无人机视角下的林木爆燃火特性研究

森林火灾“爆燃”现象的特征是突然发生的高强度、高蔓延速度的燃烧。目前为止，关于“爆燃火”的原因还没有达成共识。以无人机视角下对林木爆燃火特性研究，以四川木里特大森林火灾为研究对象，通过分析凉山州某森林扑火部队3月31日木里森林火灾当天KWT（科卫泰）无人机航拍火场画面，结合无人机实时影像及实地调研数据，分析了峡谷地形林火蔓延时空特征，探讨了峡谷中风向风速变化时空分布规律，研究了地形变化条件下，不同海拔高度风速特征，建立了无人机倾角测量风速模型（其中为风速m·s-1，为无人机倾角°）。结果表明，高山峻岭特殊地形环境下每天4:00—12:00时间段为静风期，为峡谷林火扑救最佳时期；午后15:00—17:00和晚上20:00—22:00为山谷地形风速活跃期；仿真软件数据显示山顶、谷底与山腰不同海拔位置的风速风向不统一，谷底会产生乱流现象，且风速与海拔不存在正相关关系，小气候在复杂地形中占主导影响地位；在谷口至山谷深处的中间位置会出现气流速度的波峰状态，并易形成乱流，为爆燃火发生提供了客观必要条件。该研究可为复杂地形环境下，森林草原火灾扑救安全提供数据和技术支撑。     

燃油液滴蒸发的一维导热模型与压力效应

考虑液滴内一维瞬态导热以及液滴,气流热物性随温度与组分的变化,建立了对流热环境中燃油液滴的蒸发计算模型.以柴油液滴为例,通过数值模拟,分析了蒸发过程中液滴内部的瞬态热响应,考察了不同条件下的环境压力效应.结果表明,对流蒸发过程中,燃油液滴内部温度梯度很大,导热作用明显;在温度不同的气流环境中,环境压力效应存在非单调性;压力效应发生转捩的气流温度与液滴初始粒径和气流速度相关.     

太阳能制氢腔式吸热器混合对流的数值模拟研究

混合对流热损失是影响太阳能与生物质超临界水气化耦合制氢腔式吸热器热效率的关键因素之一。本文以动力工程多相流实验室建成的生物质超临界水与太阳能聚集供热耦合制氢腔式吸热器为研究对象,对腔式吸热器混合对流换热进行了数值模拟研究。通过使用RNGkε湍流模型,研究了制氢吸热器在外界风吹掠环境下的混合对流热损失,获得了腔式吸热器在不同风速、风向吹掠下的混合对流换热准则Nusselt数。模拟结果表明,侧向风与侧迎向风对腔内对流热损失影响最大,当风速超过某一数值(Richardson数>1),外界风诱发的强制对流会在对流热损失中占主导作用,且随着风速增加,混合对流热损失随Re提高而增大。     

无人机视角下的林木爆燃火特性研究（英文）

森林火灾"爆燃"现象的特征是突然发生的高强度、高蔓延速度的燃烧。目前为止,关于"爆燃火"的原因还没有达成共识。以无人机视角下对林木爆燃火特性研究,以四川木里特大森林火灾为研究对象,通过分析凉山州某森林扑火部队3月31日木里森林火灾当天KWT(科卫泰)无人机航拍火场画面,结合无人机实时影像及实地调研数据,分析了峡谷地形林火蔓延时空特征,探讨了峡谷中风向风速变化时空分布规律,研究了地形变化条件下,不同海拔高度风速特征,建立了无人机倾角测量风速模型(其中为风速m·s~(-1),为无人机倾角°)。结果表明,高山峻岭特殊地形环境下每天4:00—12:00时间段为静风期,为峡谷林火扑救最佳时期;午后15:00—17:00和晚上20:00—22:00为山谷地形风速活跃期;仿真软件数据显示山顶、谷底与山腰不同海拔位置的风速风向不统一,谷底会产生乱流现象,且风速与海拔不存在正相关关系,小气候在复杂地形中占主导影响地位;在谷口至山谷深处的中间位置会出现气流速度的波峰状态,并易形成乱流,为爆燃火发生提供了客观必要条件。该研究可为复杂地形环境下,森林草原火灾扑救安全提供数据和技术支撑。     

