铁路空调硬卧车内气流分布的数值模拟

建立了铁路空调硬卧车内CFD仿真模型,对车厢内流场、温度场和热舒适性评价指标进行了分析。采用稳态不可压缩雷诺时均N-S方程、k-ε湍流模型,应用控制容积法和交错网格进行离散。计算了空调硬卧车内三维空气流场和温度场,并与实验结果进行了对照,两者吻合较好。在此基础上分析了车厢内人体热舒适性,结果表明车厢中部和端部铺位PMV分布不同,端部人体热舒适感较好,中部较差;而且同一计算断面不同铺位的人体热舒适感差异较大:上铺有较大区域PMV<-1.0,人体感觉较凉;中铺大部分区域-0.51.0,人体感觉偏暖。     

鼻腔加温功能特征及其与气流场关系的研究

为研究鼻腔加温功能特征及其与气流场之间的关系, 选用1例健康国人的鼻腔进行CT扫描. 据CT数据对鼻腔气道进行表面三维重建, 运用计算流体动力学方法分析通气量为12L/min时吸气相0.15s, 0.45s, 0.75s的鼻腔气流场与温度场. 结果显示吸气相0.15s, 0.45s, 0.75s鼻腔气流场主要表现为双侧气流量分布不对称, 其中气流主要流经左侧; 双侧均为总鼻道中、下部气流量较多, 嗅裂、中鼻道和下鼻道气流量少. 吸气相0.15s, 0.45s, 0.75s温度场均表现为温度自鼻腔前端至鼻咽部逐渐增高, 其中温度主要上升区域为鼻内孔-下鼻甲前端-中鼻甲前端对应气道, 且在吸气速度和流量增大后, 这一主要加温区域无明显向后延长征象; 双侧鼻腔及单侧鼻腔不同部位气道气流分布差别较大, 但双侧温度场基本对称, 单侧鼻腔不同气道部位温度差值亦较小, 幅度均小于1℃.     

交通工具上的小空间睡眠区不同气流组织的数值分析

长途旅行中的睡眠区气流组织设计对于人体热舒适和空气质量控制是极其重要的。为了给小空间睡眠区提供更加舒适和空气质量更佳的气流组织,本文首次针对置换通风、个性通风、混合通风三种通风方式,利用CFD(计算流体力学)对睡眠区速度场、温度场、污染物CO2的浓度分布进行了数值模拟分析。对利用CFD计算出的面部舒适速度比例(FSR)、吹风感(DR)、空气龄(MA)进行比较,得出:在睡眠区采用个性送风可以在最节能的情况下得到更好的面部舒适速度比例和空气质量,优于置换通风和混合通风;1.5m3/min为个性通风的最佳通风量;为了避免在睡眠区使用个性通风时产生吹风感,应该保证送风温度不能过低;增大个性送风口送风面积可以有效降低吹风感。     

太阳辐射作用下拱桥温度场研究

采用ASHRAE晴空模型,利用光线追踪算法编制了基于ANSYS有限元软件的子程序,首次在拱桥温度场计算中实现了太阳辐射、空气对流、长波辐射等环境温度荷载的自动施加。通过与2010年11月7日位于东经108°53′、北纬32°30′的某上承式拱桥现场照片进行对照,验证了该算法可以准确模拟拱上主梁对拱箱的遮盖作用。利用有限元法对该拱桥在当天环境温度荷载作用下,拱上主梁、拱箱的温度场进行了分析。结果表明:在太阳辐射作用下上承式拱桥温度场分布是不均匀的;主梁对拱箱的遮盖作用会导致拱箱温度场分布不均匀,被遮盖位置的温度比太阳直射处温度低;拱桥温度场随太阳辐射强度变化而变化,太阳辐射强度在下午三点时最大,此时刻拱箱顶板上下表面最大温差达到18.5℃。     

送风方式对飞机座舱内污染物传播影响研究

采用数值模拟方法研究了波音737-200座舱模型内的气流场以及污染物传播过程,并通过实验数据加以验证;分析了天花板加侧壁送风(混合送风)、侧壁送风以及天花板送风三种送风方式下座舱内的速度场、涡量场、污染物浓度场和空气龄,并且解释了舱内流场结构对污染物传播过程的影响。研究结果表明:不同送风方式下飞机座舱内污染物的传播过程差异明显,这是由流场结构特征的差异造成的,特别是在小尺度范围内,涡结构十分复杂,严重影响污染物的传播规律;在聚集过程中,污染物更容易在漩涡范围内聚集,而变形主导的气流运动会阻碍污染物向更大范围传播;在排除过程中,天花板送风形式下污染物的排除效率最快,混合送风次之,侧壁送风最慢。这对于防控新冠肺炎是有参考价值的。     

