带射流微小通道热沉的数值模拟及优化

本文对射流与微小通道结合的高热流密度热沉的性能进行了数值模拟。为比较不同结构尺寸的热沉性能,发展了一种同定流体泵功耗比较热源面温度的分析和优化方法,利用该方法对通道深度、喷口深度和通道宽度的影响规律进行了模拟分析和优化,结果表明这种热沉结构存在最优尺寸,最优尺寸和泵功有关。同时模拟结果也表明该热沉具有良好的散热性能,热...     

激光时空分布对钢靶温度场及热软化的影响

 用有限元模型数值模拟了能量和作用时间相同而时空分布不同的连续波激光辐照下，带涂层钢靶的温度场和热软化分布。结果表明，光强空间分布不同时，靶后表面温度分布虽有不同程度的差别，但材料中部的热软化差别很小，仅热软化的范围略有改变；光强时间分布不同时，靶面温升的历史不同，但最终温度和温度分布都趋于一致。模拟分析结果与实验结果一致。     

温度敏感型磁流体热磁对流特性研究

建立了描述外磁场作用下温度敏感型磁流体热磁对流特性的数学模型,数值模拟了回路中热磁对流的流动与传热特性.搭建了磁流体热磁对流回路装置,采用粒子示踪测速技术(PIV)测量了磁流体的流速,用热电偶测量了磁流体的温度分布.通过实验值和数值模拟结果,分析了不同磁场大小、不同热负荷,以及不同冷却温度下回路的运行特性.     

克尔介质中脉冲宽度对瞬态热光非线性效应的影响

在纳秒时域，研究了激光脉冲宽度变化对克尔介质中瞬态热光非 线性效应的影响.通过不同脉冲宽度τp下得到的二硫化碳 苯胺黑溶液的Z_scan实验结果，对瞬态热光非线性效应和光克尔效应的共存过程进行了分析 .随着脉冲宽度的增加，观察到了热光非线性效应从瞬态到稳态变化过程和Z_scan峰谷特性 的转变.同时，从声波的传播方程和光波的非线性传播方程出发，用数值计算方法模拟了这 一非线性过程，结果表明数值模拟结果和实验结果是相符的. 关键词： 瞬态热光非线性效应 脉冲宽度 Z_scan 克尔效应     

影响X光热激波数值模拟结果的若干因素

 是否考虑康普顿散射光子的输运，用何种材料模型描述熔化、汽化和应变率效应，选用怎样的迎光自由面差分格式以及空间步长大小等因素，对X光热激波数值模拟结果都会产生重要的影响。依据热激波一维数值模拟结果，对上述各种因素的影响进行了定量分析。计算表明：在X光能谱比较软和辐照量较大时，物态方程、迎光自由面差分格式和空间步长大小对热激波的计算结果都会造成重要影响；在X光能增变硬时，康普顿散射的影响增大；在低压时，本构关系和屈服强度基本上控制了热激波的衰减规律。     

封闭腔体内水和钠钾合金热驱动换热数值分析

本文以一种涡轮叶片新型超级冷却技术机理为研究背景,用数值方法研究了以水和钠钾合金为热驱动介质的微小密闭通道的流动换热特性,分析了热流密度、冷气速度和转速对换热的影响规律.结果表明:在本文研究参数范围内,通道内两种热驱动介质的换热特性具有相同的变化规律;在相同工况条件下,采用钠钾合金为热驱动介质可以得到更好的热驱动换热效果.     

厚非线性介质瞬态热光非线性效应的研究

瞬态热光非线性效应是指由脉冲宽度可以和非线性效应的建立时间相比拟的纳秒脉冲激光入射产生的热光非线性效应.用Zscan法测量了不同厚度、不同束腰半径碘的酒精溶液的瞬态热光非线性效应曲线.从声波的传播方程和光波的非线性传播方程出发,用数值计算方法模拟了这一非线性过程.并对实验结果和数值模拟结果进行了比较 关键词： 瞬态热光非线性效应 非线性光学 数值计算     

功率器件热性能的测试与分析

本文利用红外热像仪测温系统,系统地对三种典型的航天用功率器件进行了测试和分析。研究结果对功率器件可靠性分析具有重要的作用。同时对功率器件进行了数值模拟,在定性方面可为器件的热设计提供改进方向和合理方案。     

相变材料模拟金属构件热特性的数值研究

通过理论分析和数值计算论证了用相变材料模拟多种常用金属构件热特性的可行性.利用相变材料模拟了厚度分别为20 mm,30 mm,50 mm和100 mm的金属板材,发现在模拟较厚的金属板材时,相变材料的低导热系数对模拟效果产生了不利影响.在此基础上,利用导热系数增强的相变材料对厚度大于100 mm金属板材进行模拟,取得了较好的模拟效果.并利用相变材料模拟了金属构件轮和管的热特性.     

