舰船发动机排气管内顺流喷雾降温的CFD分析

发动机排气管废气出口温度过高是影响舰船红外隐身性能的重要因素之一.在排气管内喷雾能有效降低废气出口温度.针对排气管内顺流喷雾时的气液两相湍流流动与热质传递,用Euler-Lagrange方法建立了数理计算模型,用CFD计算软件进行了数值模拟.考察了水雾出口温度、水流量、水雾喷射夹角及雾滴初始粒径对喷雾降温效果的影响.结果表明:排气管内顺流喷雾时,废气出口温度大幅降低,呈倒钟形分布;废气出口温度的大小和分布与水流量、水雾喷射夹角及雾滴初始粒径息息相关;水流量越大、雾滴初始粒径越小,则废气出口温度越低,废气出口温度与水流量的大小基本呈线性关系;雾滴初始粒径越小、水雾喷射夹角越大,则废气出口温度分布越均匀;而废气出口温度的大小与分布对水雾出口温度的变化并不敏感.     

新型卧式车载露点冷却空调的数值模拟

设计了运用在货车的卧式波纹形逆流式露点蒸发冷却器,建立传热传质数值模型并验证,误差不大于8%。根据EES仿真结果分析结构参数和运行参数影响因子并进行优化,优化后通道长度为1.2 m,换热片间距为5 mm,进气速度为1.3 m·s^-1,工作空气比为0.3。模拟研究4个城市气候条件对冷却器冷却性能的影响,结果显示：环境空气湿度影响占主导,冷却器在西北部地区性能较好。     

扭曲方管传热性能的数值模拟分析

运用数值分析的方法,对层流条件下等壁温的扭曲方管的传热性能进行研究,并与直方管的结果进行对比.主要针对Re=300～1 600,扭率Tr=5～20这一过程的扭曲方管的传热性能进行了分析.计算结果表明:在相同的Tr下,管内空气通道的Nu 随着Re的增大而增加,摩擦因子f随着Re的增大而减小;在相同的Re下,管内空气通道的Nu和f随着Tr的增大而减小,Re越大,减小的趋势越明显.扭曲方管在不同Tr的情况下均有强化传热指标η>1,从而说明由于二次流的存在,扭曲方管具有强化传热效果.     

基于FDS的隧道火灾中烟道作用的数值模拟

应用火灾动力学分析软件FDS（version4．0）,以Navier-Stokes方程为基础,引入浮力修正的κ-ε湍流模型、湍流燃烧模型和辐射换热模型,建立了适用于描述隧道内烟气温度分布和气流流动的计算流体动力学模型．针对设置有顶棚烟道和未设置顶棚烟道的公路隧道,在发生火灾时的温度场和CO的分布进行模拟研究．通过对比分析,得出了设置烟道有利于降低公路隧道发火灾的温度的结论．     

多车道高速公路超高过渡段积水分布数值模拟与规律分析

为了揭示多车道高速公路超高过渡段积水分布规律,基于流体动力学理论,选取典型多车道高速公路超高过渡段设计参数,利用道路BIM设计软件建立了40组三维道路模型;分析了路面积水量和排水设施径流量的关系,建立了考虑排水设施与路面构造深度影响的降雨模拟方案;采用离散相模型和多相流模型耦合,模拟了降雨条件下的路面积水状态;分析了不同组合参数下的超高过渡段积水厚度数据,得到了合成坡度、道路宽度、降雨强度与超高渐变率对积水厚度的影响模式,计算了各车道最大积水厚度,分析了六车道、八车道高速公路积水横向分布规律。研究结果表明：积水厚度与合成坡度、超高渐变率负相关,与降雨强度、道路宽度正相关,其中降雨强度对积水厚度的影响最大,超高渐变率对积水厚度的影响最小;合成坡度为2.02%~8.54%,降雨强度为1~5 mm·min^-1时,多车道高速公路超高过渡段最小积水厚度为0.58 mm,最大达到28.35 mm;当降雨强度为5 mm·min^-1时,高速公路超高过渡段内外侧车道最大积水厚度差异明显,六车道由内侧车道到外侧车道的最大积水厚度比例为1.0∶3.1∶3.3,八车道为1.00∶0.96∶1.03∶1.36;多车道高速公路超高过渡段积水厚度峰值先出现在道路中间附近,然后向外侧移动,最大积水厚度一般出现在外侧车道。     

