基于Boltzmann光谱法的焊接电弧温度场测量计算

电弧等离子体是非均匀等离子体,其内部进行着复杂的能量和质量输运过程,等离子体的温度测量具有重要意义。Boltzmann作图法测量温度较谱线绝对强度法、标准温度法等测温方法更为方便。基于Boltzmann作图法原理,对TIG电弧进行实时的空间扫描,分析了谱线的选取原则,测量计算出TIG焊电弧等离子体的温度场分布。     

压电光声技术检测非均匀材料热物性的理论研究

利用压电光声技术研究了测量非均匀材料性能的理论和实验方法,通过两种基本的数学变换,得到了非均匀材料和相邻介质的温度场的表达式,进而在非均匀材料的热扩散率按指数规律变化的前提下,得到了非均匀材料温度场的解析表达式。根据压电光声检测理论,得到了非均匀材料的压电信号的解析式,这样即可通过压电光声检测系统,在不同的频率下测得非均匀材料的光声信号,通过最小二乘法的非线性拟合,确定出非均匀材料热扩散率的分布。该方法具有计算量小、实验简单等特点,并给出了有关的理论模拟和实验结果,验证了理论的正确性。     

单颗种子导热系数的测定及传热过程实验研究

对于种子干燥方面的研究,大多是针对其宏观传热传质即干燥动力学方面。本文采用热成象技术对单颗蚕豆种子的传热过程进行了研究,用实验求解导热方程反问题的方法计算出不同含水率下单颗种子的导热系数,对种子在非稳态下内部温度场进行了测试与分析．研究结果表明,在含水率小于 ２０％时,其导热系数随着含水率的增加而增大,当含水率大于 ２５％时则表现出较强的非均质性和非稳态性。对单颗蚕豆种子内部温度场测定而得到的种子热剖面温度分布表明,种子内部存在温度梯度其热扩散具有均匀性,同时反映出种皮传热热阻的存在。这些结果对于深入研究种子内部的传热传质机理,具有重要的实际意义。     

三维复杂温度场高精度声学测量方法

声学温度场检测技术通过多路径声波传播时间数据,反演被测区域的温度分布。提供了一种高精度的三维复杂温度场的声学测量方法。首先从射线声学角度给出了三维非均匀温度场中声波传播路径的数学模型。在此基础上,将三维温度场的重建问题转化为声波传播路径的求解和温度场的反演问题,建立了基于多项式修正径向基函数(RBF-PR)和改进的Tikhonov正则化三维温度场重建算法。采用两种典型的炉膛三维温度场模型,在信噪比SNR=35 dB下进行了数值模拟,分析了声波传播路径在非均匀温度场中的弯曲特性、算法的重建质量和抗噪性,同时进行了实际炉膛内二维温度场的重建。结果表明了提出的考虑声线弯曲的温度场重建算法具有精度高,抗噪性强、适用性好的特点,为实现高精度的复杂温度场的声学测量提供了有效方法。      

均匀和非均匀温度场条件下的长周期光纤光栅透射谱的研究

从理论上推导了长周期光纤光栅在均匀温度场和非均匀温度场中透射谱的特性,并实验验证长周期光纤光栅在均匀温度场中和非均匀温度场的光谱特性。实验证明,随温度升高,光纤光栅谐振波中心向长波方向漂移,反之亦然,且漂移量与温度的变化量呈线性关系。在非均匀温度场中,当长周期光纤光栅的光栅两端温度差改变时,谐振波的3dB展宽呈线性递增趋势。     

基于三维有限元法模拟分析六面顶顶锤的热应力

以有限元法为理论分析手段模拟分析了国产六面顶压机配套顶锤内部的温度场和热应力分布.探寻出了XKY-6×2000 MN型六面顶压机顶锤内部的温度场分布以及热应力取值.模拟结果表明加热顶锤内部温度分布不均匀,不均匀的温度分布产生了热剪切应力,热剪切应力峰值达到0.62 GPa,分布在41.5°小斜面上.加热顶锤内部的剪切应力值较非加热锤内部的剪切应力值高出18.0％.模拟分析结果与金刚石的高压合成实验事实相符,在理论上解释了加热顶锤使用寿命较非加热顶锤使用寿命短的原因,此项工作对于提高大顶锤使用寿命,降低生产 关键词： 热应力 顶锤 有限元法 工业金刚石     

光成像技术用于地铁电阻式制动器热变形的测量

由于瞬间负载大电流产生电热冲击,使得地铁使用的制动电阻器内部电阻片在热力耦合作用下过度变形。为消除接触式传感器本身对温度场和位移场的干扰,对温度和变形均采用了非接触式测量。在温度的测量中,采用了红外线遥感测温仪;在变形的测量中,应用了以数字光栅投影和Gray-code编码法为基础的结构光三维成像技术,对13个不同温度点进行了电阻片的热变形测量。通过系统标定和误差控制,使得变形测量系统的误差在0.1mm以内。非接触式测量是热应力实验研究的发展方向,而光学成像技术在热变形检测中的应用,为热应力的实验研究开辟了新的途径。     

