电动汽车电池箱结构优化的散热性能数值模拟

电池箱中的锂电池在工作过程中常存在温度过高的问题,为解决这一问题,在原电池箱的基础上进行了散热结构优化.基于计算流体力学（CFD）方法,在数值模型中建立k-ε双方程模型,并激活能量方程,采用无滑移壁面条件.同时选择多种方案进行冷却散热,结构优化后的电池箱在入口速度为2 m/s的情况下箱内温差小于5℃.     

超薄笔记本电脑底面温度场散热设计优化

越来越多的的笔记本电脑采用了超薄设计,导致散热空间变小,使电脑底面会有过热现象。本文研究如何优化散热器结构及选用底面材料,结合数值模拟技术,提出了解决超薄笔记本电脑底面过热的方法。     

基于数值模拟的建筑设计优化研究综述

在双碳目标的背景下,对建筑物进行优化设计是实现节能减排的一个新途径;计算机技术的飞速发展,更使得建筑优化设计的效率有了很大的提升。为了更加全面地掌握基于数值模拟的的优化技术在实际建筑中的应用现状,对优化研究的主要阶段进行了概括,归类分析了各类优化平台的优缺点,总结对比了各类优化算法的性能。分析发现,优化阶段主要分为预处理,优化,后处理三个阶段;优化工具根据开发目的分为三大类;常用的优化算法有进化算法,无导数搜索算法,混合算法;并且当下的优化研究还有很大的空间值得探索与改进。     

基于接触热阻模型的笔记本电脑散热性能分析与优化

为改善笔记本电脑表面温度高、热流密度大等问题,基于接触热阻理论建立了某笔记本电脑的数值分析模型,并对其内部温度场和气流场进行数值模拟,对散热结构进行优化.采用热成像仪、热电偶对其温度场和关键点温度进行实验验证.结果表明:原样机的进风口和热管设计不合理,不利于芯片散热.通过调整笔记本电脑进风口位置使其内部流场更加合理;改变热管布置解决了热量集中的问题,CPU的最高温度降低了6.0℃;优化散热肋片的尺寸,有效地提高了系统的散热能力.研究结果对笔记本电脑以及其他电子产品的散热设计有很好的参考价值.     

户内散热器室自然通风数值分析

利用计算流体动力学建立散热器室通风系统模型,采用标准k-ε湍流模型对散热器室的自然通风系统进行数值模拟研究,获得散热器不同截面的最高温度分布。将散热器不同截面处最高温度作为衡量散热效果的标准,研究不同导流罩类型、安装高度和出口面积对散热器室散热的影响规律。研究结果表明:散热器上方安装凹型导流罩可有效提高散热效果;导流罩安装高度H=2.9 m,出口面积比σ=0.49时,散热效果最好;通过比较导流罩类型、安装高度和出口面积对散热效果的差异,得到导流罩类型影响最大,安装高度次之,出口面积影响最小。     

油水旋流分离器数值模拟优化研究

采用计算流体动力学（CFD）软件中的雷诺应力模型（RSM）对油水分离旋流器内部流场进行了数值模拟,研究发现采出液在进口处的相互流动干扰对油水分离效果有重要影响,据此提出了一种新型结构——带有空间阿基米德螺旋线进口流道和导流螺旋的油水旋流分离器。进一步的优化设计和性能试验表明：空间阿基米德螺旋线进口流道和导流螺旋实现了平滑过渡,从而得到较稳定的流场和较高的分离效率。     

方腔蓄热模型优化及蓄热过程数值模拟研究

为研究方腔式蓄热单元内有机相变材料融化过程的传热规律,数值模拟了不同体积分数石墨烯纳米片填充下复合相变材料融化过程的液相分数和努塞尔数的变化;针对方腔蓄热单元热量在顶端聚集的问题,构建了分层模型,模拟了不同模型中复合相变材料的融化过程。结果表明：当石墨烯纳米片体积分数分别为1%、3%和5%时,复合相变材料完全融化时间分别为32.1、20.0、17.5 min,与纯质石蜡相比,融化时间分别缩短了70.47%、81.62%和83.92%;方腔上下等分时,融化时间相比于未分层时缩短11.88%;将方腔上下部分别填充体积分数1%与5%的复合相变材料,相比于未分为层时,整体填充3%的复合相变模型融化时间缩短了25.83%。由模拟结果可得,在石蜡中添加石墨烯纳米片可以使其导热性能有很大程度的提高,同时黏度增长程度较小,对自然对流产生的影响也比较小。综合考虑可以发现,在石蜡中添加石墨烯纳米片可以强化其传热性能;分层模型可以缩短相变材料融化时间,合适的填充方案能够进一步加快矩形方腔的融化过程。     

