帶有上下均風(fēng)孔板速凍裝置中流場及溫度場數(shù)值模擬

以計算流體力學(xué)和傳熱學(xué)為基礎(chǔ),建立了裝有新風(fēng)換氣機房間三種氣流組織形式的物理及數(shù)學(xué)模型.運用k-ε模型和simplec算法對裝有新風(fēng)換氣機房間的流場及溫度場進(jìn)行了數(shù)值模擬,給出了溫度場及流場的數(shù)值結(jié)果,分析了三種不同氣流組織形式對室內(nèi)流場及溫度場的影響.

第17卷第4期 2005年8月 　　　　　　　　　 　　　　鋼鐵研究學(xué)報 　　　journalofironandsteelresearch vol.17,no.4 　aug.2005 基金項目:國家自然科學(xué)基金資助項目(59995440) 作者簡介:謝海波(19722),男,博士生;　　e2mail:hbxie@126.com;　　修訂日期:2004209207 層流冷卻過程中帶鋼溫度場數(shù)值模擬 謝海波,　徐旭東,　劉相華,　王國棟 (東北大學(xué)軋制技術(shù)及連軋自動化國家重點實驗室,遼寧沈陽110004) 摘　要:分析了帶鋼層流冷卻過程中的傳熱,并利用有限元法對層流冷卻過程中帶鋼溫度場進(jìn)行了模擬計算。結(jié) 果表明:隨著軋件厚度的減薄,在帶鋼厚度方向上的溫差逐漸減小;冷卻速度不同時,帶

以鍍鋅鋼板為母材,以cusi3焊絲為釬料,進(jìn)行了單、雙光束激光釬焊實驗．在分析單、雙光束激光填絲釬焊傳熱行為的基礎(chǔ)上,采用有限元方法對激光釬焊溫度場進(jìn)行了數(shù)值模擬,提出了激光填絲釬焊熱源模型．采用體熱源來模擬熔化釬料鋪展流動引起的傳熱,模型考慮了熱物性參數(shù)隨溫度的變化帶來的非線性影響以及潛熱、輻射和對流對傳熱的影響．對典型激光釬焊工藝參數(shù)下的溫度場進(jìn)行計算,結(jié)果表明：單光束激光釬焊有較高的溫度梯度,而2mm焦點間距的雙光束釬焊接頭峰值溫度和溫度梯度低,高溫區(qū)域?qū)?更適合于獲得良好的釬焊接頭．

基于傳熱學(xué)的基本理論,以文氏管控冷設(shè)備為研究對象,建立了實體模型并確定了邊界條件;結(jié)合生產(chǎn)現(xiàn)場,模擬了冷卻水壓力、溫度和流量對軋件溫度場的影響。并以模型指導(dǎo)生產(chǎn),取得了可觀的經(jīng)濟效益。

常規(guī)潛艇通常在通氣管狀態(tài)航行時進(jìn)行充電,排氣集水箱的應(yīng)用可以有效防止海水倒灌進(jìn)柴油機。本文對某型排氣集水箱建立了三維數(shù)值模型,對其內(nèi)部流場及溫度場進(jìn)行了數(shù)值模擬,得到了內(nèi)部流場、溫度場和壓力場的分布,并分析了細(xì)管長度對內(nèi)部溫度和壓力變化的影響。結(jié)果表明,內(nèi)部氣流的回流及旋轉(zhuǎn)有利于降低排氣噪聲;冷卻水的流動可以起到很好的降溫效果;適當(dāng)縮短內(nèi)部細(xì)管的長度可以增強冷卻降溫效果,使溫降從48.3k提高到了68k。

基于計算流體動力學(xué)對某列車車廂內(nèi)部的速度場與溫度場的分布進(jìn)行了數(shù)值模擬。采用穩(wěn)態(tài)不可壓縮雷諾平均n-s方程,紊流模型選擇兩方程模型,應(yīng)用有限體積法計算了車廂內(nèi)氣固耦合傳熱問題。研究了送風(fēng)方式和送風(fēng)速度對空調(diào)列車室內(nèi)流場的影響,以及送風(fēng)溫度對列車室內(nèi)溫度場的影響,為空調(diào)列車室內(nèi)氣流組織優(yōu)化設(shè)計及舒適性研究提供依據(jù)。

