类前缘防热层流场与热响应耦合计算研究

本文在以往对类前缘防热层热响应计算分析基础上,进一步研究实现了外流场高超音速NS方程数值计算表面气动加热与防热层结构热响应的耦合计算,这对于常用的非耦合计算方法来说是一进步,也为进一步开展外流场/结构热响应/热应力全耦合一体化计算研究和防热层表面吹气强化传热问题的场协同研究打下了基础。     

类前缘外形防热层的瞬态热响应计算研究

本文针对可重复使用热结构,计算研究了类前缘外形热结构防热层瞬态热响应问题,探索分析了前缘防热层的热响应特征．在计算中成功地实现了任意坐标变换下代数网格生成,并求解了任意坐标下的热传导方程,为进一步开展外流场／结构热响应全耦合一体化计算研究打下了基础．     

CFD在高速飞行器热气弹问题中的应用

采用气动力/热/结构耦合的方法对高速细长体飞行器结构热静气动弹性问题进行了研究.为保证耦合计算精度，达到准确预测热气动弹性特性的能力，气动力和气动热计算采用CFD数值模拟方法，热应力和热变形计算采用有限元方法并通过热考核试验验证.以该简单细长体飞行器模型为研究对象，对其热静气动弹性特性进行了计算与分析，计算结果表明:CFD/CSD耦合可准确模拟热气弹问题，且气动加热造成结构温升不均衡是结构变形的主导因素，力热耦合静气弹变形与单纯受力分析变形形式不同，对飞行器气动特性影响规律不同.准确预测飞行器热气动弹性特性对飞行器结构设计十分必要.      

气动力/热与结构多场耦合计算策略与方法研究

气动力/热与结构热响应多场耦合问题涉及物理因素众多且不可简单分割。本文对该耦合问题涉及的各物理场特点与耦合关系进行了研究,从基本物理特点和方程出发,研究了物理场间的耦合关系,并对一直沿用的多物理场耦合关系提出了新的观点与看法。以此为基础,研究获得了气动力/热与结构热响应多场耦合问题的数据流程,提出了针对该耦合问题特有的时间-空间耦合概念,并对其耦合策略与方法进行了深入探讨,为进一步开展相关计算研究工作奠定了理论基础。     

探路者号火星探测器气动热和传热耦合分析

本文建立高超声速气动热和结构传热的松耦合计算方法,以探路者号火星探测器为研究对象,开展了探测器高超声速气动热和结构传热的耦合计算研究,分析了探测器进入条件下某轨道点上气动加热和结构传热机理。耦合计算表明,随着时间的推进,表面结构温度逐渐升高,壁面热流相对降低,表面趋向辐射平衡温度。因热防护系统结构传热时间尺度长于飞行器进入过程总时间,探测器进入的真实过程滞后于辐射平衡过程。耦合研究表明,使用耦合计算方法能较好地再现真实的气动加热和结构传热过程。     

高超声速飞行器热气动弹性仿真计算方法综述

高超声速飞行器遭遇的热气动弹性问题具有危险性和复杂性，而型号设计又对计算环境下的热气动弹性仿真提出了效率和精度的双重要求.针对此问题，首先回顾了热气动弹性分析中气动力、气动热、结构热传导、热结构动力学等子学科的仿真计算方法，包括工程方法、数值模拟及降阶建模方法.其中，降阶建模方法有望解决目前计算效率和精度的矛盾，是调研的重点.之后，从时空耦合的角度总结了热气动弹性分析的多场耦合计算架构，包括单向、双向空间耦合策略，以及全耦合、松耦合、时域-频域耦合等时间耦合策略.在结论中，提出了基于子学科降阶模型进行多场耦合仿真的思路，并对热气动弹性分析的发展趋势进行了展望.      

涡轮动叶冷却结构设计方法Ⅲ:气热耦合计算

三维气热耦合数值模拟是涡轮叶片冷却结构详细设计中应用的热分析方法。三维气热耦合数值模拟的计算域实体模型建立借助于参数化方法,模型包括冷却结构尽可能多的细节、并保证足够高的模型精度。网格生成时,流体域采用结构化网格,并且需要在换热壁面上根据湍流模型的要求进行加密。将管网计算结果与三维数值模拟结果进行对比,发现管网计算的精度有限,而气热耦合计算方法能够捕捉更多流动换热现象,计算结果相对可信。对单个冷却结构方案进行三维数值计算的周期为5～15天,基本满足工程设计要求。     

ITER CTB��������֧�Žṹ�봫����Ϸ���

根据ITER装置对CTB盒技术性能的要求,对CTB盒中冷屏的支撑部件进行了结构和传热的分析和设计。对结构形式的选择、结构强度的理论计算和支撑结构总的热损失进行了设计和计算,用ANSYS软件对该结构的非线性接触结构-热耦合问题进行了仿真分析。研究结果表明,球支撑结构既能够满足系统对支撑的结构安全要求,在有压接触情况下的漏热量符合ITER设计文集的规定。     

求解飞机蒙皮耦合热效应的壁面热流函数法

分析了飞机内部换热与蒙皮外辐射换热和气动换热的耦合作用,提出了一种求解飞机内外耦合热效应的工程计算方法。通过构造反映蒙皮外辐射换热和气动换热的壁面热流函数,将蒙皮外热环境转化为浮动的热边界条件,实现了飞机蒙皮外部热环境求解与蒙皮内换热求解的解耦处理,避免了难以实现的直接耦合求解。在验证该方法可靠性的基础上, 采用该方法,并结合热网络法与FLUENT软件对某型飞机外部热环境及结构热响应问题进行了计算。     

涡轮动叶冷却结构设计方法I:参数化设计

基于冷却结构参数化设计、传统的管网计算方法与新兴的气热耦合数值模拟技术,提出了一套涡轮冷却结构设计方法,并编写了相关的设计程序与计算程序.利用参数化设计方法可以快速而精确地设计冷却结构,管网计算用于指导方案设计,气热耦合数值模拟用于指导详细设计.参数化设计中利用"单元设计法"程序实现动叶冷却通道快速设计;借助管网计算模...     

