非饱和土壤热湿迁移对地埋管换热特性的影响研究

本文提出了一种考虑温度因素的预测土壤热导率模型,通过与Campbell和de V-1模型的计算结果比较,该模型能更准确计算土壤热导率大小,平均相对均方差≤15%;其次,建立了基于Matlab平台的地埋管换热器周围非饱和土壤热湿耦合迁移模型,研究了土壤初始温度、初始含湿量及孔隙率对地埋管在放热工况下温湿度场的影响,结果表明:土壤初始温度对钻孔壁处含湿量影响较小,而钻孔壁处温度场与土壤初始含湿量成反比,且其湿度场下降速率均呈现先增后减的趋势;当土壤孔隙率0.2时,土壤含湿量下降速率明显增加。     

不同运行模式下土壤-空气换热器热性能研究

基于多孔介质传热传质理论,建立了二维非饱和土壤耦合热湿迁移的数学模型。基于有限体积法,利用FORTRAN语言开发了二维椭圆型传热传湿计算程序。利用自编程序对不同运行模式下的土壤-空气换热器系统进行了全面的数值研究。连续模式下系统连续运行24 h;间歇模式1下系统运行60 min,然后停止运行30 min;间歇模式2下系统运行60 min,然后停止运行60 min.结果表明,在连续模式下较高含湿量的土壤比较低含湿量的土壤的系统热性能提升20.13%,含湿量较低的土壤在间歇模式下运行系统热性能较连续模式提升12.7%。     

基于植物根系仿生的土壤热湿迁移数值模拟

以实验数据为依据,把土壤中的水分含量和水分梯度分布作为影响植物根系生长的环境因子,结合非饱和多孔介质中传热传质的数学模型,对冬小麦的根系生长进行仿生模拟,分析根系吸水对非饱和土壤湿分与热量传递的影响。在相同环境条件下,对裸土和有作物覆盖的土壤床中的热、湿迁移也进行了模拟比较。     

未饱和土壤中多相多组分热质迁移过程的动态模拟研究

本文研究了未饱和土壤中热、湿与盐分的复合迁移过程的机理和动态特性．建立了描述多相多组分热质迁移过程的动态模型和相应的微分方程组并进行了数值模拟，获得了土壤中温度分布、盐分分布和湿分分布的动态分布特性．模拟结果和实测值相比较，表明本文建立的模型是合理可信的．     

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。     

作物生长的土壤中氧气浓度场的稳态数值模拟

建立了一个描述土壤中热、湿、气耦合迁移的数学模型,对有冬小麦生长的圆柱形土壤床中的氧气浓度场进行 了数值模拟。结果表明,土壤床中的氧气浓度场与冬小麦的生长发育阶段、上壤的孔隙率以及土壤床的高度等因素密切相 关。     

湿分分层土壤中热湿迁移与水分蒸发的实验研究

在自然环境下,对土壤中温度和湿分分布以及水分蒸发的动态特性进行了实验研究,分析了干饱和层对土壤热湿迁移及水分蒸发的影响。结果表明: (1)在周期性变化的大气环境条件下,土壤温度、湿分含量和水分蒸发强度在一天内变化;随着土壤温度的降低,土壤水分含量在晚上会出现略有增加的情况。(2)形成干饱和层后,水分蒸发锋面由土壤表面下移至非饱和层与干饱和层界面处,水分蒸发强度明显减弱,干饱和层的厚度增长缓慢。(3)随着干饱和层不断向深处发展,土壤温度的日变化幅度增大,且随着土壤深度的增加,土壤温度变化呈现出明显的滞后性。     