空調(diào)車室氣流流場和溫度場研究是空調(diào)車室內(nèi)氣流組織設(shè)計及車室內(nèi)舒適環(huán)境評價與研究的基礎(chǔ)。空調(diào)車室的空氣流場數(shù)值計算是一復(fù)雜熱邊界條件、氣固耦合的傳熱數(shù)值計算問題。該文介紹了空調(diào)車室內(nèi)空氣流動的數(shù)學(xué)模型及復(fù)雜邊界條件的處理,闡述了車室氣流流場和溫度場數(shù)值模擬采用整體求解法所應(yīng)注意的問題,simple和simpler算法的比較,以及通用微分方程中各項的處理方式。最后通過ansys/flotran軟件對二維的車室內(nèi)氣流流場和溫度場進(jìn)行模擬,論證了此有限元軟件在空調(diào)車室數(shù)值模擬上的可行性

確定空調(diào)車室內(nèi)流場和溫度場的分布和變化過程是其氣流組織設(shè)計及車室內(nèi)舒適環(huán)境評價與研究的基礎(chǔ)。空調(diào)車室的流場、溫度場數(shù)值計算是包含復(fù)雜流動邊界、復(fù)雜熱邊界的數(shù)值計算問題。文中介紹了空調(diào)車室內(nèi)空氣流動的數(shù)學(xué)模型及復(fù)雜邊界條件的處理,討論了瞬態(tài)溫度場模擬的幾個問題。通過fluent軟件完成空調(diào)車室內(nèi)的瞬態(tài)溫度場的模擬分析,得到了合理的車室氣流組織情況和溫度分布結(jié)果。

建立了lng管道非穩(wěn)態(tài)傳熱模型,對環(huán)境溫度、保冷層厚度及對流換熱系數(shù)三方面的溫度變化進(jìn)行了數(shù)值分析。研究結(jié)果表明:隨著環(huán)境溫度的增加,溫度變化逐漸增大;隨著保冷層厚度的增加,同一厚度下溫度逐漸增大,溫度變化梯度減小;空氣對流換熱系數(shù)與lng對流換熱系數(shù)對溫度變化均不敏感。

空調(diào)車室內(nèi)瞬態(tài)溫度場的數(shù)值模擬——文中介紹了空調(diào)車室內(nèi)空氣流動的數(shù)學(xué)模型及復(fù)雜邊界條件的處理，討論了瞬態(tài)溫度場模擬的幾個問題。通過fluent軟件完成空調(diào)車室內(nèi)的瞬態(tài)溫度場的模擬分析，得到了合理的車室氣流組織情況和溫度分布結(jié)果。

基于ansys有限元分析軟件,采用熱流耦合與單獨溫度場兩種分析方法,對調(diào)節(jié)閥的溫度場進(jìn)行分析。結(jié)果表明,采用熱流耦合方法,可以提高溫度分析精度,但計算過程復(fù)雜。通過對調(diào)節(jié)閥溫度場的數(shù)值模擬,提出了降低執(zhí)行機構(gòu)溫度的有效途徑。

co2氣體保護(hù)焊溫度場的數(shù)值模擬——為了研究強制對氣體保護(hù)焊溫度場的影響，通過紅外熱像儀檢測了co2氣體保護(hù)焊的溫度場，發(fā)現(xiàn)在熔池及其鄰近區(qū)域溫度呈圓錐形分布。

借助于通用有限元軟件abaqus對典型的建筑結(jié)構(gòu)屋面和墻體在周圍環(huán)境溫度、太陽輻射及非線性輻射交換等周期性變化的邊界條件下的溫度場進(jìn)行了數(shù)值模擬.模擬結(jié)果表明:與有限體元法(fvm)相比,采用有限單元法(fem)也能得到可靠的溫度參數(shù);非線性輻射換熱相比于表面對流換熱來說不能忽略;保溫層的鋪設(shè)對混凝土板的溫度分布有重要影響.

近20年以來,計算流體動力學(xué)得到了飛速的發(fā)展,它被應(yīng)用到了計算物理、計算化學(xué)、計算力學(xué)等多個科學(xué)計算領(lǐng)域,計算機技術(shù)的不斷進(jìn)步使得應(yīng)用計算機對工程現(xiàn)象進(jìn)行數(shù)值模擬成為可能。目前學(xué)術(shù)界和工程界解決流體和傳熱應(yīng)用比較廣泛的就是cfd技術(shù)。cfd解決問題分為前處理、求解和后處理三個步驟。本文采用cfd技術(shù)對于供暖空調(diào)車室的溫度場進(jìn)行數(shù)值模擬,對于車室溫度場的分布均勻性做出評價,這對于汽車空調(diào)技術(shù)的研究具有非常重要的意義。