低频热驱动气–液耦合热声制冷系统数值模拟研究

提出了一种低频热驱动气–液耦合热声制冷系统,通过数值模拟优化了该系统的结构参数并对其热力性能进行了数值模拟分析。首先,分别对系统关键参数的沿程分布和各部件的?损失进行了分析;然后,探究了不同压力下液体质量对系统热力学参数的影响;最后,与传统热声制冷系统进行了对比。结果表明,气液耦合热声制冷系统可以有效地提升系统的压比、制冷量、COP和相对卡诺效率,降低系统的起振温度和频率。在加热温度300℃,制冷温度15℃,环境温度50℃,平均压力10 MPa时,气液耦合热声制冷系统制冷量为31.12 k W,是传统热声系统理论值的4倍,COP和相对卡诺效率相对于传统热声制冷系统的理论值分别提升了13%和25.9%。     

Thermally stratified flow of hybrid nanofluids with radiative heat transport and slip mechanism: multiple solutions

Research on flow and heat transfer of hybrid nanofluids has gained great significance due to their efficient heat transfer capabilities.In fact,hybrid nanofluids are a novel type of fluid designed to enhance heat transfer rate and have a wide range of engineering and industrial applications.Motivated by this evolution,a theoretical analysis is performed to explore the flow and heat transport characteristics of Cu/Al₂O₃ hybrid nanofluids driven by a stretching/shrinking geometry.Further,this work focuses on the physical impacts of thermal stratification as well as thermal radiation during hybrid nanofluid flow in the presence of a velocity slip mechanism.The mathematical modelling incorporates the basic conservation laws and Boussinesq approximations.This formulation gives a system of governing partial differential equations which are later reduced into ordinary differential equations via dimensionless variables.An efficient numerical solver,known as bvp4c in MATLAB,is utilized to acquire multiple(upper and lower)numerical solutions in the case of shrinking flow.The computed results are presented in the form of flow and temperature fields.The most significant findings acquired from the current study suggest that multiple solutions exist only in the case of a shrinking surface until a critical/turning point.Moreover,solutions are unavailable beyond this turning point,indicating flow separation.It is found that the fluid temperature has been impressively enhanced by a higher nanoparticle volume fraction for both solutions.On the other hand,the outcomes disclose that the wall shear stress is reduced with higher magnetic field in the case of the second solution.The simulation outcomes are in excellent agreement with earlier research,with a relative error of less than 1%.     

Modelling of multi-vortex convection of fine alloying components in the molten pool under the laser radiation

The work is devoted to the mathematical modelling and numerical solution of the problems of conjugate micro-convection, which arises under the laser radiation action in the metal melt with surface-active refractory disperse components added for the modification, hardening, and doping of the treated surface. A multi-vortex structure of the melt flow has been obtained, the number of vortices in which depends on the surface tension variation, on the temperature and power of laser radiation. Special attention is paid to the numerical modelling of the behavior in the melt of the substrate of disperse admixture consisting of the tungsten carbide particles. The role of microconvection in the distribution of powder particles in the surface layer of the substrate after its cooling is shown.     

内嵌定向高导热层疏导式结构热防护机理分析

针对飞行器高超声速飞行时严重的气动加热环境, 提出内嵌定向高导热层的疏导式热防护系统. 运用数值方法分析了特定条件下内嵌定向高导热层的疏导式系统的防热效果, 外壁面最高温度下降了9.1%, 内壁面最高温度下降了31.5%, 高温区和低温区都被封闭在外层区域, 内层温度更加均匀, 实现了热流由高温区向低温区的转移, 削弱了高温区的热载荷, 强化了整体结构的热防护能力. 研究表明, 随着气动热流密度比与辐射散热面积比的增大, 疏导结构的冷却效果增强. 本文还对疏导防热系统的结构参数和材料参数对冷却效果的影响进行了分析, 为结构的设计和材料的选取提供一定的依据.     