缺陷条件下高温超导直流线圈稳定性研究

在高温超导带材生产及线圈制作的过程中,会不可避免的存在缺陷。缺陷区域的带材性能退化,表现为临界电流Ic与n值下降;极端情况下超导结构被完全破坏,呈现出非超导的阻性区。线圈工作时在阻性区会出现焦耳热,若热量不能有效地传出,温度会持续上升直到带材烧毁出现失超事故。在假设线圈退化情况的条件下,利用有限元仿真的方法,对不同热环境下带材退化对线圈温度的影响进行了研究,得出了不同热环境与区域退化下线圈的最大稳定工作电流。     

有风环境下太阳能吸热器混合对流热损失特性

采用三维数值模拟方法研究了太阳能吸热器在有风环境下的混合对流热损失特性,得到了吸热器腔体内部的温度分布和采光口截面的速度分布以及对流热损失大小与倾角、风向的关系曲线。结果表明,与无风环境下太阳能吸热器对流热损失随倾角增加而单调减小的规律不同,有风环境下,太阳能吸热器混合对流热损失同时受到环境风和倾角的共同影响,且规律较为复杂。当风向背对采光口时,吸热器混合对流热损失在不同倾角下随风向的变化较小,但当风向正对采光口时,吸热器混合对流热损失随风向的变化较为剧烈,受到倾角的影响也较为显著。     

环境风影响下的空冷岛运行特性

揭示环境风作用下空冷岛冷却空气流量和热风回流率的变化规律对于空冷岛安全高效运行具有重要意义.以某6×1000 MW直接空冷电站为例,对环境风影响下的空冷岛冷却空气流动传热特性进行了CFD模拟,获得了不同风速、风向下冷却空气的流场和温度场,计算得到了空冷岛的迎面风速以及热风回流率.结果表明:环境风速越高,空冷岛迎面风速越小;回流率则先随环境风速增加而增加,后随风速增加而降低.当空冷岛位于锅炉房等建筑物下游时,迎面风速最小,热风回流率最高.     

机匣高速相对运动下温度比对凹槽叶顶气动换热特性的影响

针对航空发动机高压涡轮实际运行工况中来流和涡轮叶片表面的巨大温差，本文以典型凹槽叶顶结构为研究对象，综合考虑静止和机匣高速相对运动条件，开展不同主流–壁温温度比对叶顶表面气动换热特性的影响研究。以课题组实验结果作支撑，对比分析温度比0.6和0.9的数值模拟结果。研究结果表明，随温度比降低，叶顶换热系数明显增加，特别是在机匣相对运动条件下更为明显；凹槽内部和机匣壁面附近流体密度增大，黏度减小，雷诺数明显增加，使得凹槽内旋涡结构位置和尺度发生变化，进一步影响泄漏流动。     

气流对飞秒激光加工炸药装药过程的热安全性影响分析

由于炸药具有热传导系数小、对温度极其敏感的特点,在使用多脉冲飞秒激光对其进行持续加工时,极有可能在炸药内形成热累积,从而导致点火、燃烧等危险事件的发生。为了降低激光加工材料过程中的热效应,人们普遍采取在材料加工表面施加气流的方法。为了研究加载气流条件下,炸药装药在飞秒激光作用下产生的烧蚀产物的运动规律以及炸药装药内部的温度变化,建立了加载气流条件下飞秒激光加工炸药装药过程的二维流固耦合计算模型,对在单侧、双侧不同入射角度的亚音速气流作用下,飞秒激光加工奥克托今（HMX）炸药装药的过程进行了数值模拟计算。计算结果表明：单侧气流会在炸药加工表面形成漩涡流,导致烧蚀气体产物在炸药表面做旋转运动,加重了烧蚀产物对炸药的热影响;双侧气流会在远离炸药加工表面的地方形成较大的漩涡流,从而使烧蚀气体产物迅速离开炸药加工表面,有效降低了炸药的温度,提高了飞秒激光加工炸药装药过程的安全性。     