太阳强烈辐射对大跨度球面网壳静力性能的影响

在太阳辐射下大跨度建筑物的外部温度场呈非均匀分布,阴面区域的温度低于阳面区域的温度.均匀温度场和非均匀温度场假定给出的分析结果不同.外部温度场受太阳辐射、风速、涂层材料及周围物体辐射反射率等因素的影响.采用简化方法实现大跨度空间钢结构在太阳辐射下外部温度场模拟,得到一个地区的球面网壳外部温度场的分布规律.使用有限元法分析外部非均匀温度场对网壳结构受力性能的影响.算例分析表明,均匀温度分布假定不适用于大跨度双层球面网壳结构的设计.     

人体上呼吸道内气流运动特性的数值模拟分析

运用计算流体动力学(CFD)方法对人体上呼吸道内的气流运动特性进行了数值模拟,通过PIV实验对数值模拟结果进行了验证。研究结果表明:气流在咽部外壁、气管外壁发生分离现象,气流在气管内壁形成局部高速区,支气管内的气流在分叉处发生分离,靠近支气管内壁速度较高,并且在支气管边界层的外缘速度达到最大值。气管和支气管内的二次涡流运动和轴向速度的分布使得气管支气管内壁受到的剪应力较大,内壁粘膜更容易受到损伤。     

风速对室内气流分布影响的数值仿真

对低温空调系统送风特性进行了研究,着重于低温送风空气流动状况及其对室内环境的影响.以某一典型的空调房间为研究目标,利用计算流体动力学(CFD),研究在低温送风条件下,室内气流组织的分布状况.通过建立合理的数学模型进行数值模拟,运用试验手段验证了模拟结果的可靠性,得到几种送风速度下的室内气流速度场与温度场的计算结果.经过分析,确定该空调室的送风速度范围与最佳值.最后得出每一种低温送风系统对应着一定的送风速度范围的结论.     

发动机延伸管及外罩的温度场测试

本文介绍了温度测试的基本原理和方法,以及发动机延伸管及外罩的温度场测试方法,通过双三次插值的方法得出发动机延伸管及外罩的温度场分布图。通过试验发现:延伸管的温度最高大约350~400℃,要比外罩(最高200~250℃)的温度高很多;且总体而言靠近内部(安装固定位置)的温度要比外侧偏高。比较发动机三个状态的温度分布,试验时依次进行的是巡航状态、额定状态和起飞状态,可以发现在起飞状态,由于转速较大,延伸管内的气流流速较大,因此,延伸管温度相比其他两个状态稍高,这可由分布图得到。不过,各状态温度数值上差别并不大,温度场分布也基本一致。     

叠片式气体箔片推力轴承热特性分析

叠片式气体箔片推力轴承具有制造工艺简单、散热能力强等优点，针对该新型轴承提出了相应的热特性分析模型，通过数值仿真分析得到轴承气膜及各元件的温度，并对关键影响参数进行了重点分析. 研究结果表明:由于气膜在半径较大位置处的线速度大，其剪切产热效果明显，温度越高，气膜的高温区分布在靠近周向末端和顶箔侧；气膜、顶箔和推力盘温度均会随推力盘转速和轴承载荷的增大而升高；向箔片结构中通入冷却气流可以获得良好的降温效果，轴承温度随着箔片内通入冷却气流量的增大，先迅速下降后趋于平缓.      

裂尖前方塑性区内的局部弹性场

该文给出了平面应变下，不同材料ＨＲＲ场对应的能量分布图，在裂尖前方扇形域内，静水拉应力很高，约为３σ０－７σ０，而等效效应力却很小，接近屈服应力σ０，使此区内仅能产生弹性体变能。     

Fluidization in combined acoustic-magnetic field for mixtures of ultrafine particles

Four kinds of SiO2 （5-10 nm）＋ Fe3O4 （44.8 μm） particle were fluidized in a sole acoustic field, a sole magnetic field and a combined acousticmagnetic field. Introduction of a single field, 100 dB/40-60 Hz acoustic or 10 mT magnetic, could suppress plugging and channeling and reduce the superficial minimum fluidization gas velocities, Umf. Combination of both acoustic and magnetic fields demonstrated even more promising results, especially more significant reduction of Umf.     