直膨空调系统动态建模及温湿度解耦控制

基于压缩制冷循环的直膨空调系统可以通过调节压缩机转速和风机转速来实现室内热环境的温湿度同时控制,但由于系统存在工况范围大、干扰多、非线性、运行参数强耦合等问题,简单控制方法很难取得良好的温湿度控制效果。本文通过联立空调房间及直膨蒸发器的一阶微分方程,建立了直膨空调系统动态机理模型,并借利用实验数据完成了机理模型验证。利用模型分析了直膨系统降温除湿过程温湿度的交叉耦合作用。借助机理模型,设计了基于PID控制的双回路的温湿度前馈解耦控制器。该控制器通过在压缩机转速-干球温度控制回路和空气流量-含湿量控制回路分别设置前馈补偿器的方式实现了系统解耦。结果表明,所设计的前馈解耦控制器能较好的补偿直膨空调系统降温除湿过程的热湿耦合,实现室内温湿度控制的同时也具备较强的抗干扰能力。     

作物覆盖条件下土壤中水热分布的稳态数值比较

本文应用非饱和多孔介质中传热传质的数学模型,考虑到作物根系和冠层的影响,对稳态情况下圆柱形士壤床中的水热分布进行了数值计算模拟。在不同环境条件下对土壤中的水热分布也进行了模拟计算。同时,在相同环境条件下对有作物覆盖的土壤床和无作物覆盖的土壤床中的水热分布也进行了模拟比较。文中数值模拟的结果较好地反映了实际情况。     

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根据ITER装置对过渡馈线技术性能的要求及馈线系统工作时所处的特殊低温真空环境,考虑热传导和辐射换热等因素,采用有限元分析法对过渡馈线系统进行了稳态热分析、瞬态热分析、温度-结构耦合分析,获得了过渡馈线的温度分布、系统热漏、温度及变形的时间历程曲线,为过渡馈线的设计和改进提供了依据.     

多孔物料干燥时的耦合传热传质效应

１引言多孔物料干燥时的传热传质过程是一个典型的耦合过程,物料内的质扩散通量不仅受湿度梯度控制,而且还和温度梯度有关［１～５］。在对流干燥过程中,热量总是从物料表面向内部传递,而湿分总是从物料内部向表面迁移,然后扩散至干燥介质中,故物料内部的温度梯度和湿度梯度方向相反,由Ｌｕｉｋｏｖ理论可知,向内的传热过程总是阻止物料中的湿分向表面迁移,从而减小质通量,降低干燥速度。显然,为了提高干燥速度,可以通过采用辅助加热或改变加热方式来减小物料内部逆向温度梯度、甚至改变温度梯度的方向以加快物料内部湿分向表面…     

复杂换热条件下离心压气机内部传热特性研究

油雾在离心压气机扩压器壁面上的碳化结焦导致压气机效率急剧下降,离心压气机冷却是减少结焦的有效方法,研究压气机内温度分布及传热特性是压气机冷却结构设计的重要依据。本文基于流-热耦合数值分析方法和实验手段,对强换热条件下离心压气机内温度分布进行了分析和验证,研究了不同工况条件下压气机冷、热端传热特征以及扩压器表面温度分布特性。结果表明,压气机内压缩空气为主要热源,与之接触的壳体具有较高温度,扩压器表面最高温度出现在入口处轮毂侧。流体内近壁面温度梯度较大。扩压盘表面传热系数沿径向显著降低,说明边界层的发展阻碍流固间传热,采取冷却措施将有效降低壳体温度,抑制结焦现象。     

集成电路微互连结构中的热迁移

高工作电流在集成电路微互连结构中产生大量焦耳热,引起局部区域的温升、形成高温度梯度,金属原子沿着温度梯度反向运动发生热迁移.热迁移是集成电路微互连失效的主要原因之一.阐述了热迁移原理、失效模式及原子迁移方程.综述和分析了在单纯温度场、电场和温度场耦合等不同载荷条件下金属引线和合金焊料的热迁移研究.归纳并提出了集成电路微互连结构热迁移研究亟待解决的问题. 关键词： 集成电路 微互连 热迁移     

磁流体热疗中热质传递耦合作用研究

为研究肿瘤磁流体热疗过程中温度梯度与浓度梯度间的耦合效应对磁微粒的弥散及肿瘤内传热的影响,本文根据非平衡热力学唯象定律建立了包含浓度场及温度场的耦合传热传质模型,以常数形式的热扩散系数表征温度梯度对传质过程的影响程度。通过有限元法求解,得到考虑双场耦合作用时肿瘤内的浓度分布和温度分布。模拟结果表明,与不考虑耦合效应的情...     

