柴油机缸盖冷却水腔内沸腾传热研究

基于Chen模型和BDL模型研究了柴油机模拟冷却水腔内的沸腾传热,并与试验结果进行了对比分析,验证了模型的适用性。将此模型应用于实际柴油机缸盖及冷却水套内的耦合传热计算,同时对考虑与不考虑沸腾时的计算结果进行了对比分析。结果表明:沸腾传热可以提高冷却水套的传热效率,并降低局部高温区域的温度及柴油机气缸盖内的温度梯度;在考虑沸腾时,仿真计算结果与试验结果的误差更小;BDL模型比Chen模型计算精度更高。     

高焓高压空气加热器壁面传热过程数值计算

以一种高焓高压空气加热器为研究对象,对其冷却通道的流动和传热进行了三维数值仿真,冷却剂采用液态水,燃烧室和喷管分别采用不同的壁面材料,考虑壁面材料物性随温度的变化,并通过加热器热试验证了数值仿真结果的正确性。在此基础上,对比分析了气体辐射、冷却通道结构以及冷却水的流动方式对壁面换热的影响。结果表明:气体辐射对加热器燃烧室段壁面换热影响较大,对喷管壁面换热无明显的影响。在传热计算中,忽略气体辐射会引起较大的误差;冷却通道数和宽度存在最优组合,使得壁面换热量最大。冷却水的流动方式对燃气侧壁面温度影响较小,但对冷却液侧壁面温度的影响较大。     

柴油机本体冷却水流动与传热CFD仿真研究

以某型高功率密度(HPD)柴油机基础样机为研究对象,应用CFD仿真方法研究该样机本体内冷却水的流动与传热过程,得到该样机冷却水流动与传热的阻力参数和热力学参数,为下一步结合水泵、水散热器等进行冷却系统的优化匹配提供参考依据。     

舰用蒸汽锅炉对流传热计算中的烟气通道利用系数

在进行锅炉对流传热计算时首先应确定总传热系数K(千卡/米~2时℃)。过去总传热系数K是用下式计算的式中-对流受热面的有效利用系数,它是考虑到烟气冲刷受热面时的完全程度,由于锅护组成线图以及对流管束中且有挡烟板等影响,在对流管束中造成局部烟气冲刷不到的所谓"死空间"。     

瞬态高强加热条件下含湿多孔介质传热传质模型研究

提出了瞬态高强加热下含湿多孔介质传热传质的新模型,模型包括的水分种类齐全、水分迁移机制全面,假设条件相对较少,考虑了非Fourier传热效应和非Fick传质效应。新模型通过具体的分区分析得到简化并更加实用。     

超声速气液两相流液化升压装置研究

基于超声速气液两相流升压原理的水蒸气液化升压装置具有液化迅速、出口压力高的特点,但是两相流升压的物理过程十分复杂,目前分析模型中考虑的参数较少,对细节刻画不够全面.针对这一问题,文章建立了两相流分析模型,考虑了液滴与水蒸气的传热、传质过程,分析了冷却水温度、引射比、混合室收缩比、过冷度和速度滑移比对性能的影响;得到了激波前的压力、干度、空泡份额与引射比的关系,以及凝结激波前后的温度和压力与引射比的关系.计算结果表明:为提高系统性能.需要尽可能地提高液体的雾化程度,降低冷却水的温度,同时将引射比控制在6～8附近;如果设计合理,装置的升压系数可达3倍以上.     

二氧化硅气凝胶隔热复合材料的性能及其瞬态传热模拟

高马赫数、新型航天飞行器承载严重的气动加热环境,其隔热材料的性能与传热计算对飞行器热防护结构的优化和预测具有一定的指导意义.研究了二氧化硅气凝胶隔热复合材料的结构与性能,并进行了瞬态传热模拟.结果表明复合材料热导率仅为0.018W/m·K,瞬态传热模拟结果与考核测试值吻合,为预测和优化隔热材料提供了一定的依据.     

水平冷凝管中分相流的传热

本文对饱和蒸汽流经水平冷凝管时汽－液分相流的流动和传热模型进行了讨论,并给出有关方程。用该模型对饱和氨蒸汽流经水平铝管时的传热特性进行了计算,给出了流动参数和热学参数的轴向分布,并考察了有关因素对诸参数分布的影响。     

热推力器层板换热芯流固耦合传热与流动仿真

热推进技术采用小分子量气体作为推进剂可以获取较高的比冲,是具有巨大应用前景的空间推进技术,而提高热推力器换热芯换热效率是目前亟待解决的问题。本文设计了基于层板结构的换热芯,结合层板结构的传热特点与流固耦合传热理论,对层板换热芯传热和工质流动进行了模拟计算。根据耦合传热理论,将层板与工质的导热简化为系统内部边界条件,通过仿真计算得到了层板流固耦合温度场和流场分布特性,工质可以被加热至2300K以上,验证了层板结构用于热推力器换热芯的有效性。     

盖板式陶瓷热防护系统的传热性能优化

针对高超声速飞行器对盖板式陶瓷热防护系统的迫切需求,建立了热防护系统结构瞬态传热模型;并研究了防隔热层的物性参数,厚度尺寸,相变层的种类、位置等因素对热防护系统结构传热性能的影响。结果表明,隔热层物性参数及厚度尺寸对热防护系统结构传热性能具有决定性影响,而防热层的物性参数及厚度尺寸几乎不产生影响。相变材料的引入能够明显改善热防护系统结构的传热性能。调整和优化相变层位置是改善热防护系统结构传热性能、降低结构厚度的一个有效途径。隔热层厚度的优化结果可为热防护系统结构设计提供一定的参考和依据。     

辐射传热时活塞式气缸中加热气体的最大膨胀功

对热辐射传热定律q∝Δ(T4)下,给定初态内能、体积,末态体积以及过程时间时,加热气体膨胀的最优构型进行了研究,利用最优控制理论得出最大膨胀功输出时膨胀的最优构型由两个瞬时绝热分支和一个E-L分支组成的结论.给出了各分支之间转换点参数的求解方法及最优构型的数值算例,最后将线性唯象传热定律、牛顿传热定律、平方传热定律、立方传热定律和辐射传热定律下加热气体膨胀的最优构型进行了比较.结果显示,随着传热指数的增加,理想气体的内能呈现出明显的整体增加趋势,而体积则呈现出明显的整体减小趋势.     