A Lattice Boltzmann Kinetic Model for Microflow and Heat Transfer

In this paper, we propose a lattice Boltzmann BGK model for simulation of micro flows with heat transfer based on kinetic theory and the thermal lattice Boltzmann method (He et al., J. Comp. Phys. 146:282, 1998). The relaxation times are redefined in terms of the Knudsen number and a diffuse scattering boundary condition (DSBC) is adopted to consider the velocity slip and temperature jump at wall boundaries. To check validity and potential of the present model in modelling the micro flows, two two-dimensional micro flows including thermal Couette flow and thermal developing channel flow are simulated and numerical results obtained compare well with previous studies of the direct simulation Monte Carlo (DSMC), molecular dynamics (MD) approaches and the Maxwell theoretical analysis     

月球表面热辐射计算模型研究

为深入了解月球表面的热环境,根据月表红外发射率随温度变化以及太阳光反射率随入射方向变化的特点,建立了月表的多温段变反射率辐射计算模型.将该模型与月壤非稳态导热微分方程结合,并考虑日、月相对运动关系,形成了月表温度计算方法.在计算程序验证的基础上,分析了月表温度的变化规律与控制因素,比较了月海与月陆两种月表单元的温度差异...     

电火花放电通道蚀除绝缘工程陶瓷的热力学特性研究

 研究开发出一种绝缘工程陶瓷电火花加工新技术,它是利用电火花放电通道流经绝缘工程陶瓷表面时产生的瞬时高温作用进行蚀除加工的。建立了电火花放电通道热蚀除加工绝缘工程陶瓷的温度场和热应力场数学模型,对绝缘工程陶瓷表面上的温度梯度和热应力场进行了数值模拟,给出了火花放电通道在绝缘工程陶瓷表面上形成的温度梯度和热应力分布规律。模拟结果为揭示绝缘工程陶瓷的电火花微观去除机理、预测绝缘工程陶瓷表面的微观形貌和电加工参数的选择等奠定了理论基础。     

光学薄膜测量时平顶光束激励的表面热透镜理论模型

推导了调制的平顶光束激励下基于Fresnel衍射积分的表面热透镜理论，通过数值模拟，比较了平顶光束和高斯光束激励下样品内部温度场、表面形变场和探测光衍射信号的径向分布，分析了影响表面热透镜信号的实验参数.结果表明，在最佳探测位置，平顶光束激励下的表面热透镜系统比相同情况下高斯光束激励下的灵敏度高，最高时约2倍，更有利于薄膜吸收测量. 关键词： 表面热透镜 光学薄膜 平顶光束     

激光辐照金属/炸药复合介质温度场的数值模拟

 当激光辐照金属/炸药复合介质外表面时,在变物性及界面有接触热阻的条件下,用二维线性瞬态导焓方程,数值计算了介质内部温度场时空分布。作为特例,将常物性及无接触热阻下的数值解与相同条件下的二维线性瞬态导热方程的解析解相比较,结果表明数值法的计算程序及结果是可信的。     

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采用了数值模拟与实验结合的方法研究了用于模拟放射性固体废物玻璃固化的非转移弧型等离子体炬的电、热特性。基于包括电弧室和开放空间在内的3D 模型得到了电弧等离子体和等离子体射流的温度场。根据计算结果,电弧室内的最高温度位于第一阳极内,达到41.77×10 K;弧电压的计算值高于实测值,二者之间的差异随着电流强度的增大而逐渐减小。采用该等离子体炬熔融模拟废物的实验发现,所确定的等离子体炬到炉底的距离能够满足废物熔融的要求,与计算的结果相符合。上述结果表明,数值模拟的结果可以作为等离子体炉工程设计的依据,并可以用作进一步分析等离子体炉炉膛内工艺过程的输入条件。     

An algorithm for LES of premixed compressible flows using the Conditional Moment Closure model

A novel numerical method has been developed to couple a recent high order accurate fully compressible upwind method with the Conditional Moment Closure combustion model. The governing equations, turbulence modelling and numerical methods are presented in full. The new numerical method is validated against direct numerical simulation (DNS) data for a lean premixed methane slot burner. Although the modelling approaches are based on non-premixed flames and hence not expected to be valid for a wide range of premixed flames, the predicted flame is just 10% longer than that in the DNS and excellent agreement of mean mass fractions, conditional mass fractions and temperature is demonstrated. This new numerical method provides a very useful framework for future application of CMC to premixed as well as non-premixed combustion.