车灯线光源设计的数值模拟

利用小平面镜逼近抛物面的方法研究车灯线光源的设计问题,通过在抛物面内内接小平面镜模拟抛物面反射光线的汇聚作用.统计能反射光线到指定点的小平面镜的个数,算出该点的光强.在满足测试光屏两指定点光强大小的条件下,求出使线光源总功率最小的灯丝长度,并对结果的合理性进行了分析.     

封闭空间电缆群散热的数值模拟

首次用组合坐标法对小空间自然对流换热问题进行数值模拟,并将封闭空间电缆群散热情况数值模拟的结果与实验结果比较,在所比较的工况点上,计算值与实验值相差小于５％。结果表明,组合坐标法在处理复杂封闭空间域的自然对流换热问题上,比起采用单一坐标具有更高精度。     

数值模拟方法在地下水资源优化管理中的应用

以沈阳市浑南高新技术开发区水源为例，根据沈阳市浑南新区拟建地表水厂以取代地下水源的规划，分别针对按目前开采量开采和按规划中途停采两种情况对该区地下水位进行了数值模拟。预测停采后地下水水位变化趋势．应用数值模拟方法，可以更科学、更直观地对地下水资源进行优化管理．     

基于RTD曲线连铸中间包优化设计数值模拟

为了优化连铸中间包内型,采用数值模拟方法计算钢液在连铸中间包内的停留时间分布(RTD),并通过RTD曲线分析了连铸中间包内挡坝高度和位置对其钢液流场的影响.结果表明,结构优化后的连铸中间包钢液流场趋于合理,死区体积分数由原始方案的17.62%降至13.29%,且钢液在连铸中间包内的停留时间变化不大.     

径向热管换热器壳程数值模拟及结构参数优化

利用FLUENT软件,对同轴径向热管换热器壳程进行模拟计算,分析烟气速度、温度及局部对流换热系数沿壳程的变化规律,并寻求换热器结构参数优化值。研究结果显示:换热器壳程,离热管管壁越近,温度梯度越大;烟气流经管束时,在管束尾部形成一个楔形的涡流区,速度在流体出现脱体的地方达到最大;湍流强度在涡流中心区域也达到最大值,中心区域的换热强度明显高于热管两侧边缘处,管束尾部的烟气温度低于管边缘处的烟气温度。将模拟结果与测试结果进行比较,误差在10%以内。通过改变换热器结构参数,对换热器壳程烟气对流换热进行分析研究,得到径向热管换热器结构优化参数:横向管距为114~120 mm;纵向管距为120~125 mm;翅片高度不应高于26.5 mm;翅片间距为6 mm。     

基于正交实验法射孔参数优化设计数值模拟

射孔完井对油井产能的主要影响因素为孔眼密度、孔眼直径、孔眼深度和孔眼相位,基于油井产能最优对射孔参数进行优化设计是提高射孔井产能的关键技术之一。基于射孔井产能的半解析模型,应用有限元分析法对射孔井的产能进行数值模拟研究,并应用正交实验法对数值模拟结果进行分析。结果表明：随着孔深的增加,产率比增加,且在孔深较小时斜率较大,当穿孔深度超过钻井污染带深度时,曲线出现拐点,斜率变小、变平。随着孔径的增大,产率比增大,在实际射孔过程中,考虑到套管强度的问题,孔径应在保证套管强度的情况下尽可能取最大值。当孔密增大时,产率比随之增大,且随孔密的增大,其产率比上升趋势减弱。相位角增大时,产率比减小,相位角从60°变到90°时,产能有较大的提高,相位角在90°～180°变化时产能变化不大。通过比较极差值R来判断各个因素的主次关系。研究结果可为射孔参数的优选提供指导。     