稀疏膨胀过程中几何位形对于电子非局域热传导的影响

发展了考虑一维柱对称、球对称位型下流体演化的Fokker-Planck程序, 在流体力学极限下对程序进行了校验. 利用程序模拟研究了球对称位型、平板位型下等离子体在自由稀疏演化过程中电子热流的非局域热输运行为, 分析了几何位型对电子非局域热传导的影响. 非局域卷积理论的计算研究发现, 稀疏过程中空间的几何效应会减小外向电子热输运的非局域性.     

Free Convective Nonaligned Non-Newtonian Flow with Non-linear Thermal Radiation

The present study explores the free convective oblique Casson fluid over a stretching surface with non-linear thermal radiation effects. The governing physical problem is modelled and transformed into a set of coupled non-linear ordinary differential equations by suitable similarity transformation, which are solved numerically with the help of shooting method keeping the convergence control of 10^-5 in computations. Influence of pertinent physical parameters on normal, tangential velocity profiles and temperature are expressed through graphs. Physical quantities of interest such as skin friction coefficients and local heat flux are investigated numerically.     

固体吸附式制冷中热波循环的分析研究

1引言由Tehernev博士和S．V．Shelton教授提出的热波循环，是吸附式制冷中引起广泛兴趣的一种循环方式。其特点是高效回热，Shelton采用斜波法［‘］和方波法［‘］分析了热波循环，回热率达70％，热泵工况COP超过1．6。其它学者作了改进研究［‘并热波循环的模拟效果很好，但实验方面进展相当缓慢。采用螺旋板式换热器作吸附器，也发现热波循环的运行效果很不理想问。目前，相关的文献主要是系统模拟，而对其关键，热波的形成、特性研究较少。另外，研究侧重于系统性能（COP），对能量密度（SPD）考虑较少。本文将从传热的角度分析热…     

Controlling Thermal Conduction by Graded Materials

Manipulating thermal conductivities are fundamentally important for controlling the conduction of heat at will. Thermal cloaks and concentrators, which have been extensively studied recently, are actually graded materials designed according to coordinate transformation approaches, and their effective thermal conductivity is equal to that of the host medium outside the cloak or concentrator. Here we attempt to investigate a more general problem: what is the effective thermal conductivity of graded materials? In particular, we perform a first-principles approach to the analytic exact results of effective thermal conductivities of materials possessing either power-law or linear gradation profiles. On the other hand, by solving Laplace's equation, we derive a differential equation for calculating the effective thermal conductivity of a material whose thermal conductivity varies along the radius with arbitrary gradation profiles. The two methods agree with each other for both external and internal heat sources, as confirmed by simulation and experiment. This work provides different methods for designing new thermal metamaterials (including thermal cloaks and concentrators), in order to control or manipulate the transfer of heat.     

Effects of Thermal Radiation on a 3D Sisko Fluid over a Porous Medium Using Cattaneo-Christov Heat Flux Model

This paper investigates the three-dimensional flow of a Sisko fluid over a bidirectional stretching sheet, in a porous medium. By using the effect of Cattaneo-Christov heat flux model, heat transfer analysis is illustrated. Using similarity transformation the governing partial differential equations are transferred into a system of ordinary differential equations that are solved numerically by applying Nachtsheim-Swigert shooting iteration technique along with the 6-th order Runge-Kutta integration scheme. The effect of various physical parameters such as Sisko fluid, ratio parameter, thermal conductivity, porous medium, radiation parameter, Brownian motion, thermophoresis, Prandtl number, and Lewis number are graphically represented.     

平流层飞艇通信系统载荷舱热控设计

分析了平流层飞艇通信系统的工作热环境.提出了以被动热控为主,主动热控为辅的载荷舱热控系统设计思路,给出了隔热、等温化、加热和液体循环回路等热控手段的具体设计方法.     

Natural convection with damped thermal flux in a vertical circular cylinder

Natural convection flows of an incompressible Newtonian fluid inside a circular cylinder are studied. The heat transfer process is described by a generalized fractional constitutive equation for the thermal flux-temperature gradient. Caputo time-fractional derivative operator, which provides the damping of thermal flux, is considered into the studied model.Analytical solutions to the fluid temperature, thermal flux, fluid velocity and volume flow rate are obtained with the integral transforms method (Laplace transform and finite Hankel transform).Temperature behaviors for small and large values of the time t, as well as the post-transient and transient velocity components are determined. The influence of the memory parameter (the order of the time-fractional derivative) on the temperature, thermal flux, velocity and the volume flow rate is numerically and graphically studied.     

Thermal Wigner Operator in Coherent Thermal State Representation and Its Application

In the coherent thermal state representation we introduce thermal Wigner operator and find that it is “squeezed” under the thermal transformation.The thermal Wigner operator provides us with a new direct and neat approach for deriving Wigner functions of thermal states.     

固-液界面热整流现象的气体运动论分析

本文采用非平衡态分子动力学模拟方法,研究了固-液界面体系中的热整流现象。系统的两端为固体,而流体处于中间夹层,两端固-液界面的势能参数不同。模拟计算结果表明,此系统实现热整流的原因是左右两端固体壁面对流体分子吸附特性的不对称性。基于气体运动论的分析表明,高低温固体壁面所吸附流体分子数、温度协调系数和系统压强在正反向传热过程中均存在一定差异,从而形成了热整流效应;并且两端固-液界面差异性越大,热整流现象越明显。