极地船海水系统冰晶生长对换热器性能影响的相场模拟

文章根据极地环境下,船舶海水系统内冰晶生长的特点,分析不同无量纲过冷度下冰晶生长对换热器性能的影响,对其进行相场模拟,找出换热器的最佳工作区间。模拟结果表明,无量纲过冷度由0.3上升到0.6时,凝固潜热的释放越来越容易,冰晶与换热器的换热越来越充分,换热器的效率不断提升。但是当无量纲过冷度达到0.5和0.6时,冰晶的生长速度过快,在海水管道系统内形成冰堵,导致船舶换热器无法正常运行。综合考虑,应将无量纲过冷度控制在0.4附近,才能保证船舶换热器正常高效的运行。     

摇摆运动对过冷沸腾传热特性影响的机理分析

通过建立静止及摇摆状态下窄矩形通道内的强迫循环过冷沸腾汽泡动力学效应数学模型,分析摇摆状态下过冷沸腾中的滑移汽泡受力行为,讨论摇摆状态下附加惯性力场对汽泡行为影响的规律。基于分相流模型,分析不同摇摆运动参数对过冷沸腾液相流动传热特性及汽泡运动的影响程度,并对理论研究结论进行试验验证。研究结果表明:当摇摆运动不足以导致强迫循环质量流量发生明显变化时,由摇摆运动引入的附加惯性力及由流道空间位置改变引起的浮力变化均不足以改变汽泡运动的规律,因此,摇摆运动对过冷沸腾传热特性的影响可以忽略,获得的结论可为船用换热器性能评价提供参考。     

热管锅炉给水系统中的空蚀条件

本文研究了热管锅炉给水系统中的空化现象。研究结果表明,在沸腾的流体中,有可能出现临界空泡。文中导出了能预估过冷沸腾条件下空泡的发生和成长的Sigma表达式。分析结果表明,从空蚀的观点出发,在流体的工作压力被指定后,合理地选取气-液型热管式换热器的工作温度是很重要的。     

回收低品位热的热管换热器

本文给出了热管换热器的数值分析结果,讨论了几何参数和工质类型对热管换热器的传热性能的影响,给出了用于通风和干燥的热交换器参数和在工业生产条件下的试验结果,提供了估算热管换热器经济效率的关系。     

船用板式换热器的脉动流强化换热研究

针对板式换热器效率低和易结垢等问题，采用脉动流强化板式换热器。利用数值模拟的方法对脉动流场下板式换热器通道内流体的流动和换热特性进行分析研究，并采用相关试验数据对数值模拟结果进行验证。研究结果表明：船用板式换热器的总传热系数随着质量流量的增加而增加，而强化换热因子则表现为先增加后减小的状态，各脉动频率下的强化换热因子均大于1.000，其最大值为1.258，这表明脉动流的加入有利于提高板式换热器的强化换热效果。同时，利用自主设计的试验台，将试验结果与模拟的努谢尔特数和压降进行对比分析，发现其表现出一致的规律性，最大偏差分别为12%和10.6%。研究结果可为脉动流强化换热的工程应用提供重要参考。     

高压板壳式换热器板片强度分析

针对高压板壳式换热器的耐压问题,建立板壳式换热器耐压核心元件换热板片在高压下的受力计算模型,利用SolidWorks计算模块,对不同型式板片在高压下的应力情况进行数值计算。利用计算结果,设计出1型针对该高压情况的换热板片,形成1台耐高压的板壳式换热器。通过压力试验,验证了该板壳式换热器的耐压性能及所构建理论计算模型的正确性。     

基于模糊PI的冷凝器过冷度控制技术研究

论文简述了冷凝器过冷度产生的原因以及减小过冷度的方法,运用模糊PI的方法设计出冷凝器在不同工况下的过冷度控制器.通过仿真表明,模糊PI控制器较之常规PI控制器,对于冷凝器过冷度的控制性能更好.     