柱状散热结构对流换热过程仿真优化研究

文章研究了一种柱状结构散热器,与传统平板直肋片散热器相比,增大了换热面积,提高了散热效率．运用CFD软件ICEPAK对散热器的柱排列方式及截面形状进行了数值模拟,通过对散热器表面的流场、温度场和压力场的分析,获得满足要求的散热器最优结构．结果表明：菱形错排具有最优的散热效果,确定了柱截面面积存在着最优值．     

某制冰洁净车间气流组织的数值模拟及优化设计

制冰洁净车间中设计良好的气流组织能快速去局部短时间触发的污染物,能有效减少产品暴露在污染环境中的时间,因此对洁净车间气流组织进行优化设计是非常有必要的。本研究基于CFD技术以某低温制冰洁净车间为研究对象,探究不同洁净风柜布置方案和不同运行工况对洁净车间中污染物排除速率和温度均匀性的影响,并寻求更优的布置方案和运行工况。通过不同布置方案的对比模拟,发现吸风口的位置对于颗粒物去除效率有非常大的影响;通过单因素模拟并进行因素交互性分析得出结论,当送风角度为45°,换气次数为30次/h时,洁净车间生产区域的环境参数最佳,与优化前的环境参数对比,60s内的颗粒物去除效率提高了5.3％,温度均匀性提高了22.3％。     

针翅式散热器模块流动传热特性数值优化

为提升中高温电子器件的散热性能,以针翅式散热器模块为研究对象,研究了热管长度、散热器宽度、针翅直径、针翅间距和针翅高度5个结构参数对翅片散热性能的影响,对正交实验设计的16个组合方案下翅片的流动换热性能进行模拟。以努塞尔数Nu、阻力系数f、传热性能综合评价指标(performance evaluation criteria, PEC)和全因子评价Y作为评价指标,在每个评价指标下利用极差分析主要影响因素和挑选出优化组合。结果表明：影响Nu、f、PEC和Y的最主要因素是针翅间距;最佳优化组合为：针翅间距为2.5 mm,散热器宽度为80 mm,针翅直径为1.5 mm,针翅高度为20 mm,热管长度为25 mm,模块温降为16.28℃,热阻为0.265℃/W。     

电磁铁传热特性及散热优化的数值模拟

电磁铁是电液控制系统的核心液压元件,被广泛应用于航空航天和石油工业等领域,但电磁铁工作产生的焦耳热和电磁损耗会导致温度迅速升高、局部热应力和不均匀膨胀变形,严重影响稳定性和使用寿命。笔者采用有限元软件研究电磁铁温度、应力及变形的演化规律,分析导热套筒散热与强制对流散热对其热性能的影响规律。结果表明：随着线圈功率增大,电磁铁的最大温度、热应力和变形量均线性增大;随着套筒厚度增加,稳态的最大温度、变形量和导热量线性减小,温降幅度为12.5 ℃/mm;随着流速增加,最大温度、热应力和变形量显著减小,温降幅度45.5 ℃/(m·s^-1),说明增强导热和对流均能提高电磁铁热性能且对流更为显著。     

拉幅定型机烘箱内风道的数值模拟与结构优化

为改善拉幅定型机烘箱内风道的气流分布和喷嘴出口速度不均匀的现象,采用Fluent 14.5软件对风道的流场和压力场进行数值模拟,分析风道的速度矢量图,计算不同位置喷嘴的出口速度.模拟计算结果表明:在风道内等间距安装5块倾斜角为4°的导流板,并调整风道锥角为3°时,可以很大程度改善风道内气流分布和喷嘴出口速度的均匀性,结构优化也较为合理可行.     

四流T型中间包控流装置优化的数值模拟

应用流场计算软件PHOENICS对某厂四流T型中间包流场进行了数值模拟,分析比较了不同控流装置下钢液流动的速度矢量图和流线图。通过模型研究,确定了合理的中间包控流装置为“V”型导流墙和冲击盆组合模式。