管内耦合换热的辐射热流特征及抽样模式比较

通过数值模拟,研究了圆管层流入口段辐射与对流祸合换热中的辐射热流分布特征,提出并比较了采用蒙特卡罗法计算辐射换热的两种抽样模式。结果表明,在圆管入口段的耦合换热中,同一截面的径向辐射热流密度与轴向辐射热流密度数量级相当,世分布形态差别很大。用蒙特卡罗方法计算辐射换热时,采取等权能束的抽样模式,可消除因抽样能束的能量不同而造成的计算误差、降低计算量、提高计算精度。     

求解飞机蒙皮耦合热效应的壁面热流函数法

分析了飞机内部换热与蒙皮外辐射换热和气动换热的耦合作用,提出了一种求解飞机内外耦合热效应的工程计算方法。通过构造反映蒙皮外辐射换热和气动换热的壁面热流函数,将蒙皮外热环境转化为浮动的热边界条件,实现了飞机蒙皮外部热环境求解与蒙皮内换热求解的解耦处理,避免了难以实现的直接耦合求解。在验证该方法可靠性的基础上, 采用该方法,并结合热网络法与FLUENT软件对某型飞机外部热环境及结构热响应问题进行了计算。     

有限体积法求解圆柱形散射介质内辐射与导热耦合换热

将谱带模型与有限体积解法相结合;求吸收、发射、散射性非灰介质圆柱体内辐射传递方程。考虑辐射强度场与热扩散温度场的耦合,将控制容积法与有限体积法结合,求解辐射与导热耦合换热。经与光线踪迹法、离散传递法的计算结果比较表明,谱带模型与有限体积解法相结合能处理多场耦合下非灰介质内的辐射换热。     

超燃发动机燃烧室壁面辐射热流的预测分析

采用蒙特卡罗法结合Edwards指数宽谱带模型模拟计算了超燃发动机燃烧室内的辐射换热.燃烧产物由二氧化碳、水蒸汽与其它非辐射性气体组成.计算中,考虑了压力、温度、组份含量对辐射性气体光谱吸收系数的影响.通过计算,获得了燃烧室壁面的辐射热流分布.研究结果表明,燃烧室内高温高压燃气的热辐射作用很强,壁面辐射热流可达到2.2×105 W/m2.     

管内两层介质入口段扩散混合的耦合换热研究

对圆管内辐射物性不同的两层介质层流入口段,采用SIMPLEC算法与蒙特卡罗法数值模拟了二维稳态流动与扩散混合时的辐射-对流耦合换热。通过计算,分析了介质层几何参数、介质物性与流动参数对组份分布与耦合换热的影响。结果表明,介质组分的扩散混合对耦合换热存在明显的影响区域,且该影响区大于组分的扩散混合区;外层介质的吸收系数、入口截面的相对厚度对耦合换热的影响基本一致;质扩散系数对耦合换热的影响很小,入口雷诺数的增加会抑制质扩散。     

气动加热下高温陶瓷材料内的瞬态耦合换热

采用控制容积法结合蒙特卡罗法与谱带模型,数值模拟了气动加热下高温陶瓷内的辐射与导热瞬态耦合换热.分析了冷却边界条件、各向同性散射和表面特性对高温陶瓷内瞬态温度分布的影响.结果表明,高温下陶瓷内的辐射换热作用十分明显,陶瓷材料的表面特性对瞬态温度分布影响很大,各向同性散射也有明显影响.     

半透明平板边界入射辐射热流密度的反问题

对一维半透明平板内辐射、导热及边界对流耦合换热过程进行了研究。提出了一种由一侧边界出射辐射强度反演另一侧边界入射辐射热流密度的方法。通过对各向异性散射、吸收系数、散射系数、边界外侧来流温度、对流换热系数、半透明平板的导热系数和平板厚度等参数对反演精度影响的分析表明,方法是可行的。     

半透明平板边界放射辐射热流密度的反问题

对一维半透明平板内辐射、导热及边界对流耦合换热过程进行了研究。提出了一种由一侧边界出射辐射强度反演另一侧边界入射辐射热流密度的方法。通过对各种向异性散射、吸收系数、散射系数、边界外侧来流温度、对流换热系数、半透明平板的导热系数和平板厚度等参数对反学演精度影响的分析表明,方法是可行的。     

表面不透明三层漫反射散射性介质耦合换热

本文采用射线踪迹、节点分析法研究了三层吸收、各向同性散射性介质层内的一维辐射和导热瞬态耦合换热,复合层表面不透明漫反射,介质层交界面半透明漫反射,且半透明漫反射交界面的反射率采用Fresnel反射定律确定。采用一层和二层辐射能量传递模型跟踪辐射能量在三层介质内的传递,从而推导出辐射传递系数。运用辐射传递系数求解辐射源项,在辐射对流边界条件下、采用全隐格式求解瞬态能量方程,并从机理上研究了辐射和导热耦合换热过程。     