风机群分区调节对空冷岛传热特性的影响

空冷系统轴流风机群分区调节,可削弱环境风的不利影响,改善空冷岛的运行特性。以典型2×300 MW空冷电站为例,对风机群分区调节前后空冷岛冷却空气流动传热特性进行了CFD模拟,获得了不同气温、风速、风向下冷却空气的流场和温度场,计算得到了空冷岛迎面风速、进口空气温度以及机组背压的变化规律。结果表明:通过增加整个空冷岛外围空冷单元轴流风机群的安装角,可提高不同气象条件下的空冷岛迎面风速,降低空冷岛进口空气温度,减小机组运行背压。轴流风机群分区调节方案,可为空冷岛安全高效运行提供参考。     

YBCO高温超导带材低温临界性能测试方法北大核心

介绍了一种临界电流测试系统,用于研究钇钡铜氧(YBCO)高温超导带材在不同温度以及不同磁场强度环境下的临界电流特性,该系统基于四引线法,其主要包括一孔径70mm、最高磁场16T的背景磁体以及低温杜瓦;Keithley 2182A纳伏表,PCI-9114数据采集卡搭建的数据采集系统,以及Lakeshore 340温控仪的温度控制系统。利用该系统进行YBCO带材分别处于平行场及垂直场时不同温度及磁场强度环境下的临界电流测试,得到了YBCO带材在低温环境下的临界电流特性,为YBCO带材的应用及研究提供依据。     

透平叶栅气膜冷却损失分析

本文通过数值模拟的方法,研究了在不同吹风比条件下透平叶片压力面和吸力面气膜冷却对叶栅气动损失的影响,采用损失分离方法,分析了各部分损失的变化规律。结果表明,气膜冷却引起的损失与冷气射流与主流的动能比成正比;孔内损失随吹风比迅速增加,高吹风比下不可忽略;低速条件下温差传热不可逆损失是气膜冷却不可逆损失的主要来源;气膜冷却有可能减小边界层内的损失。     

风向角对圆柱形腔体热损失特性影响的实验研究

采用电加热的方法,在恒热流和单独底面加热的情况下,实验研究了在不同风速和腔体倾角下风向角对一侧全开的圆柱形腔体热损失特性的影响。实验结果表明:风向角对混合对流热损失努塞尔数Nu_(c,w)的影响比较复杂,其影响与风速和腔体倾角有关;风向角对辐射热损失努塞尔数Nu_(r,w)的影响较小,Nu_(r,w)随风向角的变化只在一小范围内波动。风向角对导热、辐射和混合对流热损失影响较小;辐射和导热热损失随风向角变化有着相同的变化趋势,且它们近似相等,但均远小于混合对流热损失。     

热释放对COIL流场影响的实验

以往氧碘激光装置扩压段的设计是建立在常温定常气流条件下，没有考虑含能粒子的热释放，对于采用真空罐作为压力恢复系统的COIL装置而言，其性能优劣不能完全体现。因为真空罐可保证工作背压很低，光腔和超扩段内基本是超音速流动，静压很低，虽存在热释放造成气流总温的升高，但还可保持光腔和超扩段内静温较低，因此热释放对气流的负面效应没有完全体现。但在高背压条件下(如采用引射器作为压力恢复系统)，超扩段内气流速度减慢，热释放效应得以充分体现。     

600MW间接空冷散热器传热及防冻性能

以实际应用于600 MW间接空冷机组散热器中的福哥型四排翅片管为对象,进行流动和传热性能的热态风洞实验。根据实验数据,拟合得到了管束在不同迎面风速下的流动换热性能实验关联式。利用拟合出的实验关联式,以及典型600 MW间接空冷机组实际运行参数,建立低温环境下管束临界冻结长度的预测分析模型。在模型中考虑了迎面风速、平均环境空气温度以及机组负荷的影响。基于所建立的预测模型,以散热器临界冻结长度小于散热器总管长为基准,得到了间接空冷机组在不同迎面风速下,管内冷却水下降至0℃所对应的环境温度和机组负荷。研究结果可为600 MW间接空冷机组冬季低温防冻提供理论依据。     

