涡流发生器强化暖气片散热特性的数值研究

本文提出了一种基于纵向涡流发生器强化换热结构的暖气片散热器,并对其散热性能进行了数值模拟研究,着重分析了暖气片附近区域的温度场与速度场,基于场协同原理对其强化传热机理进行了解释,同时讨论了三角翼纵向涡流发生器的攻角与布置间距等关键参数对散热性能的影响。结果表明,涡流发生器能显著增强散热,当三角翼纵向涡流发生器攻角为45°、布置间距为30 mm时的散热可提高8%。     

平壁气膜冷却流场与温度场的协同分析

本文对不同的二次流射角的绝热平壁气膜冷却流场的速度、温度和壁面有效温比的分布进行了数值研究。计算中二次流的射角分别取为0°、30°和90°,二次流和主流在进口处的吹风比约为1.07。典型算例的计算结果还与实验结果进行了对照,它们的变化趋势是相同的。计算结果表明可以用速度场与温度场的协同关系解释气膜冷却效果的变化规律。     

平板通道振荡流动强化轴向导热的数值研究

本文对平板通道振荡流动强化轴向导热现象进行了数值模拟。计算结果显示,在所计算的振荡频率范围内振荡频率越小,平均虚拟内热源越大,速度场和温度场之间的相位差也越小,表明速度场和温度场的协同程度也越好,因此轴向导热的强化非常显著。     

高效低阻强化换热技术的三场协同性探讨

在流场和温度场协同的基础上,分析了流场和压力场的协同配合关系.分析表明:在换热强化基本相同的情况下,增大速度和压力梯度间的夹角,可以改善速度场和压力场的协同性,从而减小压降的增大,实现较小压降下获得较高的换热性能.说明了高效低阻强化换热的技术在于温度场、速度场和压力场的较好协同.     

冷压缩机温度场仿真及其冷却参数优化分析

为明确冷压缩机整机温度场分布,寻求最优冷却设计参数,本文以理化所自主研制的冷压缩机为背景,对冷压缩机进行传热与温度场分布分析。基于流体力学与传热学基本理论建立了涵盖整个冷压缩机的物理模型进行仿真计算。在此基础上,通过CCD(中心组合设计)采样,结合最小二乘法构建系统温度场等各变量的二阶响应面近似模型。随后以向叶轮传热最小与转子焊缝处平均温度最高为优化目标,采用多目标遗传算法对整机冷却参数进行优化,探求最优Pareto解组合方案。研究结果表明:冷压缩机内部负压氦气流场复杂,转子散热能力较差,冷却参数对冷压机温度场分布影响较大。优化得到冷压缩机最优冷却参数,并发现铜热锚结构有较大优化空间,为以后冷压缩机设计加工提供必要依据。     

轿车车室内温度场和速度场的数值模拟北大核心

数值模拟了汽车车室内的温度场和速度场,忽略太阳辐射,采用RNG模型,近壁面用壁面函数法进行处理,分析了不同的送风速度,送风温度,出口压力对汽车室内温度场和速度场分布的影响,对车室内的温度场和速度场的均匀性做出评价并对其优化。结果表明在车室后排空间添加一个送风口,可以有效地改善车室内温度场和速度场分布的均匀性,温度场均匀性提高了36.5%,速度场均匀性提高了45.2%。     

轿车车室内温度场和速度场的数值模拟

数值模拟了汽车车室内的温度场和速度场,忽略太阳辐射,采用RNG模型,近壁面用壁面函数法进行处理,分析了不同的送风速度,送风温度,出口压力对汽车室内温度场和速度场分布的影响,对车室内的温度场和速度场的均匀性做出评价并对其优化。结果表明在车室后排空间添加一个送风口,可以有效地改善车室内温度场和速度场分布的均匀性,温度场均匀性提高了36.5%,速度场均匀性提高了45.2%。     

类前缘局部热防护的场协同问题初步分析

本文针对二维类前缘外形在带表面吹气情况下的高超声速流场进行了数值模拟,结果表明表面吹气能起到局部防热作用。本文应用场协同的概念,分析了流场中速度场与温度场的关系,从机理上进一步认识有关冷却的原理。     

有限存贮空间内可燃多孔介质流动和传热的研究

对通风条件下可燃多孔介质库房内的流动和传热特性进行了数值模拟,得到了库房有限空间内的温度场和速度场.通过比较不同的来流温度和入口流速,得到的结果表明:可燃多孔介质(弹药)内部发生化学反应并产生热量,其温度由中心向四周逐渐降低;来流流速越大,越有利于弹药的冷却;在来流速度相同的情况下,来流温度越低,越有利于散热,对于可燃多孔介质(弹药)的贮存越安全;在左侧进风口的上下两边以及可燃多孔介质(弹药)的上方,会形成漩涡.     