采用kε湍流模型對空調(diào)客車內(nèi)三維空氣流場和溫度場進(jìn)行了數(shù)值模擬,并進(jìn)行了相應(yīng)的實驗研究。研究結(jié)果表明,車廂內(nèi)下部乘客區(qū)空氣溫度高于上部區(qū)域,對熱舒適性不利;上部區(qū)域存在新風(fēng)短路現(xiàn)象,建議采用下送風(fēng)方式。

利用fluent軟件對北京dkz1型地鐵空調(diào)客車客室內(nèi)的溫度場和流場進(jìn)行數(shù)值模擬,并在不同的送風(fēng)溫度和送風(fēng)速度條件下選取典型面進(jìn)行對比模擬分析,得出滿足人體舒適性要求的送風(fēng)溫度和送風(fēng)速度,為城軌空調(diào)客車空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計提供參考。

采用有限元模型,對中厚鋼板回溫軋制(trrp,temperature-revertingrollingprocess)工藝時的溫度場進(jìn)行了數(shù)值模擬,分析水流密度對表層超細(xì)晶形成的影響,并在實驗室對回溫軋制獲得的鋼板性能進(jìn)行了評價。結(jié)果表明,試驗鋼獲得超細(xì)晶的臨界冷卻溫度為580℃;給定回溫溫度時,隨著水流密度增加,冷卻時間降低,鋼板表層冷卻到臨界溫度以下的厚度增加;與傳統(tǒng)tmcp(thermo-mechanicalcontrolprocess)工藝相比,trrp工藝下精軋時,鋼板內(nèi)部溫度更高,意味著大壓下量軋制更容易進(jìn)行。在實驗室進(jìn)行的trrp軋制試驗,得到了表層超細(xì)晶鋼,提高了力學(xué)性能。

為研究圓鋼管混凝土柱在火災(zāi)下的溫度分布及火災(zāi)后的力學(xué)性能,利用有限元軟件abaqus對火災(zāi)下圓鋼管混凝土柱溫度場進(jìn)行計算和分析.分析結(jié)果表明,砂漿保護(hù)層的存在對內(nèi)部鋼管和混凝土有效地起到了阻火、隔熱作用.采用有關(guān)試驗數(shù)據(jù)與計算結(jié)果進(jìn)行了對比,證明使用abaqus進(jìn)行截面溫度場的計算具有足夠的精度,其方法是切實可行的.

為了進(jìn)一步探討螺桿泵在油氣田開發(fā)中出現(xiàn)的高溫破壞問題,基于汽車滑移理論,采用單向解耦法,以glb500和dglb500螺桿泵為例分析定子溫度場分布規(guī)律及散熱性能,研究不同過盈量、轉(zhuǎn)速下的定子增溫。結(jié)果表明:螺桿泵定子溫度場沿長軸對稱分布,最高溫度點位于定子橡膠襯套厚壁中心處,考慮摩擦生熱時,最高溫度點沿短軸方向向定子中心偏移;等壁厚螺桿泵散熱性能較好且比較均勻,常規(guī)螺桿泵長軸方向散熱能力優(yōu)于短軸方向;不考慮摩擦生熱時,定子增溫與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速正相關(guān),隨定轉(zhuǎn)子過盈量的增加呈拋物線趨勢增加;在雙熱源作用下,定子增溫隨過盈量和轉(zhuǎn)速急劇增加,并且等壁厚螺桿泵表現(xiàn)更為敏感。

用ansys對節(jié)能混凝土多孔磚墻體溫度場進(jìn)行了數(shù)值模擬,對模擬結(jié)果進(jìn)行了分析,得出了模擬值與實測值擬合良好的結(jié)論,指出了該方法在工程設(shè)計上有廣泛的應(yīng)用前景,值得推廣。

為探究碾壓混凝土壩的溫度變化情況,采用數(shù)值模擬的方法,對碾壓混凝土壩的溫度場進(jìn)行仿真計算,結(jié)果表明碾壓混凝土壩體內(nèi)部溫度收到外界溫度影響,降溫速度緩慢,數(shù)值模擬方法能夠為碾壓混凝土壩工程建設(shè)提供科學(xué)依據(jù),并結(jié)合計算結(jié)果,對碾壓混凝土壩的溫度控制措施進(jìn)行了探討。

流量階躍變化時供暖房間內(nèi)溫度場的數(shù)值模擬——兩位通斷式調(diào)節(jié)是一種計量供熱系統(tǒng)控制模式，與歐洲供熱系統(tǒng)控制模式不同的是，其溫控閥只有啟，閉兩種狀態(tài)。