金属冲击加热的研究

金属冲击加热是对流快速加热的一种新型加热工艺,也是金属加热的一项节能新技术。它是用高温高速气流直接冲击金属表面的快速对流加热方法来完成金属锻前或轧前的加热,金属加热温度均匀、加热速度快、加热时间短,可以大大降低燃耗。本文由金属冲击加热数学模型,用计算机解出了获得最佳加热炉温和断面温差最小的加热时间时换热系数范围为:300～500KKal/m~2·h·℃     

喷管不足膨胀冲击喷流的数值研究

针对喷管不足膨胀冲击喷流具有复杂波系结构的特点,应用高分辨率的ＴＶＤ格式建立了求解轴对称Ｎ－Ｓ方程的数值研究方法．对一定压比的冲击喷流在不同的喷管和平板间距下的流场进行了数值计算,得到了冲击喷流的复杂波系．对冲击喷流中盘形激波的形状、冲击平板的压力分布以及二者的关系进行了研究分析,揭示了冲击喷流产生分离泡的机理．     

缝隙冲击射流淬火对流换热的影响因素

采用有限元方法对非淹没缝隙射流冲击区单相对流换热进行数值模拟.结合辊式淬火冷却的特点,分析了缝隙射流冲击区对流换热的影响因素如射流速度、射流出口距冲击板的距离(高度)、喷嘴宽度、射流出口速度方向与冲击板之间的夹角、水温等.结果表明:在淬火100 mm厚钢板时,经济实用的工艺参数为射流速度40～45 m.s-1,射流出口距冲击板的距离(高度)20 mm,喷嘴宽度2 mm,射流出口速度方向与冲击板之间夹角45°,水温10～35℃.     

TVD有限体积法在喷流计算中的应用

该文根据ＷａｎｇＪ．Ｃ．Ｔ．的二阶ＴＶＤ有限体积法求解守恒型Ｅｕｌｅｒ方程，对原文中的数值格式进行了部分修改。计算网格单元是非均匀的任意四边形。文中计算了楔形风洞中的斜激波反射问题和无粘喷流近场流动结构问题。数值计算结果表明，该文方法具有激波分辨率高、计算稳定、伪振荡小等优点。同时该文方法可以处理任意复杂边界的二维及轴对称流动问题的计算，也可以将该文的有限体积法思想推广到三维具有复杂边界的流动的计     

内外通风式制动盘的对比分析研究

通风式制动盘存在内通风和外通风两种形式,本文通过仿真对两种形式的制动盘进行分析研究,主要对两种形式的制动盘热翘曲及散热情况进行对比研究。     

高速滚子轴承腔热状态分析模型

分析影响轴承腔热状态的主要热源,建立了轴承及石墨密封摩擦热、密封热泄漏量、对流换热系数及轴承腔温度场计算模型。这些模型的建立为轴承腔温度场和发动机最佳滑油量的计算奠定了基础。     

对流换热在活塞顶面氧化处理中的应用

铝合金阳极氧化过程中富集的热量将直接影响氧化膜层的生成,本文根据对流换热方式、热量分析建立了对流换热模型,拓展了氧化温度上限,提高氧化膜层质量。     

对流换热系数考虑温度影响时对锂电池热扩散影响的数值分析

基于电化学-热耦合模型,以4节18650锂离子电池为研究对象,分析考虑温度效应时的对流换热系数对锂电池热扩散的影响及其程度。首先基于传热理论中的流体横掠顺排管束平均表面换热系数计算方法,计算得到不同温度和流速下锂离子电池表面对流换热系数,通过曲线拟合得到空气流速分别为0.05、0.1、0.2和0.3 m/s时对流换热系数与温度的函数关系,得出对流换热系数与温度不完全呈线性变化;其次基于以上函数关系,通过数值模拟分析了考虑温度效应时的对流换热系数对锂电池热扩散的影响。结论表明,考虑温度效应时的对流换热系数对锂电池温度场影响的程度不同。当空气流速分别为0.05、0.2、0.3 m/s时,锂电池的温度函数使锂电池放电过程中的温差变化均小于1%;但是当空气流速为0.1 m/s、锂电池放电至729 s时,考虑温度因素的对流换热系数的温度场比常数时的温度场下降了21.71%。该影响规律与不同流速下对流换热系数随温度变化相一致,也表明对流换热系数与流速、温度均有关,而且对流换热系数越大,锂电池越容易与外界空气发生热交换,锂电池放电过程中温差越小。     