舰船集成式换热器壳程流场数值模拟

由于受尺寸重量限制,舰船换热器对集成优化设计水平要求较高。为实现这一目标,在设计中经常同时采用数值模拟和试验验证2种方法,特别是数值模拟由于其具有高效、精准和低成本优势,使得其在换热器设计中应用越来越广泛。本文在对某型集成式换热器合理简化基础上,构建了相应的数值分析耦合传热模型,完成了换热器壳程流场和温度场数值仿真,仿真结果显示换热器流动区域中换热比较均匀,折流板强化换热效果显著,但其也相应增加了壳程流动阻力。本文研究为换热器性能进一步提升奠定了良好的技术基础。     

高强聚乙烯层合板抗侵彻性能

以世界上较为通用的破片模拟弹作为高强聚乙烯层合板的防御对象,利用高速摄影技术得到了破片的具体侵彻过程,并通过弹道试验,得到了弹道极限和剩余速度的试验值。试验后的靶板变形模式和吸能机理表明:高强聚乙烯层合板在弹道极限附近的防护效率最高。根据试验结果拟合得到了不同面密度下的靶板弹道极限和剩余速度的经验公式,并比较了经验公式和经典公式计算值与试验结果,前者与试验结果吻合较好。     

船用板式换热器混合板片数值分析研究

通过Fluent数值模拟研究了由船用板式换热器不同人字形波纹板片组成的三种模型内部流场及换热过程,得到了压力损失ΔP、平均Nu数随流速的变化情况。分析了不同流速下,三种模型的人字形波纹板式换热器板片的流动和换热特性,并用相关实验数据对数值模拟结果进行了验证。研究结果表明:流速相同时,H-H模型Nu和ΔP值最大,V-V模型Nu和ΔP值最小,V-H模型Nu和ΔP值大小均介于两者之间。Nu和ΔP的数值分别是换热性能及阻力特性的度量。V-H模型以部分换热性能的损失获得了阻力特性的改善。Fluent模拟结果与实验结果一致。     

船用板式换热器混合板片热力性能实验研究

以人字形板式换热器板片为研究对象,测试单相流体在三种不同组合方式的板式换热器中的换热特性和阻力特性并对此进行比较,得出三种组合方式的优劣。实验结果表明:随着波纹角度的增加,板式换热器的阻力特性不断升高,换热性能则先增加再逐渐下降。综合板式换热器流动换热特性随流速的变化规律,小波纹倾角模型换热效果最差,但其压损最小;大波纹倾角模型换热效果最好,同时压力损失最大;混合板片模型换热效果和压降都介于小波纹倾角模型和大波纹倾角模型中间。     

特种异步发电机转子风冷流场和温度场的数值模拟

基于CFD流体计算软件Fluent,对定子蒸发冷却的特种异步发电机转子冷却问题进行了模拟仿真计算.计算仿真结果和试验样机的实测数据吻合较好,证明了所采用的计算模型和数值方法可以对特种异步发电机转子冷却问题进行有效模拟,这为特种异步发电机转子冷却研究提供了重要的模拟仿真手段.     

双螺旋折流板换热器最佳螺旋角的研究

为了研究换热器的传热性能与双螺旋折流板换热器的螺旋角的关系，通过建立多个不同螺旋角的管壳式换热器模型，运用数值计算的技术手段对其进行模拟，并对其数值模拟结果进行对比分析。结果表明：双螺旋折流板换热器存在最佳螺旋角使得换热器的换热性能最优。相同换热器结构的条件下，壳程进口流量对双螺旋折流板换热器的最佳螺旋角没有影响。随着壳径的增大，双螺旋折流板式换热器的最佳螺旋角有下降趋势。     

船用柴油机系统的完整建模（英文）

This paper presents a simulator model of a marine diesel engine based on physical, semi-physical, mathematical and thermodynamic equations, which allows fast predictive simulations. The whole engine system is divided into several functional blocks: cooling, lubrication, air, injection, combustion and emissions. The sub-models and dynamic characteristics of individual blocks are established according to engine working principles equations and experimental data collected from a marine diesel engine test bench for SIMB Company under the reference 6M26SRP1. The overall engine system dynamics is expressed as a set of simultaneous algebraic and differential equations using sub-blocks and S-Functions of Matlab/Simulink. The simulation of this model, implemented on Matlab/Simulink has been validated and can be used to obtain engine performance, pressure, temperature, efficiency, heat release, crank angle, fuel rate, emissions at different sub-blocks. The simulator will be used, in future work, to study the engine performance in faulty conditions, and can be used to assist marine engineers in fault diagnosis and estimation(FDI) as well as designers to predict the behavior of the cooling system, lubrication system, injection system, combustion, emissions, in order to optimize the dimensions of different components. This program is a platform for fault simulator, to investigate the impact on sub-blocks engine’s output of changing values for faults parameters such as: faulty fuel injector, leaky cylinder, worn fuel pump, broken piston rings, a dirty turbocharger, dirty air filter, dirty air cooler, air leakage, water leakage, oil leakage and contamination, fouling of heat exchanger, pumps wear, failure of injectors(and many others).     

