船用燃机碳氢燃料流动传热特性研究

本文针对船用化学回热燃气轮机回热通道内碳氢燃料流动传热特性,构建了基于RK-PR立方型状态方程及其混合规则高温裂解态碳氢燃料的热物性计算模型,建立了准一维高温碳氢燃料流动-传热-热裂解计算模型.相关计算结果表明：雷诺数的峰值随着质量流量的增加而向回热通道出口方向增大,对流换热效果增强;回热通道截面内径越大,对流换热系数越小;回热通道长度越小不代表着换热效果越好,换热长度越大,温差越小,即热壁面温度越接近冷流体温度,但回热通道具体长度应根据实际情况来选取.     

含氮电容碳的制备及其电化学性能研究

以热还原氧化石墨烯,聚丙烯腈为原料,借鉴湿法纺丝原理,并通过预氧化,活化过程,制备了高比表面积,高导电性的聚丙烯腈/石墨烯复合材料.并对其进行电化学测试,结果表明:复合材料电极的比电容明显高于两单体,电流密度为1A/g时,比电容为240F/g;循环5 000次后,容量保持率为91.02%;当电流密度增大为10A/g时,电容保持率为72.2%,展现了较高的循环稳定性和倍率性能.     

新型电机冷却外壳的研制及冷却方法研究

针对所研制的电机外形结构尺寸特点，建立相应的冷却外壳热分析简化模型，并在此基础上应用有限元分析方法，从理论上比较了电机冷却系统的自然对流、层流和紊流的冷却效果．研究结果表明，在电机使用温度范围内，采用紊流设计的冷却效果可比层流设计提高57．4％．根据这一结论，研制出基于强制紊流冷却的电机冷却外壳，并给出相应的工作参数．利用所建立的电机冷却外壳模型，分析了不同导热材料对电机冷却的影响；并用效果云图分析了采用两种不同导热系数材料制备的外壳，及其厚度与冷却温度之间变化曲线．由曲线得出：不同导热系数的材料对电机外壳冷却效果影响较大的结论．     

电动汽车电池组液冷散热性能数值研究

为了提升电动汽车锂离子电池组的热安全性,分别建立了单体电池和电池组液冷系统的三维热模型,并针对液冷系统设计了6种不同冷却通道结构。通过数值模拟的方法研究了冷却通道结构、冷却液入口流量和冷却液入口温度对电池组在放电工作下散热性能的影响。结果表明：在3C放电下,采用结构5电池组的最高温度为28.88℃,采用结构4电池组的最大温差为2.68℃;在满足电池组散热需求和达到较高系统效率的前提下,冷却液入口流量为1～2 L·min^-1,冷却液入口温度为25～35℃。     

转动圆柱对封闭腔内混合对流换热的影响研究

为研究转动部件对受限空间内对流换热的影响,数值分析了二维封闭方腔内转动圆柱引起的混合对流换热,对比了圆柱转动方向对流场、温度场和换热的影响.结果表明,随着理查森数Ri的增大,方腔内的流动逐渐由强制对流占主导地位向混合对流以及自然对流占主导地位过渡.Re=150,圆柱逆时针转动时平均Nu随Ri增大而增大,而圆柱顺时针转动时平均Nu随Ri增大先减小后增加;Ri=0.1及Ri=1时,圆柱逆时针转动时的局部Nu峰值高于顺时针转动,且最大相差分别为1.89%和19.33%.Gr=5×10~4,圆柱逆时针转动时的平均Nu随Ri增大而减小,而顺时针转动时的平均Nu随Ri增大也呈现先减小后增加的趋势;Ri=0.1及Ri=1时,圆柱逆时针转动与顺时针转动时的局部Nu峰值间最大相差分别为3.96%和26.17%.在Ri=2时,Nu具有最小值且圆柱转动方向对方腔内Nu的影响最大,对于固定Re和Gr两种情况下,圆柱逆时针转动时平均Nu比顺时针转动时分别提高约91.9%和93.6%.     

车辆通风式制动盘内部通道对流换热研究综述

总结了通风式制动盘内部通道对流换热的研究成果,从内部通道的质量流量、对流换热系数和有效散热表面积三方面,分析了不同结构设计对制动盘内部通道换热的影响;从解析法、数值分析法和试验测试法三方面,综述了国内外在对流换热分析和检测方法的研究概况。研究结果表明:在径向叶片制动盘通道内,主要存在2种流动方式,由紧邻叶片吸力侧气流分离引起的回流和在径向通道内部旋转的二次流,抑制回流区的形成可以提高泵送空气质量流量,使通道内的温度分布更加均匀,二次流将促进通道间的空气混合流动和湍流的发展,加强局部剪切应力,改善制动盘散热性能;综合应用射流冲击强化方式(多束流、旋流和多方向射流等)、高孔隙率和类柱状结构优化设计也能够改变流体在通道中的流动状态,这些措施都会使得通道内流体扰动增大,热边界层变薄,壁面附近的速度梯度增大,有效提高了制动盘的对流换热系数,增强了散热能力;采用解析法和数值分析法得到的结果具有很强的理论参考价值,而采用试验测试法所获得的结果更加接近制动盘实际内部温度和气体流速的变化,因此,若能将三者无缝结合,实现优势互补,则最具有科学研究价值;在对高速车辆制动盘结构进行优化设计时,为了获得最大的散热效率,往往忽略了通道内摩擦压降和流动阻力,因此,如何平衡散热与摩擦压降、流动阻力之间的关系,还需进一步深入探索与研究。      