双热源复合换热器复合换热温差影响因素分析

空气-水双热源复合换热器是太阳能-空气双热源复合热泵系统的核心部件,空气-水双热源复合换热器的有效复合换热温差对空气-水双热源复合换热器的换热性能以及太阳能-空气双热源复合热泵的系统性能具有重要影响。建立了空气-水双热源复合换热器和太阳能-空气双热源复合热泵系统的数学模型,利用数学模拟的方法研究了空气-水双热源复合换热器结构参数,即内外管径、翅片间距对有效复合换热温差的影响。模拟结果表明:空气-水双热源复合换热器的有效复合换热温差随内管管径的减小、外管管径的增大以及翅片间距的减小而增大。     

红外窗口辐射导热耦合换热研究

针对高速飞行器典型红外窗口材料及气动加热外部热环境特点,建立红外窗口辐射导热耦合换热模型,采用光线跟踪法及有限差分法研究了红外窗口内部温度分布。考察了材料的物性、热边界条件等因素对温度分布的影响。研究结果表明,壁面对流换热系数、光谱吸收系数对红外窗口内部温度分布影响很大。     

太阳能吸热器玻璃窗辐射与导热计算

在太阳能塔式热发电空气吸热器工作过程中,吸热器玻璃窗受到聚焦太阳光、环境以及吸热面（体）的复合辐射。本文采用改进蒙特卡罗法、有限容积法,研究了太阳能空气吸热器石英玻璃窗半透明介质内部辐射与导热的耦合换热,研究了不同厚度半透明介质石英玻璃窗在工作面处于不同第三类边界条件下的稳态温度分布。研究表明石英玻璃的厚度和内侧空气温...     

内螺纹管流动沸腾气泡行为及换热特性研究

为探究内螺纹管流动沸腾过程中的气泡行为及其对换热的影响机理,采用VOF模型(Volume of Fluid Model)及相变模型对工质在小尺寸水平内螺纹管中的流动沸腾过程进行二维非稳态数值模拟。获得了不同质量流速下工质在管道内的气相分布以及管壁不同位置处的温度、换热系数。分析了内螺纹管流动沸腾过程中的气泡行为特点以及不同气泡行为对换热性能的影响。研究表明:在内螺纹管中随着质量流速的增加,管内含气率降低,平均换热系数增大。管壁面上气泡的滑移、长大行为会削弱对流换热,而近壁面气泡的聚并行为会增强对流换热。     

超临界LNG汽化器热流耦合传热研究

采用数值模拟整场求解的方法对超临界液态天然气(LNG)在螺旋管汽化器中热流耦合传热进行研究,得到管壳程流体的流场、温度场。通过研究管、壳程流体质量流量对流体出口温度、管壳程换热系数的影响,揭示汽化器内流体-热耦合传热规律,为超临界高压汽化器设计提供参考。     

固体氧化物燃料电池温升模拟中入口异常高温度梯度研究

针对固体氧化物燃料电池热循环失效问题,建立了固体氧化物燃料电池热气体预热动态模型,研究了电池内最大温度梯度分布规律和入口异常高温度梯度形成的原因,结果表明:在热气体参数和预热方式变化时,电池内最大温度梯度始终处于电池入口边缘处的电极表面;电池入口处存在异常高的温度梯度,且在入口一小段区域内,温度梯度沿流动方向迅速下降;其原因是模型中入口采用均一的平均速度和温度,“入口效应”强化气体与电池换热;采用入口段延长的方式可使入口速度充分发展,降低电池内最大温度梯度,但由于均一温度入口并未优化,入口处仍然存在很大的温度梯度和温度梯度变化;因此采用数值模拟研究电池预热升温安全性时,仅采用最大温度梯度作为安全性判据会高估电池内热应力.