火电厂间接空冷塔导风板数值研究

在火电厂中,环境风的速度和方向皆会对间接空冷塔的冷却性能产生重要影响,本文为了研究环境自然风对火电厂间接空冷塔冷却性能的影响,建立空冷塔入口处导风板的温度场和动力场三维数值计算模型,采用SRF模型模拟导风板旋转,对塔内空气动力场及温度场进行三维数值模拟,获得了相应的速度场和温度场。将数值模拟与实验结果进行对比,得到侧风下导风板数量及旋转速度对间接空冷塔的冷却性能影响规律。研究表明,不加导风板,在5 m/s风速下,空冷塔冷却性能严重恶化,设置8块导风板后,换热量可提高1 5.08%,并且将导风板旋转后,换热量可以进一步提高,换热量随着旋转速度的增加呈现先减小后增大的趋势。     

环形磁场金属等离子体源冷却流场的数值模拟与优化

环形磁场金属等离子体源作为一种全新的等离子体源结构,可用于产生高度离化、无大颗粒、高密度的离子束流,但传统流道结构不能保证其高效、均匀散热,大功率工作时可能引起密封胶圈的烧蚀失效,需对其冷却流场进行优化设计.利用Solidworks Flow Simulation软件对等离子体源冷却流道进行模拟,分析出入水孔分布角度、孔数、孔径以及入水孔高度对冷却效果的影响规律,并对流道结构参数进行优化.结果表明,增大水孔的周向分布范围,有利于提高散热的均匀性;入水孔设置在结构上层有利于减少冷却水的温度分层现象,使铜套和密封胶圈都处于较好的冷却状态;适当减小孔径有利于增大冷却水射流速度,增大湍流程度强化传热,提高换热效率.优化后的流场结构可以提高冷却水的利用率,在相同流量条件下获得更好的冷却效果,改善等离子体源的放电稳定性,为环形磁场金属等离子体源的冷却结构设计提供理论依据.     

Simulation of a solid-state cooler with electrocaloric elements

The dynamics of change in temperature at the edges of a layered structure consisting of one or more electrocaloric and heat-conducting elements in response to pulses of a periodic electric field has been studied with the use of the finite-element method. The possibility of using ceramic materials and (Ba,Sr)TiO₃ films as electrocaloric and heat-conducting elements of linear and radial cooling structures is considered. The difference between the temperatures at the center and periphery of the radial film microstructure with two interdigital circular electrode lines is 2.5 K. An increase in the number of lines and the electric field frequency leads to an increase of the thermal effect.     

CSR电子冷却系统电子束空间电荷效应对电子束温度的影响

 通过求解电子冷却系统中冷却段漂移管区的强流电子束产生的空间电荷场,研究了电子束空间电荷效应对电子温升的影响。结合HIRFL CSR电子冷却系统的典型参数,得到了电子在自身空间电荷场和纵向螺线管磁场组成的交叉场作用下产生的漂移速度和由此引起的附加温度大小,并指出减小电子束空间电荷效应的方法。     

强流电子束引出窗风冷数值模拟

 研究了1.2 MW大功率电子加速器引出窗钛膜受力状况,确定其工作温度必须控制在150 ℃以内。此温度下,热传导和热辐射的散热作用可以忽略,强迫风冷是唯一的散热途径。用流体模拟计算软件分析了钛膜冷却效果与出口风速和距离之间的关系,分析回流区的存在及其影响,并对引出窗结构做了初步优化。模拟了附加隔离窗形成的封闭空间对引出窗风冷的影响,模拟结果为：提出的非均布扫描方式可以将引出窗输出能力提升76%。     

Investigation of Error Sources in Temperature Measurement Using Thermocouples in Water Impingement Cooling

The reliability of thermocouples with separation measuring junction in temperature measurement in the cooling process of hot steel plates with impingement jet has been investigated using direct and inverse finite element analysis (FEA). It is concluded that while the attachment of thermocouple wires on surface has negligible influence on surface temperature distribution during air cooling, the conduction of wires in a jet impingement water cooling process has significant effect on the measured temperature. The disturbance of the temperature field due to the introduction of a small hole for the installation of internal thermocouple has also been studied and showed similar but less pronounced effects to those of the surface measurement. An increased distortion of the temperature field is evident when the thermocouple is attached on the top surface directly above the bottom surface of hole.     