倾角对含内热源封闭方腔内湍流自然对流换热影响

为了研究腔体倾角和内热源位置对封闭腔内对流冷却效果的影响规律,采用RNG k-ε模型和DO辐射模型对有内热源、上下壁面导热的封闭腔内湍流自然对流耦合传热特性进行了数值分析.结果表明:使得热壁面总的平均努塞尔数取得最大值的热源距热壁面的无量纲最佳长度D=0.5,腔体最佳倾角φ=75°,比D=0.4、φ=0°时提高了20.5%;热壁面平均辐射努塞尔数对热源位置的敏感性较腔体倾角φ强;腔体热壁面上■为表面发射率的增函数.     

加热型沥青路面路表温度预估分析模型研究

加热型沥青路面防冰效果通常受路面结构组合、加热层温度以及外界环境条件的影响,并可用路表温度作为融雪化冰的控制指标。采用有限元数值分析方法,探讨了路表温度与结构层厚度、热夹层温度、环境温度以及对流系数的相关关系,构建了热稳态沥青路面路表温度预估模型。结果表明:对流系数与道路面层厚度是影响热夹层条件下沥青路面路表温度的主要因素,加热层温度与环境温度是次要因素;沥青路面路表温度预估模型显著性明显,模型系数置信概率较高,温度预测值与计算值之间误差较小,模型预估精度良好。研究成果为低温地区加热型沥青路面防冰控制策略提供了理论依据。     

考虑太阳辐射的轿车客舱内气流组织数值模拟

对轿车室内的热环境进行了数值模拟。计算采用SIMPLE算法,紊流采用k—ε模型,考虑了自然对流换热的影响,应用整体求解法计算气固耦合传热问题。采用射线追踪法计算了太阳热负荷,以图形的形式给出其在车内的分配情况,有利于直观地分析其对车内热环境的影响。CFD的计算结果表明,进、圃风口的布置不仅影响车室内气流速度和温度的具体数值大小,而且决定了整个流场和温度场的分布结构.     

汽车交流发电机端盖栅格对其气动噪声和温度特性的综合影响

为了同步提高目前新能源汽车发电机的气动噪声性能和散热效果，满足更严苛的噪声、振动与声振粗糙度需求，以某型汽车交流发电机为研究对象，基于台架试验和数值仿真方法探究端盖栅格对气动噪声和温度场分布的综合影响规律；基于五点法获得了噪声声压级分布，基于多热电偶测点获得了关键部件的温度分布，基于计算流体动力学仿真软件和电磁场Maxwell仿真软件获得了发电机内部的流场、声场和温度场分布，采用试验结果验证数值计算模型的正确性；在分析原始发电机气动噪声特性和温度场特性的基础上，设计了具有不同倾角的端盖栅格侧壁以降低冷却气流冲击的动能损失，探讨了端盖栅格倾角和扇叶气流出口角的合理匹配，并基于牛顿冷却理论研究了波状端盖栅格对增加换热表面面积和降低气动噪声的影响。研究结果表明:端盖栅格结构对气动噪声有较大贡献，同时也对冷却效果产生显著影响；端盖栅格侧壁倾斜40°时能够和扇叶气流出口角更合理地匹配，有效减少冷却气流冲击的能量损失，三相定子绕组最高温度降低9.63 K，12阶次气动噪声降低3 dB(A)以上；波纹状端盖栅格增加对流换热面积和气流速度的同时降低了气动冲击作用，使得端盖散热量增加7.72 W，定子铁芯、端盖和三相定子绕组温度分别降低了5.12、4.94和5.29 K，栅格对涡流的改善以及气流对栅格的冲击削弱使12和24阶次气动噪声降低3 dB(A)以上。      

空调客车车体顶部弓形封闭空腔自然对流换热研究

本文应用自然对流换热理论和数值计算方法,对空调客车车体顶部弓形封闭空腔自 然对流换热规律进行了模型研究,用数值方法求出了空腔当量导热系数,同时用差 分干涉仪对同尺寸模型进行了实测,两者结果取得了较好的一致。      

基于集群效应的独立式冷却模块气动特性研究

为了研究独立式冷却模块中多热交换器气动特性之间的集群效应,以典型双热交换器工程机械独立式冷却模块为例进行试验与数值仿真研究. 采用多孔介质模型模拟热交换器,利用多重参考坐标系方法模拟风扇性能,建立4种不同热交换器布置方案下的独立式冷却模块数值模型,对比分析气动特性,并进行冷却模块气动性能试验;通过改变热交换器间面积比与厚度比,完成独立式冷却模块气动特性主动控制方法的数值仿真研究. 研究结果表明:独立式冷却模块气动特性上具有独特的集群效应,即当热交换器呈对置方式布置时,不论两者的倾斜角度如何,气动阻力都相等;数值仿真发现相比于面积比控制,当采用厚度比控制的主动控制策略时,改变独立式冷却模块热交换器之间的厚度比,流量比变化更为平缓,且受风扇转速的影响更小,并据此得到两热交换器之间冷却风量、气动阻力与结构参数之间的试验关联式.      

