高速冲击射流传热特性的影响因素分析

为了研究高温、高速燃气射流冲击导流板的传热特性,对高温、高速燃气射流冲击传热特性进行仿真和实验研究,确定了SST-SAS模型的准确性.在此基础上,研究了不同入口条件（湍流强度、口径、速度/温度比）,及板间距、倾斜角度、板体温度等因素对板面Nu数分布、高温冲击面积的影响,并对高温冲击区的平均Nu数进行了统计分析,结果表明:湍流强度、速度温度比、板间距和倾斜角度对板面Nu数分布以及高温冲击面积产生较大的影响,而入口口径和壁面温度对其影响不大;并且高温冲击面积的平均Nu数的变化与高温冲击面积的变化正好相反,且数值比低温、低速冲击射流的Nu数高1个数量级,取值范围为1 321～3 873.      

气冷涡轮叶栅流动及热应力特性的数值研究

采用CFX商用软件的不同湍流模型对NASA-MarkII高压燃气气冷涡轮叶栅进行气热耦合计算,着重分析了叶栅内部流动情况及传热特性.与实验结果比较,k-ω-SST-GammaTheta湍流模型计算结果与实验结果吻合较好.应用ANSYS11.0商用软件对气冷涡轮叶片气热耦合温度场结果进行热应力计算.结果表明,涡轮叶片温度场求解结果对叶片内部热应力分布具有显著影响.     

轴对称紊流射流流场数值模拟

选取标准的Ｋ－ε二方程模型及优选的紊流模型系数，运用有限差分方法对淹没轴对称紊流射流流场进行数值计算．计算结果表明，射流轴心速度是逐渐衰减的，其衰减规律和射流出口雷诺数无关，无因次等速核长度（Ｌ／Ｄ）约为４～５，和实验数据符合较好．对射流径向速度Ｖ沿径向截面的分布及射流基本段内轴向速度分布的相似住进行了预测．     

四喷嘴圆形冲击射流局部传热性能的实验研究

应用萘升华传质/传热比拟技术,对喷嘴组圆形射流在不同喷嘴到被冲击表面距离(2≤H/D≤8),在4×103≤Re≤1.0×104范围内,进行了局部传质/传热实验,研究了不同喷嘴到被冲击表面距离和不同Re数对喷嘴组圆形射流局部换热特性的影响.研究结果表明,实验条件下,喷嘴组空气射流局部Na数呈对称分布,在附加驻点区换热与驻点区有所不同,被冲击表面中心处的换热处于最不利的位置.对喷嘴组中每一个射流而言,换热系数沿径向的变化与单个圆形射流的变化不同,靠近被冲击面中心的一侧换热系数下降较快.     

沥青路面红外热风复合式加热效果数值计算分析

为了改善路面加热质量和效率,提出了一种红外热风复合式加热新方法.基于传热学和有限元理论,建立了沥青路面平面温度场有限元模型,对路面的加热过程进行数值模拟研究,对比分析了沥青路面红外加热法、热风加热法和红外热风复合式加热法的加热效果.研究结果表明:从沥青路面内部对其进行加热明显提高了路面的加热效率,在同等要求条件下,红外热风复合式加热的加热时间比红外辐射加热缩短了21.5％,比热风加热缩短了43.4％.将热风引入路面内部并对其进行加热,明显提高了热能传递效率,改善了层间温度梯度大等问题.红外热风复合式加热法具有加热均匀性好、加热效果好、效率高和可达软化深度深等优点,保证了再生混合料质量和路面热再生质量.     

圆形浸没射流冲击下有关压力梯度的理论分析

对圆形轴对称射流冲击下的轴向、径向压力梯度值进行了理论计算、就引射、局部换热系数径向分布峰值出现的位置及机理进行了分析、讨论,计算结果与浸没射流的实验结果符合较好,压力梯度的存在决定了浸滑射流的径向换热分布形状,而Ｒｅ数只是控制其换热的强弱。     

径向基函数插值逼近的误差分析

函数逼近是数学规划中一个基本的问题,近年来,国内外的一些学者对径向基函数插值逼近问题进行了广泛的研究,对于某些测试函数来说,径向基插值相对于经典的插值方法,如牛顿插值、拉格朗日插值来说,在CPU时间、逼近程度等方面有着一定的优势,因此径向基函数插值成为解决散乱数据插值的一种新的有效的方法.将采用几种常见的径向基函数来逼近一元函数、二元函数,进行数值试验以及误差分析,并对径向基函数中的参数进行分析,获得了良好的误差分析结果.     

化学液相沉积法制备碳/碳复合材料时的温度场研究

根据制备过程中碳纤维骨架内煤油发生相变时的气液两相流动与传热传质、预制体对煤油的导热以及碳纤维多孔介质内的传热传质性质,建立了描述碳纤维骨架内温度场分布与相变特性的数学模型.对采用感应加热方式、直径为70 mm的顸制体在汽化温度为453.15 K时的制备过程进行了数值研究,得到了骨架内温度场随时间的变化.给出了不同时刻的温度场分布、径向温度随时间的变化规律,以及相变过程含气率沿径向的分布.将计算所得的电加热功率与制备过程中实际的电加热功率进行了比较,二者较为接近,验证了所建数学模型的可靠性.