Enhancing capacity of coherent optical information storage and transfer in a Bose-Einstein condensate

The coherent optical information storage capacity of an atomic Bose-Einstein condensate is examined. The theory of slow light propagation in atomic clouds is generalized to the short-pulse regime by taking into account group velocity dispersion. It is shown that the number of stored pulses in the condensate can be optimized for a particular coupling laser power, temperature, and interatomic interaction strength. Analytical results are derived for a semi-ideal model of the condensate using the effective uniform density zone approximation. Detailed numerical simulations are also performed. It is found that the axial density profile of the condensate protects the pulse against group velocity dispersion. Furthermore, taking into account the finite radial size of the condensate, multimode light propagation in an atomic Bose-Einstein condensate is investigated. The number of modes that can be supported by a condensate is found. The single-mode condition is determined as a function of experimentally accessible parameters including trap size, temperature, condensate number density, and scattering length. Quantum coherent atom-light interaction schemes are proposed for enhancing multimode light propagation effects.     

玻璃包覆纯铜丝快速冷却温度场数值模拟

建立了玻璃包覆纯铜丝快速冷却过程温度场的有限元计算模型,模拟得出了冷却过程丝线横断面的温度分布图及节点温度随时间的变化关系。研究了冷却水温度、水流速度对玻璃包覆纯铜丝冷却效果的影响。结果表明:快冷时玻璃层内的温差最大可达45 K/m,铜芯内温差最大为0.12 K/m; 随着冷却水流速增大,冷却效果增强,流速达到0.5 m/s时冷却能力饱和; 冷却水温在283～303 K范围内变化时,冷却效果基本不变。     

高温超导电缆用波纹管内液氮流动特性的数值研究

随着超导技术的发展,高温超导电缆在电力输运中逐渐得到重视并进行了广泛的研究。由于波纹管具有良好的柔韧性和收缩性,在高温超导电缆中作为杜瓦放置电缆,冷却超导体用的液氮需流经波纹管。在系统设计中,需要对液氮在波纹管中的流动特性加以了解。为了研究液氮在波纹管内的流动特性,对其进行了数值计算及理论分析。分析表明:压力损失随入口速度的增大而增大;在波纹内形成了涡旋流;在所考察的雷诺数范围内,雷诺数对摩擦系数的影响不大,而波纹尺寸对摩擦系数具有主要的影响。摩擦系数随s/t的增大而减小。。     

Magnetocaloric effect in Sr2TiMoO6 double perovskite

Environmental friendly double perovskite Sr₂TiMoO₆ has been studied by using the density functional theory with generalized gradient approximation (GGA+U) approaches, and the Monte Carlo simulation in the framework of Ising model. The parameter of the unit cell has been optimized. The value of the crystal field and the exchange coupling have been estimated from the partial electronic density of states and the energy calculations, respectively. The magnetic properties and the magnetocaloric effect of the compound have been also studied. The Relative cooling power has been performed. It is found that Sr₂TiMoO₆ is an interesting material for the magnetic refrigeration applications.     

零重力点热源马兰戈尼FTM数值模拟

采用界面跟踪法FTM(Front-Tracking Method), 研究点热源流场中由Marangoni效应引起的液滴运动。模拟不同的Marangoni(Ma)数下液滴的运动。研究发现液滴运动速度先迅速增大到稳定迁移速度, 而后下降, 在t=1.2时出现反转, 速度随Ma数的增加而增加。液滴内部存在与Hill球涡相同的回流。随着Ma数的增大, Hill球涡进行分裂, 且涡旋中心有轻微的移动。同时温度场末端拓扑结构出现两次分叉。第一次分叉出现在下临界Ma数, 最低温度点由滞止点跳进液滴内部; 第二次分叉出现在上临界Ma数, 内部的壳型冷却区从中心点破裂, 出现一个环面型冷却区。