纹影技术在侧后向喷流实验中的应用

在风洞实验中采用纹影照相和压力分布相结合的实验方法,确定了侧后向喷流复合增程技术中喷嘴一模型之间间隙的大小对表面压力的影响。通过二元尖劈模型Ma=2．0、喷流压力比P0j／P∞=0及P0j／P∞=88条件下进行了不同喷嘴周围缝隙时有无侧后向喷流的对比实验,获得了定量结果。在喷流口前后模型表面压力分布与喷流在弹体表面产生激波的纹影照片的比较,为侧后向喷流实验模型分立式布局设计提供了实验依据,也为侧后向喷流复合增程技术研究的实验装置设计打下了良好的基础。     

实际叶型前缘冲击冷却换热的液晶显示实验研究

采用液晶显示技术,对两种实际叶型的前缘凹面的模拟表面在大冲距范围内进行了射流冲击热实验,并与半圆凹面的换热进行了比较.研究结果表明,在小冲击距时,随着冲击面曲率的增大,滞止区内的换热较之半圆面有所增强;在实验参数范围内,两实际叶型表面的Nus比半圆面约高12%;对于相对喷嘴间距为227的情况,所研究的3种曲面的Nus随相对冲距的变化存在一个极值点;对于相对喷嘴间距为135的情况,未发现有极值点.此外,还给出了换热准则关系式     

L12378圆形射流冲击和浸没冷却传热

以最新微电子设备冷却剂L12378为工质,首次试验研究了用圆形自由射流冲击模式电子芯片的局部对流换热的情况,测定了驻点换热系数的径向分布,发现驻点换热随射流Re数和热流密度的增加及喷嘴直么和喷距的减小而增强,自然对流数据表明小尺寸换热率比预算值高出3倍,严格按照沸腾传热试验程序得到了过冷度为24K时的池沸腾传热曲线。     

方柱微结构芯片射流冲击流动沸腾换热实验研究

对喷射条件下的电子芯片在FC-72中的流动沸腾换热进行了研究,并和同工况下的光滑芯片作了对比.实验选取的工况如下:过冷度为25、35℃;横流速度Vc为0.5、1、1.5m/s;喷射速度Vj为0、1、2m/s.实验采用的硅片尺寸为10mm×10mm×0.5mm,通过干腐蚀技术在其表面加工出30μm×120μm、50μm×120μm的方柱微结构.实验表明,所有芯片的换热性能都随过冷度和流速的增加而提高,方柱微结构能明显地强化芯片换热,而射流冲击进一步提高了芯片在高热流密度下的换热性能.同一横流速度下,喷射速度越大,换热性能越好,尤其是Vc=0.5m/s、Vj=2m/s时,强化效果最显著.随着横流速度的增加,射流冲击的强化效果减弱,临界热流密度值增幅减小.     

新型压缩／喷射制冷循环系统的实验研究

建立了蒸气压缩／喷射混合制冷循环的实验装置．在与原系统最优充灌量相同的条件下，测试了不同喷嘴出口直径下新循环系统的冷却速度曲线和耗电量．结果表明，在出口直径ｄ＝０．３～０．４ｍｍ内，新循环系统有节能效果．     

空气射流冲击下柱鳍热沉散热特性实验研究

电子系统微型化、大功率的发展趋势,以及对系统性能和可靠性的需求,要求电子元件具有更为强大的散热性能.空气射流冲击,尤其与其他表面强化传热方式的结合是一个很好的选择,采用这种散热方式几乎能达到与液体冷却相当的散热能力.选用3个不同肋高的矩形柱鳍热沉对空气射流冲击矩形柱鳍热沉进行传热特性的实验研究.首先,分别获得了这3个热沉的热阻(θab)随Re数及H/D变化的实验数据和对应这3个热沉的模拟芯片表面的平均努塞尔数(Nu)随Re数及H/D变化的实验数据;其次,选用合适的函数形式对实验数据采用最小二乘法拟合,得到了此实验条件下关于Re、H/D及肋片高度Hf的准数方程.实验结果表明,随Re或H/D的增大而减小,但当Re或H/D增大到一定程度时,θab减小的幅度就不再明显;Nu数关于Re、H/D及肋片高度Hf的实验公式,其相对误差小于9%;在3159≤Re≤15798的范围内,这种冷却方式下的对流换热系数可达500～1100W/(m·2K).     