冷藏集装箱内部温度场的理论与实验研究

冷藏集装箱内部的温度分布是冷藏集装箱设计中关注的要点,因此文中通过建立冷藏集装箱物理模型和数学模型对其温度场进行了数值模拟和实验研究。利用稳态不可压缩N-S时均方程及k-ε模型进行模拟分析,结果表明:冷藏集装箱内部温度场存在明显的不均匀性,箱体前部与后部的温度存在明显的差异,不利于货物的储存。实验实测温度与模拟温度的偏差低于16.4%,说明所建立的模型适用于冷藏集装箱内部温度场的模拟。研究结论对进一步开展冷藏集装箱货物配载以及结构设计研究具有一定的指导与借鉴意义。     

基于优化神经网络算法的光纤布拉格光栅电流传感器的温度补偿

应变和温度的改变能够使光纤布拉格光栅(FBG)反射波的中心波长产生漂移,FBG与超磁致伸缩材料的结合可以用于测量电流,但是温度和应变的交叉敏感严重影响测量电流的精度。神经网络具有强大的非线性映射能力,能够自适应地发现传感器的内部规律,从而对温度进行有效补偿。针对神经网络容易陷入局部极小值的问题,采用遗传算法优化神经网络的权值和阈值,以在全局范围内更快速、准确地找到权值和阈值的最优解。针对样本较少的问题,采取K折交叉验证的方法提高网络预测的可靠性。经实验验证,优化的神经网络对电流预测的均方误差为0.0038,提高了FBG电流传感器的测量精度。     

利用红外温度测量方式预测微管内流动沸腾流型

本文利用红外热成像仪对不锈钢微管内水的流动沸腾的壁面瞬态温度场进行了测量。结果表明,相比传统的热电偶测量方式,在微尺度实验中采用红外温度测量瞬态温度场具有更高的可靠性。利用红外温度测量的显示特点,预测不锈钢微管内流动沸腾的流型变化情况,在本文的实验条件下,不锈钢微管内水的流动沸腾流型变化基本上是以单相流、汽塞流和环状流的交替产生为主。     

热粘弹波在变温非均匀合金熔体中的传播

机械波在金属凝固过程中传播的定量计算一直是一个难题,主要原因就是在这个过程中的熔体结构非常复杂.本研究考虑到熔体的变温、非均匀和粘弹性的特点,采用Kelvin粘弹性介质模型,建立了具有粘热损失特性的热粘弹性波动方程,通过隐式有限差分方法对波动方程进行求解,并以ZL203A合金熔体为研究对象,探究了热粘弹波在变温非均匀介质中的传播规律.结果表明:热粘弹波从合金熔体的低温区向高温区传播时,非均匀的温度场对波的传播有较大影响;相反,当波从合金熔体的高温区向低温区传播时,非均匀的温度场对波的传播几乎没有影响.热粘弹波在合金熔体中的衰减系数随频率的增大呈线性增大,而随温度的升高先增大后减小,在熔体的枝晶搭接温度附近达到最大值.     

近红外全局隐含温度补偿模型的预测精度分析

温度波动影响含氢基团之间的作用力,从而影响近红外光谱的吸收强度和波峰位置等,导致近红外测量精度的降低。针对温度变化对近红外光谱建模精度的影响,对全局隐含温度补偿方法进行了研究,并对其预测精度进行了分析,分别从预测方差和置信区间两个方面对此类模型的精度进行了理论探讨和验证。同时通过温度的连续变化实验,即在温度连续变化的过程中,等时间间隔采集各样品的近红外光谱,研究了温度变化对光谱主元的连续模式影响,探讨了温度变化影响模型预测精度的方式和途径。最后对某高分子聚合物的粘度测量问题进行了实验验证和误差分析,得到标准温度下所建未经温度补偿的模型和全局隐含温度补偿模型的建模精度分别为：RMSEC=0.243 0, R_c=0.871 6, RMSEP=0.243 2, R_p=0.869 3; RMSEC=0.258 2, R_c=0.870 6, RMSEP=0.265 2, R_p=0.856 0,而当温度变化时,二者预测最大置信区间分别约为1.8和0.9 kPa·s。虽然全局隐含温度补偿模型相比于标准温度模型建模精度略降低,但预测精度提高了一倍左右。理论分析和实验结果均表明,全局温度补偿模型具有较高的预测精度,且对温度的变化有较强的鲁棒性和可靠性。     

基于最小一乘拟合的非均匀应变的数字图像相关测量

数字图像相关(DIC)方法是一种重要的位移和应变非接触式测量方法。为了对物体的非均匀应变进行准确测量,在DIC方法中引入位移最小一乘拟合,鉴于最小一乘拟合解析方法求解困难,采用基于模拟退火的混合粒子群算法进行求解。开展了虚拟剪切带形成的数值实验和相似材料断层滑移实验,并对非均匀变形条件下最小一乘拟合和最小二乘拟合的应变测量结果进行对比。研究发现:对于非均匀应变测量,最小一乘拟合的结果要优于最小二乘拟合;而对于均匀应变测量,两种方法具有相同的精度。     