车用空调平行流冷凝器空气侧稳态流动与传热数值模拟

建立了某车用空调多元平行流冷凝器三维模型,利用CFD方法对典型工况下该冷凝器空气侧百叶窗翅片的流动和传热性能进行了数值模拟,计算结果显示数值模拟与试验测试及常用关联式的计算结果具有较好的一致性,验证了计算模型和方法的正确性,为进一步研究翅片结构参数对平行流冷凝器性能的影响及性能优化提供了理论参考。     

基于两相流理论的RSP型分解炉三维流场数值模拟研究

以RSP型强化悬浮式分解炉的气固两相流为研究对象，对气相采用k-ε模型，对颗粒相采用随机轨道模型，并考虑相间耦合的相互作用；建立了描述分解炉内部流场的数学模型，应用SIM-PLE算法成功地进行了分解炉内部三维流场的数值模拟仿真，并利用计算模拟结果对分解炉结构优化设计提出了改进建议．     

高速列车进入隧道的气动作用数值模拟

为了寻求减小气动作用的方法,基于三维非稳态粘性流的雷诺平均Navier—Storkes方程及两方程紊流模型,采用包含移动网格技术的计算流体力学方法,对高速列车进入隧道的气动作用进行了动态数值模拟;计算了2种车型（ICE和新干线300系）、5种车速（200,250,300,350和400km／h）和5种隧道断面尺寸的列车-隧道流场,获得了隧道内压力和列车气动阻力的变化趋势,并分析了列车速度、阻塞比、车头形状和线路状况等因素的影响．研究表明,列车速度和阻塞比对气动作用的影响具有一定规律．     

漏斗型峡谷桥址区平均风特性的数值模拟

结合某大跨悬索桥所在山区地形,研究了漏斗型峡谷这一特殊构造地形的桥址区平均风特性,为大跨度桥梁在漏斗型峡谷地区的抗风设计提供依据.首先,建立实际地形的数值模型,并利用Fluent软件对24个不同来流工况进行比较分析;然后,将整体模拟结果与实测结果进行对比,验证数值模拟的合理性;最后,通过模拟结果的对比分析,探讨漏斗型峡谷桥位对风速大小、风攻角、风向角在不同来流方向的影响规律,分析平均风速随攻角分布的特点以及不同位置处的竖向风剖面特性.研究结果表明：漏斗型峡谷桥址区存在明显峡谷风加速效应;漏斗型地形对桥址区来流的攻角和风向分别表现为弱扰乱性和高导向性,来流攻角和风向分别稳定集中在-5°～0°和25°～30°;峡谷中风速对攻角变化的敏感性更高.     

计算区域尺寸对列车绕流数值模拟的影响

对于列车绕流数值模拟而言,其计算区域越大,边界条件对计算结果的影响越小,但过大的计算区域会导致计算工作量和计算时间的增加,因此,计算区域尺寸的选取是列车绕流数值模拟的关键之一。通过建立12种不同尺寸的计算区域模型,结合数值模拟方法,研究其对列车压力分布特征及气动性能的影响。研究结果表明:数值计算仿真得到的气动力系数与风洞试验得到的气动力系数的误差4%;当计算区域上游高度≥8倍特征高度时,头车鼻尖驻点压力系数基本稳定在1.0左右。通过对比不同大小计算区域的计算结果可知,流线型高速列车绕流数值仿真的推荐采用最小计算区域尺寸为:高度方向为12倍特征高度,宽度方向为24倍特征高度,长度方向上游为12倍特征高度,下游方向为24倍特征高度。     

大体积混凝土水管冷却温度场分析

结合工程实际,利用有限元程序MIDAS对青岛海湾大桥连续梁下部承台的水化热效应和水管冷却效应进行了数值模拟,分析了承台水化热温度场的分布规律.计算结果与实测数据进行了比较,表明该方法的计算精度较高.分析结果表明:在控制水化热温度时,冷却水流速应为临界流速的3～4倍、冷却管间距不宜超过1 5 m.     

