Fluent数值模拟在制冷与空调领域中的应用

Fluent软件是流体力学中通用性较强的一种商业CFD软件,应用范围很广。主要介绍Fluent在制冷与空调中的应用。Fluent模拟适用于制冷领域等现代技术对过程模拟的要求,同时满足现代化生产设计,是制冷与空调设计的一个重要发展方向。阐述了Fluent模拟仿真在制冷领域的现状及发展概况;重点对Fluent在工艺过程中的模拟作了介绍。利用模型复现实际系统中发生的本质过程,并通过对系统模型的实验来研究存在的或设计中的系统。     

平板磁制冷和热电磁复合制冷微元循环数值研究

本文借助COMSOL多物理场耦合软件,构建了二维瞬态平板磁制冷微元模型和热电磁复合制冷微元模型,考察了热电臂厚度、电流、运行频率、外界对流换热系数对复合制冷性能的影响。模拟结果显示,在大多数工况下热电磁复合模型的比制冷功均大于磁制冷模型的比制冷功率;改变不同几何和运行参数对复合制冷性能有不同的影响。在研究工况范围内,改变热电臂厚度(0.05～0.5 mm)、电流(0.4～0.8 A)、运行频率(0.5～4 Hz)和对流换热系数(500～2000 W·m^-2·K^-1),热电磁复合制冷微元模型相比于平板磁制冷微元模型,制冷功率密度最大提高分别为2.05倍、2.12倍、2.68倍、1.87倍。本研究对后续开展热电磁复合制冷系统机理研究提供重要指导。     

耦合高压斯特林制冷效应的复合磁制冷循环的数值模拟

本文借助计算流体力学软件, 对复合磁制冷机进行整机数值模拟分析. 以复合磁制冷机为建模原形, 分别计算了主动式磁制冷循环以及复合磁制冷循环. 利用模型计算分析了利用系数, 工作频率对主动式磁制冷的制冷效果影响, 同时模拟计算了不同相位角、不同频率下的复合磁制冷机的制冷效果, 计算得到适合复合磁制冷循环的最佳匹配相位角. 模拟计算结果对后续实验台的设计搭建有很好的指导作用.     

一种耦合斯特林制冷效应的复合式磁制冷循环的数值模拟

介绍了一种斯特林回热式制冷效应和主动式磁制冷效应耦合的新型制冷循环。循环采用的回热填料钆既是磁制冷循环的磁热材料又是斯特林制冷的回热材料。通过斯特林回热式制冷循环和磁制冷效应的正面耦合叠加获得更优良的制冷效果。同时介绍了一种磁制冷回热器的数值计算模型,本模型是基于控制容积法计算的一维交变流动模型,并对常规回热器内填料能量控制方程进行了修正,考虑了磁性材料磁热效应的影响,添加内热源项。论文计算分析了系统相位角、压力和频率的变化对制冷性能的影响。文中给出的部分模拟结果对后续实验台的改造有一定的借鉴指导作用。     

Block模型与数值模拟法预测室内温度分布

本文采用Block模型对一室内的热环境进行理论计算,在垂直方向上空间被划分为五个区域,建立风量与热平衡方程进行计算,由此可以得到由于自然对流作用而产生的沿壁面上升或下降的气流以及室内垂直温度分布.此外,本文还利用商用软件Airpak以实测壁面温度作为第一类边界条件对室内的热环境进行了数值模拟,分析了室内垂直方向的温度分布,并采用国外实验数据进行验证.结果表明,两种方法得到的结果与实验测试结果基本一致.     

PEM燃料电池内水分布和温度分布的数值模拟

本文建立了一个两相流、非等温、三维模型来研究PEM燃料电池内的传递过程,讨论了其内部水分布和温度分布特性。模拟结果表明水分布和温度分布都不均匀。沿着流动方向阳极侧水浓度逐渐降低,而阴极侧水浓度却不断升高,导致阴极容易形成液态水;在垂直流动方向上,脊下水的浓度和液态水饱和度都高于流道下;不同放电电压下阴极GDL中液态水分布趋势不同。沿流动方向温度逐渐降低,反应气体不足时降低梯度更大;脊下膜电极中温度低于流道下;垂直膜电极方向上最高温度在阴极催化层,放电电压越低,温度梯度越大;相同放电电压下质子交换膜越厚,各处的温度越低,温度梯度也越小。     

非稳态下翅片管气化器霜层内温度分布数值研究

为了分析非稳态下空温式翅片管气化器霜层内温度分布,采用数值模拟技术对多组影响因素进行数值计算。通过指数模型和多元线性回归模型,拟合出非稳态下霜层内温度分布关系式。结果表明该拟合关系式总体均方差小于10%,其精度在工程计算要求范围内,可用于工程计算。     

双热源空调-热水器一体机冬季制热的实验研究

冬季室外温度低时,空气源热泵系统的蒸发器会结霜,使系统COP降低。所设计的空调-热水器一体机可以制冷、制热、一年四季提供生活用热水。冬季室外温度低时,用太阳能加热后的水作为热泵的低温热源,可以提高热泵的效率。分别用空气源蒸发器和水源蒸发器独立工作使系统给房间制热,实验结果发现水源蒸发器工作时系统的COP平均值为3.56,空气源蒸发器工作时的COP平均值为2.51。     