电子散斑干涉和Video全息干涉

本文综述了有关电子散斑干涉法(ESPI)和Vidco全息干涉技术的一些近期成果.主要包括:有机玻璃模型中主应力和的测量,二维气体温度场和轴对称气体温度场的测量,三维物体表面形状和三维位移场的测量.条纹图均用数字图象处理系统处理.文中介绍了各种测量光路和操作技术,分析了可能出现的误差,提供了部分实验结果.     

带有半埋藏空间裂纹的Cr12构件电磁热止裂分析

对带有半埋藏环形裂纹的Cr12标准拉伸试件进行了电磁热止裂研究.通过ZL-2型放电装置实现了半埋藏空间裂纹的止裂实验,采用微机控制电子万能试验机完成了止裂前后试件拉伸性能测试,同时计算了电磁热止裂前后应力强度因子的变化;建立了超强脉冲电流放电瞬间,环形裂纹尖端附近电流绕流、温度场和热应力场的数值分析模型,通过热-电耦合和热-机械耦合两个过程得到了脉冲放电瞬间拉伸试件中的电流矢量场、温度场和热应力场.研究表明:脉冲电流放电瞬间,围绕裂纹尖端金属熔化,钝化了裂尖,并围绕裂尖形成了热压应力场,得到了超细化的金属组织,止裂后抗拉强度得到了提高,达到了止裂的目的.     

精密离心机流-热-固多场耦合计算方法

离心机是惯性导航系统加速度计的标定设备,转盘变形将严重影响标定精度。基于耦合理论研究了离心机流-热-固多场耦合问题的数值计算方法,分析了此类问题的全耦合数学模型,研究了求解数学方程的强、弱耦合算法及其应用。根据耦合方式不同定义了三种分析方法:直接法、顺序迭代法和顺序耦合法,建立了它们与强、弱耦合算法的联系。验证方法正确性后,对比离心机温度场强、弱耦合算法的计算结果发现,强耦合算法计算时间长,但模拟细节好,更接近真实情况,弱耦合算法计算时间短,但精度较低,故采用强耦合算法计算离心机流场和温度场。三种分析方法计算热-结构耦合的结果相近,故选择顺序耦合法计算离心机结构变形。     

多圈管冻结模型试验水热力分析研究

人工多圈管冻结过程中的温度场、应力场及水分场的相互作用,是一个非线性多场耦合问题,影响因素多. 本文以淮南顾北矿作为模型设计原型,通过模型试验对多圈管冻结土体过程的温度场、应力场及水分场变化进行研究,获得了冻结温度场、冻结压力及含水量随冻结时间的变化规律,其成果对建立水热力耦合数学模型提供可靠依据并能更好的指导矿井工程实践.     

Recent developments in axial tomography for heat transfer and fluid flow studies

The need for three-dimensional, nonintrusive field measurements in the area of heat transfer and fluid flows grows very rapidly, and at this time there are very few experimental techniques that can be used for such a purpose. Axial tomography is a promising technique for accurate quantitative measurements for a variety of heat transfer and fluid flow problems. It has already been tested and practiced in a number of applications, including medical scanning technology. The technique is based on Radon's original work and reconstructs a three-dimensional field from its two-dimensional projections (integrated measurements) obtained at different view angles. This review highlights some of the most important methods used in tomography and their applications to experimental heat transfer and fluid flow studies.     

1200MW长枞水电站混凝土坝体的渗漏修复分析

论述加拿大曼尼托巴省北部的1200MW长枞（LongSpruce）水电站混凝土大坝上中部坝体的渗漏修复分析．数值结果与分析显示了上中坝体与大坝体之间造成渗漏的原因．根据提出的两种修复方法,讨论了实际渗漏修复的可行性以及应用．     

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论证了作图法的几何原理------四点共圆. 介绍了四点共圆作图法在计算机辅助下的求解 和构建复杂滑移线场的过程. 并以有心扇形场为例,演示了该方法的解题步骤. 通过实例计 算,将该方法的求解结果与作者用数值积分法和矩阵算子法的求解结果作了比较,证明该方 法计算精度高、绘图质量好.