红外热像法研究屋顶绿化对热环境的影响

该研究应用红外热像法测量绿化屋顶的表面温度,进而分析屋顶绿化对热环境的影响。通过采集斜坡屋顶绿化、轻型屋顶绿化和蓄水覆土屋顶绿化在阴天、雨后一天、晴天三种天气条件下的红外热像图,分析对比三种绿化屋顶在同一天内及三种不同天气条件下的温度变化。结果表明绿化屋顶表面温度的变化主要受太阳辐射和气温的影响,而蓄水覆土绿化屋顶的表面温度还受到其含水量的影响;屋顶绿化在夏季天气条件下可有效降低屋顶的表面温度、减小温度波动幅度,有利于改善城市热环境。     

切向气流对激光加热材料的影响

 在重复频率YAG激光加载下，研究了30CrMnSiA钢片分别处于空气自然对流和切向强迫气流环境中不同的温度响应。实验用红外热像仪对靶前表面的温度进行了实时诊断，结果表明，在激光作用下，靶材的温升与靶前表面的对流换热状况有较大的关系，当靶面存在马赫数为0.1左右的切向气流时，材料的温升曲线明显低于靶处于空气自然对流环境下的温升曲线，气流与靶面的对流换热使得材料的激光加工所需能量或功率增加。这与应用热边界层换热动力学理论得到的结论一致。     

送风与辐射组合末端供冷舒适性与均匀性研究

利用CFD仿真技术,对卧式明装风机盘管与辐射地板的空调末端组合进行了供冷模拟研究,分析了风机盘管送风状态、辐射末端表面温度等参数对室内温湿度环境、均匀度及舒适性的影响规律。模拟结果表明:送风与地板辐射末端组合在保证室内符合国家标准的舒适度要求时,能维持较好的热环境均匀度;送风风速不宜过大,否则会造成吹风感强烈;为防止结露和保证舒适性,送风相对湿度要低于70%;送风温度增加导致室内温度增加幅度较大,地板表面温度增加导致室内温度增加幅度较小,即室内温度对送风温度变化更加敏感;当地板表面温度增加时,室内温度和相对湿度的均匀性得到改善,舒适性提高,且结露风险大大降低,因此在满足舒适性要求的情况下,建议适当增加地板表面温度。     

一种新型旋转风能系统中聚热棚的模拟和实验研究

自然界中的尘卷风蕴含着较大能量,据此提出的一种新型类尘卷风旋转风能系统已证实能够形成稳定旋转风场。带有预旋导流叶片的太阳能聚热棚是该系统中提供热源产生旋转气流的核心部件。本文通过数值模拟结合实验研究的方法,改变聚热棚模型的尺寸参数(聚热棚半径、叶片入射角度)和加热温差,模拟得到不同条件下出口处旋转风场特征风速值的变化规律,选取出适合的聚热棚入射角度;此外,通过模拟和实验结果与相似理论综合分析得出该入射角度下聚热棚尺寸与特征风速值在不同加热温度下的曲线关系图,并给出符合火星气候条件的同类曲线,为合理预测该系统结构及运行参数,以及更进一步太空中的应用前景提供重要参考。     

基于统计方法的自然风风向预测模型

自然界中的风力机受变化风向的影响,探究偏航工况下风向的变化规律对风力机的影响意义重大。本文依据激光雷达测风系统实测自然风数据,对风向变化规律进行分析;依据马尔可夫链模型等理论对自然风况条件下的风向进行数学建模,构建了呼和浩特某地自然风风向变化的状态转移概率矩阵模型;基于该模型生成随机时间序列对其进行验证,从而预测当地短时间内的风向变化。该方法考虑了自然风风向的随机特性及时序特性,并通过与实测风向序列数据进行对比,为风向变化的相关研究提供参考。