射流冲击冷却过程的数值研究

由于冲击射流流场较为复杂,为准确描述其流动和换热过程,需要选择合适的湍流模型和壁面函数.分别采用κ-ε模型(Standard,RNG和Realizable)、κ-ω模型(Standard和SST)和低雷诺数模型(AB,AKN,CHC,YS,LB,LS和YS)进行对比计算.对于壁面区域,考察了标准壁面函数、尺度化壁面函数、非平衡壁面函数和增强型壁面函数的影响.探讨了速度场和湍动能场的分布规律,获得了与实验一致的结果,为今后活塞底部喷油冷却的数值模拟提供基础.     

炉内辐射传热的网络法分析

本文将辐射换热的网络法运用于锅炉的炉内传热计算,从而简捷地导出了炉内传热的基方本程及炉膛黑度的定义式,並对其物理概念进行了阐述。     

红枣气体射流冲击干燥特性及干燥模型

由于红枣收获后品质快速下降,探讨适合红枣的加工方法以便延长红枣的保藏期非常重要。探究了干制条件对红枣气体射流干燥特性的影响,以便提高干制红枣品质,缩短干制时间,获取干燥活化能,优选干燥模型。选用自制气体射流冲击干燥设备干制红枣,研究风速(8.5、10.0、12.0m/s)、风温{60、65、70℃,变量[70℃(5h)+65℃(8h)+55℃]}对红枣水分比和干燥速率、水分有效扩散系数及活化能的影响,通过DPS数据统计软件对8个干燥模型(Lewis、Page、Modified Page、Wang & Singh、Henderson & Pabis、Approximation of diffusion、Logarithmic、Simplified Fick''s diffusion)进行拟合筛选。与大多数食品材料的干燥特性一致,红枣的气体射流冲击干燥过程主要为降速干燥。温度对整个干燥过程中参数的变化影响较大,温度越高,水分扩散越快,水分比下降越快,干燥速率越高。最高有效扩散系数为1.22133×10-9m²/s,所需最小活化能为10.39kJ/mol。使用8个模型进行拟合,研究发现Logarithmic模型的参数系数(R²)值为0.999801,均方根误差(RMSE)值为0.002913,卡方值(χ²)为9.332000×10-6,该模型为描述红枣气体射流冲击干燥的最优模型。温度与风速均对干燥曲线、干燥速率曲线、水分有效扩散系数和活化能有影响,在温度70℃(5h)+65℃(8h)+55℃,风速12.0m/s的条件下干燥效果较佳。     

槽缝射流对静叶端壁冷却性能的影响

采用数值求解三维RANS方程和k-ω湍流模型,研究了槽缝射流对涡轮静叶端壁冷却性能的影响;通过对4种湍流模型数值结果与实验数据的比较,验证了标准k-ω湍流模型可以有效模拟静叶前缘端壁的冷却性能,揭示了槽缝宽度、入射段结构和端壁边界型线对静叶端壁冷却性能的影响规律。研究结果表明:在一定的槽缝射流流量下,减小槽缝宽度能够增大冷却射流的覆盖面积,提高静叶前缘气膜孔排附近区域的冷却效率;过渡相切圆弧的槽缝入射段结构具有最佳的静叶端壁冷却效果。端壁边界型线可改变节距方向上的槽缝冷却射流的流量分配,影响下游端壁的冷却效果,当端壁相对型线幅值为0.75、相位角为30°时,槽缝射流具有最佳的静叶端壁冷却效果。     

高压喷射撞击流破解剩余污泥的研究

剩余污泥含有大量细菌、病毒和有机物,有可能造成二次污染.污泥破解有利于有机物的回收和有害物质的处理.研究了高压喷射撞击对污泥破解的作用.确定了撞击距离、撞击时间和撞击压力3个因素的最佳条件为:距离5cm,时间20~25min,压力13.79MPa.采用响应面法(response surface methodology,RSM)对破解效果和能耗进行了优化分析.以可溶性化学需氧量(soluble chemical oxygen demand,SCOD)的破解能耗比(disintegration energy ratio,DER)作为RSM的评价指标.考虑到破解效果和DER_SCOD,建议参数为距离5~6cm,时间15~20min,压力13.79MPa.该研究为污泥物理破解提供了新的思路.