无接触网供电车辆电磁-热场耦合计算

无接触网供电技术在城市轨道交通中的应用受到越来越广泛的关注，大功率无接触电能传输的实际应用还有许多问题需要论证，其中电磁感应导致的涡流发热问题引起人们的普遍重视. 依据电磁感应原理和传热学，建立无接触网供电车辆感应加热模型，采用有限元法计算无接触网供电车辆热场分布，对不同载荷工况下的车辆的发热情况进行数值仿真，并对采用散热器和风冷两种散热方式的接收线圈的散热性能进行对比研究. 研究结果表明:接收线圈和转向架温度升高明显；随着发射线圈电流增加以及气隙距离的减小，车辆各个部位的温度都有上升趋势；装有散热器的接收线圈最高温度比不含散热器时降低了126.0 ℃，通过改变散热器的传热系数能进一步提高散热器的散热性能；采用风冷散热方式接收线圈温度降低了131.2 ℃，与散热器相比，风冷的散热性能略好，且随着风速增加风冷效果更加突出.      

Experimental Study on Heat Transfer Enhancement of Natural Circulation Liquid Cooling System for Electronic Component

NomenclatureH :height of condenser above the evaporatorlevel( m)h:heightof FC- 72 filled in the testloop( m)q:heat flux based on projected surface area( W/cm2 )q CHF:critical heat flux( W/cm2 )Tc:cooling water temperature(°C)Ts:saturation temperature(°C)Tw:wall temperature(°C)ΔTsat:wall superheat( K)ΔTsub:liquid subcooling( K)W:flow rate of FC- 72 ( g/min)z:height of liquid in the downcomer( m)IntroductionDirect or indirect liquid cooling with phase-change by use of dielectric liq…     

Inverse Heat Conduction and Data-Type Issues for Advanced Diagnostic Analysis

IlitroductlonNormallytemperaturemeasurementsareusedinaninverseheatconductionanalysis.lnarecelltinverseheatconductioninvestigation[ll,twodatatypes(temperatureandheating/coolingrate)weecomparedforthepurposeofinvestigatingtheireffectonpredictingthesurfaceheatfltixattheprojectedsurface.Itwasillustrated,vianumericalexample,thatthechoiceofinputdatainnuencesbOththeaccurasyandstabilityattheprojectedsurface.Thatis,thepredictionnotonlydePendsonthetemperaturedatabutimplicitlyitsillterpretedheating/cooli…     

通道内矩形涡对涡发生器强化换热的数值研究

用数值模拟方法研究了在矩形通道底壁安装矩形涡产生器对(RWP)时纵向涡对层流换热的影响.在雷诺数变化范围为500~7 000,通道底壁安装RWP和不安装RWP两种情况下,比较了流体流动和换热性能.同时对涡产生器的高度和攻角对表面换热性能的影响也做了研究.结果表明:通道的底壁安装RWP可以显著提高换热性,雷诺数越大,换热性越强.随着涡产生器高度的增大,换热性增强,但阻力系数会急剧增加.当攻角为29°时,强化换热效果是最强的.     

热棒路基降温效应的数值模拟

基于青藏公路冻土路基病害整治热棒试验工程,建立热棒路基的等效传热模型,运用有限元方法对其进行数值模拟,研究青藏公路环境条件下热棒的工作周期、工作状态与作用半径,并通过对试验工程2a观测数据分析,对比研究热棒在冻土路基中的降温效应。研究发现,热棒在约为5个月的工作周期内并非连续工作而呈波动式,实际工作时间为工作周期的2／3;热棒路基冬季降温效果明显,有利于路基土体冷储量增加,提高路基热稳定性;热棒在路基中的降温强度,水平方向随距离增大而衰减,有效作用半径为2．25m,深度方向在热棒蒸发段最大,降低上限附近季节融化层冻土热融敏感性。结果表明,青藏公路热棒试验工程中其间距采用4．0m是合理的,路基双侧设置热棒优于单侧,热棒向路基中心斜置更好。     

主机缸套冷却水出口温度控制方法

利用传热学理论，对船舶主柴油机缸套冷却水系统的传热机理进行了分析，给出了其动态热力数学模型。针对其惯性较大，缸套冷却水出口温度经常超调的特点，提出了在现有的传统PID反馈控制的基础上，引入以船舶主柴油机输出“功率”作为反映缸套冷却水热负荷扰动信号的前馈控制，以减小缸套冷却水出口温度的动态偏差，并利用Matlab仿真进行了验证。仿真结果表明，这种控制方法比传统的控制方法具有更好的控制性能。