适用船舶自流冷却系统中冷却器的工程设计研究

针对船舶自流冷却系统对冷却器要求的特点,对各种间壁式换热器的优缺点进行了分析,并结合热工理论计算,确定了冷却器宜采用小管径换热管的钛合金管壳式换热器,获得了小管径换热管数量与不同航速、冷却流体流动状态的设计关系,且基于热工计算结果表明了结构优化方向。采用 CFD技术对两管程流体流场进行了数值模拟优化分析,获得了后端管箱封头a/b的最佳值。实船工程试验结果验证了本文分析设计和优化方法的可靠性。     

抗恶劣环境换热装置的研究与设计

介绍了电子设备热设计的基本要求、目的、传热的基本原则及热量传递的基本方式.详细介绍了抗恶劣环境换热装置的工作原理、设计方案,并与强迫风冷散热方式进行对比,得出抗恶劣环境换热装置的优越性.     

基于晶闸管的脉冲功率开关热模型研究

晶闸管作为脉冲功率开关器件时,其短时导通电流往往数倍于它的通态平均电流,短时积聚的损耗会使晶闸管结区累积大量热量,造成其结温瞬间陡升,试验表明极易使得晶闸管因结区过温而击穿.因此如何优化设计晶闸管脉冲功率开关阀体结构、最大限度快速散热、降低结区温升,具有重要意义.介绍了基于ABB的5STP 52U5200型晶闸管所构建的脉冲功率开关阀体结构及其柯尔热阻抗模型,并利用Matlab的SimuLink构建脉冲功率开关阀体的热网络仿真模型,获取晶闸管耗散功率与其最高结温、晶闸管耗散功率与其壳温的可视化关系曲线,归纳了脉冲功率开关导电极的热阻与热容对晶闸管最高结温的影响规律,为晶闸管脉冲功率开关阀体结构的优化设计提供了依据,并得到了试验验证.     

流体扰动对不同排列方式下翅片套管换热器换热性能的影响

翅片排列方式影响换热器的换热系数．以翅片排列顺序不同的错列式和直列式翅片换热器作为研究对象,采用数值分析手段,分析并比较不同翅片排列方式的套管换热器与光管换热器的换热系数．研究结果表明,翅片换热器换热系数比光管套管换热器换热系数分别提高了87.8％与98.2％,同时压降分别增加了35.1％和37.6％．错列式翅片换热器比直列式翅片换热器换热系数提高了5.2％．     

核能闭式循环氦气轮机动力装置性能优化

以潜艇用高温气冷堆氦气轮机循环为对象，用有限时间热力学理论和方法优化其性能，导出循环的功能、功率密度（功率与循环中最大比容之比）和热效率表达式，在高、低温侧换热器和回热器总热导率一定的条件下优化三个换热器热导率分配，得最佳功率、功率密度和热效率，并与文献中的概念设计方案性能作了比较。结果表明了本文方法的有效性。     

方形锂离子电池热失控情况下的热管理研究

为了研究某种方形锂离子电池中单个电芯发生热失控事故时电池的整体性能,本文利用ANSYS软件进行热仿真分析,同时通过实验对电池中单个电芯进行过充强制其发生热失控分析热失控。模拟过程中根据电池箱中电芯和冷却装置的结构特性对电池三维模型进行简化,通过设置均匀热流密度内热源来模拟电池发热过程。热失控实验时对单个电芯进行强制性的过充使电芯发生热失控至电芯过压保护。结合模拟仿真和热失控实验中电池系统的温度分布情况,模拟结果和实验结果十分接近从而验证了仿真模型的准确性。根据热失控仿真结果中的电池系统温度分布云图,该型电池的冷却装置能够保证在单个电芯发生热失控的情况下整个电池的安全性。