漫反射各向异性散射介质内的温度热流场

本文采用射线踪迹结合节点分析法和谱带模型,研究了漫反射不透明边界下吸收、发射、各向异性散射介质内的热辐射传递过程。考虑介质辐射能的入射和散射方向,导出漫反射、不透明边界、各向异性散射介质的辐射传递系数。在辐射平衡的情况下,考察了表面发射率和散射反照率对介质内辐射热流和温度场的影响。研究表明,介质不透明边界处存在温度跃迁现象,而且,内界面发射率越大,相应界面温度跃迁越小。     

高热流密度均温板的传热特性实验研究

针对目前严峻的电子组件散热形势,制造了高热流密度传热组件-均温板,并对其传热特性进行了研究.实验表明该均温板可承受非常高的热流密度.当加热功率达到170W时,热流密度超过了40W/cm2,均温板的上底面最高温度不超过85℃,从而表现出良好的均温和散热特性.热阻随加热功率的增大而减小,并逐渐趋于平缓.     

高热流密度器件热控制实验研究

高热流密度热控制或高性能服务器的冷却处理方式已受到广泛关注,其CPU散热量持续增高导致了能量分布的不均匀.本文对计算机服务器CPU的耗能量、冷却效果等进行了实验研究.提出通过采用导热板扩大CPU散热面积,以及采用高导热相变设备,如新型热管式散热器来解决高热流密度器件能耗的处理办法.研究结果证实,对高热流密度器件依靠增大外界气流的速度来改善散热器的冷却性能并不明显,采用高效热管散热器强化芯片传热可满足大型计算机服务器CPU的冷却要求.     

微通道内给定壁面热流的气体换热研究

本文利用实施给定热流边界条件的DSMC方法,对短通道内给定壁面热流边界条件下的气体换热情况进行了模拟.结果表明,壁面热流密度增大导致通道内压力分布非线性程度增加.随着热流密度的增大,截面速度分布趋于平缓,滑移速度增大.给定热流密度的通道壁面温度与气流截面平均温度的差值沿程增大,温度梯度沿程下降,气体稀薄性增大时,通道换热减弱.     

微射流阵列冲击恒热流壁面换热数值模拟

微射流冲击作为一种高热流冷却技术,在大功率激光器、微电子芯片等微型高热流器件冷却方面有广阔应用前景.本文对微射流阵列冲击恒热流表面的换热情况进行数值模拟,详细分析了微射流阵列的换热特点,对比了射流孔顺排和叉排方式的冷却性能,得出射流入口雷诺数、射流孔间距、射流高度等因素对冷却特性的影响规律.     

超晶格材料内部热流传递的分子动力学分析

本文用非平衡分子动力学方法计算了超晶格材料内部热流的组成和分布,发现在固体中,热能主要是通过分子间作用力做功的方式传递,此方式在固体中的热流传递中占的比率比液体或气体情况下要大,因此可以忽略动能和势能传递项的贡献。超晶格材料的分于动力学模拟显示,它的界面对切向热流有阻碍作用,热流分布比普通的复合材料不均匀。由此导致超晶格材料平面热导率的降低。本文对于探讨和解释超晶格材料的热特性具有指导意义。     

相变储热体释热强度研究

对相变储热体以导热为主的释热过程,可以应用一维相变导热模型描述。当进一步简化,认为散热表面的温度低于相变温度且保持不变,不考虑液相区的自然对流和固液两相有明确的分界面,利用Neuman解法求解出释热过程的热强度,并通过实验进行研究。理论与实验结果比较表明,其相对误差不大于5％,从而证明这种方法可作为这类储热体的设计基础。     

交变热流下燃烧室外对流传热特性数值研究

采用数值计算对水对流换热边界下天然气燃烧及外部对流传热特性进行了研究。研究了相同燃烧功率不同水入口流速下燃烧及传热特性,得到各个区域交界面温度分布及燃烧室内辐射换热与对流换热占总换热量比例。对天然气高温空气燃烧技术在工业锅炉等设备上的应用具有很好的指导意义。     

四墙切圆燃烧方式壁面热负荷

本文将燃烧器布置在四墙中心附近,试验发现:四墙切圆燃烧方式可大大提高燃烧器区域壁面热负荷分布的均匀性。对宜宾无烟煤,四墙中心布置方式其壁面温差Tmax-Tmin平均值为四角切圆方式的24.7%; 对神木烟煤,其壁面温差Tmax-Tmin平均值为四角切圆方式的58.7%。这对防止燃烧器区域壁面结渣和高温腐蚀有重要意义。     

入口高度和热流对太阳能热烟囱系统内流动换热的影响

对从太阳能热烟囱系统抽象出的流动和换热模型进行了数值模拟.数值结果表明,随着底部加热热流密度的增加,系统内的空气流量增加;当集热棚高度变化时,流经系统的空气流量和系统出力存在最大值;在本文计算采用的几何和物理条件下,入口高度约为20 m时系统的空气流量取得最大值;系统内部的压力差随着集热棚高度的增加而减小.