不同水平开口的腔室火灾温度分布数值模拟

火灾对船舶的危害性很大。通常,被模化成顶部开口腔室火灾的船舶舱室火灾备受学者关注,但顶部开口腔室内火灾温度分布受开口位置的影响规律仍未完全揭示。本文利用FDS对不同开口位置下腔室火灾内的火灾温度分布进行研究,研究结果表明,腔室内不同区域的温度分布规律并不相同,火源中心线处垂直温度分布主要受火源功率影响,而水平开口中心处温度与开口位置(开口与火源水平距离)呈线性相关。     

基于热电效应的水源热泵的制热性能研究

该研究结合热电理论推导出了制热性能系数、电流与冷热端温差的解析式,并搭建实验台进行研究,分析了水源温度、电流和水冷板流量对制热性能的影响.结果 表明:制热性能系数随水源温度的升高而增大,在实验范围内可达2.15;随着冷热端温差的增加,最大制热性能系数所对应的电流也不断变大,当温差由23℃增至34℃时,最佳工作电流由3....     

室内低温地板辐射采暖的温度分布及湍流流动数值模拟

采用k-ε模型和壁面函数法耦合辐射模型对低温地板辐射采暖房间进行了数值模拟,通过分析室内温度分布特征及流动特性,得出了室内空气温度分布随室内高度的变化关系、围护结构表面温度及热流的分布特性,数值结果表明了在室内主流区域空气温度分布均匀,其温差在1℃左右,从而说明了低温地板辐射采暖舒适性的原因,数值模拟结果也表明了辐射在地板采暖中的重要性,辐射热流达到了总热流的50%-60%。     

测量层流扩散火焰温度与烟黑浓度分布的实验研究

本文提出了一种通过线性规划中的内点法(仿射变换法)来计算烟黑浓度和温度分布的模型.根据烟黑辐射特性,利用火焰单色辐射强度图像信息采用此模型同时重建轴对称含烟黑火焰的温度与烟黑浓度分布,对层流乙烯扩散火焰的温度与烟黑浓度进行测量,得到了较好的结果.     

舌模型建构与三维温度场数值模拟初探

舌体的三维温度场的建立可直观反映全舌空间温度的分布情况,能够深层次分析全舌的传热特性。本文选择猪舌为实验研究对象,建构舌体真实血管分布的物理模型为计算机可识别的数字模型,在此基础上用有限元方法对舌体三维温度场的数值模拟做了初步探索。讨论了血管形状分布,血液灌注率,代谢热与生物体三维温度场变化规律的相关性。     

冲击温度测量中辐射度的数值模拟

 考虑窗口不透明性、界面发射率和热传导等因素对冲击温度测量中辐射度的影响，认为在冲击压缩下窗口不透明性的增大是导致辐射度随时间变化的重要因素。用流体动力学方程、辐射输运方程并计及热传导数值模拟了辐射度，得到了与实验一致的结果。     

NUMERICAL STUDY ON TUNNELING SPLITTING IN BIAIXAL SPIN SYSTEMS

Numerical study on tunneling splitting in biaxial spin systems is done by performing diagonalization of the Hamilton operator. It is found that the calculated energy splitting agrees quantitatively with theoretical prediction of instanton method. Our result shows that both the instanton method and the large spin limit work well for the total spin around 10. By including the fourth-order term in Hamiltonian, experimental observation can be re-covered quantitatively.     

土壤盐分运移温度效应的数值研究

分析了土壤盐分运移的各种机理,在同时考虑水分和盐分运移温度效应的基础上,建立了非饱和土壤热、湿、气及盐分耦合运移的数学模型,继而通过数值计算考察了20 cm深的砂土中盐分运移温度效应的大小,结果显示: 5年后温度效应对4个不同深度处土壤溶液中盐分浓度的相对影响分别达7.8、4.8、0.8和0.34倍。     

大电流冲击条件下高温超导线圈热稳定边界的数值求解

不同于低温超导体,在高温超导线圈中,一定体积内的热积累是造成失超的较主要原因.因此,在遭遇大电流冲击时,线圈仍有可能保持稳定.在本文中,我们通过数值求解,作出了在大电流冲击条件下高温超导线圈的热稳定边界.求解结果表明,存在分别对应两种热积累情况的热稳定边界.为安全起见,应用在高温超导电力设备中的线圈应采取热稳定化路线设计.     

端部周期加热下管内气温奇异分布的实验研究

设计搭建了端部周期加热时管内气体热声对流的实验平台,对端部周期加热引起的气体热声对流作用下管内气体的温度分布进行了实验研究。该实验以氩气为工质,利用三极管控制加热电路实现周期性加热;测量了不同加热频率下管内的气体温度,并与常热流加热时的温度分布进行对比,结果表明端部周期加热时管内气体的温度分布与同功率下常热流加热时存在明显的差异,并且在某些测点出现了温度的奇异分布。本实验验证了超温现象的存在,为管内气体热声对流现象的进一步研究奠定了基础。     

母乳常温及低温保存期的研究

为研究母乳的保质问题,实验测定了母乳在常温(20℃),冷藏(4℃)和低温(-18℃)存放时的保存期。并以母乳存放在低温(-18℃)为例,测量了其新鲜度及其蛋白质,脂肪等营养成分的变化规律.研究显示,新鲜母乳在20℃下,能存放5-6小时左右。在4℃条件下,存放时间能达到3—5天左右。在-18℃下,母乳的营养成分在前三个月变化不大.四个月后蛋白质、脂肪含量分别下降了30%,60%左右;酸度由17.94°T上升至21.44°T。在此条件下,可以保存四个月。