太阳能腔式吸热器沸腾传热性能研究

腔式吸热器是太阳能塔式热发电系统中光热转换的重要设备,由于其长期在高密度、非均匀辐射热流条件下工作,因此对其性能进行研究具有重要意义。本文对腔式吸热器的整体结构和吸热面进行了设计,采用改进的蒙特卡罗法与对流换热耦合的方法模拟了腔体内部热流密度分布,分析了吸热管束内部汽液两相流的流量、温度、以及管壁表面温度等参数的变化规律,从而对不同位置的换热系数进行预测,比较全面地认识吸热器整体性能。     

非均匀材料热学参量的光声效应检测理论

利用两种基本的数学变换，得到了非均匀材料以及相邻介质的温度场表达式，在非均匀材料的热扩散率随指数渐变的条件下，得到了气体介质温度场的解析式，利用传声器检测理论，求得光声信号的相位表达式，在非均匀材料两表面热扩散率已知的情况下，通过固体传声器测量出光声信号的相位与频率的关系，即可确定出非均匀材料热扩散率的分布，该方法具有计算量小、实验简单的特点。本文给出了有关的理论推导及理论模拟情况．     

温度对长焦距测量精度的影响

 基于Ronchi光栅的泰伯效应,在理论上分析了温度场的波动对长焦距测量系统稳定性的影响。通过大量实验研究验证了在长焦距测量系统中内部和外部温度场的波动引起空气折射率的随机变化,进而影响到测量系统焦距测量值的稳定性。在对测量系统He-Ne激光源采取水循环降温、切断系统外部冷热源、对测量系统中光栅对采取隔热封装等有效措施后,使长焦距测量系统的重复性测量精度提高了5～8倍,标准差达到了0.1‰左右,测量数据波动范围在5 mm左右,其测量精度及其稳定性均达到了实际测量的要求。     

一种考虑声线弯曲的温度场重建算法

声波在非均匀温度场中传播时会由于声波的折射而产生声线弯曲现象。为提高非均匀温度场声学CT (Computer Tomography)重建精度,提出一种考虑声线弯曲的重建算法。首先用最小二乘法获得一个不考虑声线弯曲的重建温度场,然后用打靶-插值法确定本征声线出射角,用三角形前向展开法追踪声线,获得此温度场中声波发射/接收器间的本征声线,建立本征声线上声波传播时间与温度分布间的关系,进而实现考虑声线弯曲的最小二乘法温度场重建。单峰、双峰温度场仿真重建结果表明:所采用的本征声线追踪法计算简单运行速度快;考虑声线弯曲后,可明显提高温度场重建精度。因此所提重建算法能更好地适应实际温度场重建需求。      

基于激光吸收光谱技术的非均匀流场气体参数测量研究

为了探索激光吸收光谱技术在非均匀流场中的应用,提出了一种新的实现非均匀流场中气体参数定量测量的方法。预知被测流场中的温度变化范围后,选择在该温度范围内具有近似线性变化特性的谱线,线性拟合该温度范围内的谱线强度,结合实验测量的吸收光谱便可以实现非均匀流场中H₂O组分权重的温度积分平均值和H₂O组分积分平均值的定量测量。两温度分布和高斯温度分布模型的仿真研究证明了该方法的有效性和可靠性。两温度分布模型中的测量结果与理论值的偏差分别小于0.82%和1.10%,而高斯温度分布模型中不同光线中的测量值与理论值的最大偏差分别小于0.9%和3.6%。     

单光纤光栅波谱展宽温度压力同时区分测量

报道了利用单光纤布拉格光栅反射波带宽展宽技术实现温度与压力同时区分测量的新方案。通过聚合物材料将光栅粘接于双孔悬臂梁非均匀应变区 ,在压力作用下悬臂梁带动光栅发生非均匀应变 ,使布拉格反射波波长漂移的同时带宽展宽 ,而温度变化仅引起反射波波长漂移。在 2 0～ 10 0℃和 0～ 7.8N的温度和压力测量范围内 ,温度测量精度± 1.1℃ ,压力测量精度± 0 .18N ,布拉格反射波中心波长漂移量和带宽展宽量随温度和压力的变化呈良好的线性关系 ,线性度均高于 99.6 %。多次测量表明 ,此方案的展宽波形稳定 ,重复性好。     

多层绝热材料规模化干燥处理时温度场的测试与分析

对大批量处理多层绝热材料的大型专用干燥箱满负荷运行时工作区域的温度场进行测试,通过温度分布和温度场均匀性的分析,得出了最高温度发生点的位置与成因以及影响温度场均匀性的主要因素,并对温度的控制方法、多层材料的布置方案和干燥设备的改进提出了建议。