主机高温淡水自动控制过程中的滞后性分析及处理措施

主机高温淡水自动控制系统中存在的滞后性问题是系统本身固有的缺陷，当设定值不好或管理不良时滞后性问题便会表现出来，尤其在主机超负荷运输、主机机动用车及突然加速或调温器频繁动作时表现明显，直接造成出口水温过高，影响主机工作的可靠性。尽管固有的缺陷不可能得到彻底解决，但可以通过调整设定参数、对系统进行检查维护甚至手动操作来使滞后性问题减到最小程度。     

船舶柴油机冷却水温度控制系统的设计

由于单片微处理器的性能日益提高、价格又不断降低,使其性能价格比的优势非常明显。因此,将单片微处理器应用到船舶自动控制领域成为目前轮机自动化的焦点课题之一,为越来越多的科研机构所重视。作者就是在此基础之上提出了船舶冷却水温度控制系统的一种设计方案。     

吸收式制冷循环的计算机模拟及优化分析

以溴化锂吸收式制冷双效系统为研究对象,开发了辅助设计计算程序,并对串联双效系统进行了优化分析,通过实例计算分析,得到了以最大热力系数和最大性能面积比为优化目标的优化结果。以最大性能面积比为优化目标即兼顾了系统的制造成本又兼顾了系统的运行成本。     

SiC CMOS OPAMP高温模型和Hspice仿真

为研制具有高温稳定性的SiC CMOS(complementary metal-oxide-semiconductor)OPAMP(operationalamplifier),对PMOST(P-type metal-oxide-semiconductor transistor)输入标准6H-SiC CMOS两级运算放大器的高温等效电路模型进行了推导,并对电路进行了Hspice仿真.仿真结果表明,在SiC MOS器件中,因受SiC/SiO2界面导带附近高界面态密度的影响,阈值电压随温度的变化并不像Si MOS器件那样呈线性变化,其沟道有效迁移率也并不与温度的-1.5次方成正比.此外,SiC MOS器件的沟道迁移率低,导致其跨导比相同尺寸下的Si器件的低,所以其开环增益也小于相同结构和尺寸的Si OPAMP.虽然标准的OPAMP单元对Si器件来说具有温度稳定性,但对SiC基材料来说需进一步修正.     

基于温度比拟法的隧道衬砌水压精细化模拟分析

为验证温度比拟法在隧道衬砌水压计算中的精度与可行性,在隧道开挖未支护、施作衬砌以及围岩注浆3种工况下,将该法的计算结果与理论解析法轴对称解、流固耦合法进行对比.针对高速公路典型双车道马蹄形断面建立含有隧道防排水系统的精细化模型,研究衬砌外水压力在隧道横断面和纵断面上的分布规律.结果表明:施作衬砌后,衬砌外水压力明显增大,围岩注浆则可在围岩和衬砌之间形成水压过渡缓冲区,使衬砌外水压力减小;衬砌外水压力在纵向排水管以上呈周期性分布,在排水节间中部最大,在环向排水管处最小;横断面水压则呈现倒葫芦形,在拱脚处最小,在拱顶和仰拱处较大;在既定的计算假设下,温度比拟法与轴对称解的最大误差为0.3%,与流固耦合法的最大误差为14.8%,满足工程精度要求.      

船舶冷却水系统的优化设计与分析

通过对船舶却水系统优化设计的分析，建立目标函数，确定约束条件，并针对实船进行计算，证明适当地在许可范围内优化温度参数，在冷却水系统设计中获得较好的经济效益。     

高温冷却后钢筋混凝土简支梁强度损伤的研究

本文对高温冷却后钢筋混凝土简支梁的抗弯能力的损伤进行了研究,提出了计算火烧后钢筋混 凝土简支梁剩余承载能力的方法。在混凝土和钢筋高温冷却后强度试验结果的基础上,进行了 U根以石灰岩为骨料的钢筋混凝土简支梁高温冷却后的破坏试验,并用分层法对火烧后梁的承 载能力试作了计算和分析,计算结果与试验结果吻合较好。      

锂离子电池温升特性分析及液冷结构设计

针对电动汽车动力电池的温升发热导致温度分布不均及过热现象,根据电池的热物性参数及不同环境温度下的内阻,建立电池包生热分析模型;测试采集并拟合电动汽车的母线电流,通过仿真分析得到不同车速下电动汽车电池包的温升情况;进行典型城市工况实车试验,测取不同车速下电池包内温度测点的温升数据并拟合成温升曲线,通过仿真与试验结果对比,验证所建立的热分析模型的准确性;在此基础上,设计双进双出的液冷散热管道结构方案,分析在1C放电倍率下该液冷散热方案的散热效果.研究结果表明:锂电池在高温(50℃)下,内阻仅为13.9 mΩ,而在低温(-30℃)时,内阻却达到了21.5 mΩ;电动汽车在新欧洲行驶工况(NEDC工况)和匀速工况(40、50、60、70 km/h)下的最高温升分别为1.8、2.6、3.6、5.3、8.0℃;所设计的U型结构液冷管道可以有效地降低电池包温升,提高电池包的温度均匀度.