基于改进的Mie散射理论计算SiC红外遮光剂对气凝胶辐射传热的影响

采用改进的Mie散射理论计算了SiC红外遮光剂对气凝胶辐射传热的影响,计算时考虑了气凝胶基质的吸收特性,并与经典的Mie散射理论结果进行了对比分析,发现遮光剂粒子粒径的大小对计算结果有较大影响。同时,运用改进的Mie散射理论计算了红外遮光剂粒子粒径和添加量对复合绝热材料辐射特性的影响,对粒径为0.877μm、1.9μm、3μm以及4μm,质量分数为15%、25%、35%的SiC红外遮光剂消光系数进行了对比分析,结果与已有实验结果结论一致,而且粒径大小1.9μm质量分数25%时遮光系数比其余选择下的性能优秀。     

关于舰船锅炉鳍片式经济器的热有效系数

根据对鳍片式受热面传热过程的分析,得到鳍片式经济器当用沾污系数来考虑烟灰对传热影响时的传热系数公式,K=(η·F_j+F_g)/(F_1)·(α_K)/(1+εα_K)。鉴于沾污系数与热有效系数之间存在某种联系,通过对比分析进而得到确定热有效系数的关系式:ψ=(η·F_j+F_g)/(F_1)·(α_K)/(1+εα_K),它表述了热有效系数的内在含意和影响因素,表明它不仅是考虑了烟灰对传热的影响,而且和鳍片结构以及锅炉负荷有关。运用妒关系式于臬舰船锅炉经济器作出ψ—α_K关系曲线,和实船试验数据整理的结果相比较,表明它是符合实际情况的。     

复合材料层合结构的非线性传热分析

基于一阶热层合理论,考虑材料非线性的影响,建立了复合材料层合结构非线性传热分析的热层合理论及其有限元方程.通过数值算例研究了材料非线性对反对称复合材料层合板瞬态温度场的影响.     

太阳能热推力器二次聚光器再生冷却过程

为克服太阳能热推力器折射式二次聚光器容易破裂的缺点,本文采用再生冷却技术,对二次聚光器与推力室进行了一体化设计,并对该过程进行了流动与传热仿真。仿真结果表明,该设计可有效地降低聚光器的工作温度至1600K以下,热应力分析表明可有效降低其破裂的可能性。同时该设计可预热推进剂至500K以上,提高了系统的能量利用效率。通过进一步对吸收腔内的热辐射分析发现,工质流动对吸收腔壁温影响较小,吸收腔壁面仍然可以维持2400-2600K的高温。     

高温燃气与不同构型的再生冷却面板对流传热的数值模拟

对高温燃气与带有平行冷却通道的再生冷却面板之间的三维耦合传热开展了数值研究,其中冷却通道内冷却剂为超临界压力煤油,并结合理论分析探讨了冷却面板构型对耦合传热的影响。结果表明:随燃气侧壁厚以及冷却通道宽度和高度的增大,燃气侧壁面温度升高,热流密度降低。研究还发现:冷却通道不同壁面传递给煤油的热量占比几乎不随燃气侧壁厚变化,但随冷却通道宽度和高度的改变而变化。     

工作环境对发动机本体热负荷的影响

为了研究发动机工作环境对发动机本体热负荷的影响,以某型发动机为对象,采用缸内燃烧与冷却系统传热耦合计算方法,建立了温度和大气压力对发动机本体部件热负荷数值仿真模型。通过发动机热平衡台架试验验证了模型最大误差为9.1%,实车试验验证模型最大误差为6.2%。计算表明:发动机出口冷却水温度随环境温度和海拔升高而升高;环境温度46℃时的缸内活塞最高温度比-43℃时升高了15.4%,汽缸套最高温度升高15.5%;海拔高度每升高1 km,活塞最高温度升高1.04%,汽缸套温度升高0.95%。     

工质变比热和传热损失对Diesel循环性能的影响

用有限时间热力学的方法分析空气标准Diesel循环,由数值计算给出了存在传热损失和工质变比热时循环功与压缩比、效率与压缩比以及功和效率的特性关系,并分析了传热损失和工质变比热对循环性能的影响特点,通过分析可知传热和变比热特性对Diesel循环性能有较大影响,所以在实际循环分析中应该予以考虑.     

另一类线性传热时热漏和有限热源对两热源热机最优构型的影响

在一类存在热漏和有限高温热源的两热源热机的基础上，考虑传热服从另一类线性定律Ｑ∝△（Ｔ－１），寻求其给定循环周期下的最优构型．结果表明，对无限热容热源情形，热漏的存在不改变循环的最优构型；对有限热容热源情形，无热漏使循环构型成为某种“广义卡诺循环”，而存在热漏时，循环的构型则完全不同．同时，给出了各种不同情况下热机的最佳功率效率关系．     

有限气体容积内的液滴传热传质模型与理论分析

用传热传质学基本原理,建立了液滴在有限高温气体容积中的传热传质模型,对液滴在有限高温气体容积内的动态传热传质过程进行了数值求解,分析了有限气体容积和气体初始温度对液滴直径、蒸发速率、蒸发效率的影响。结果表明:在有限气体容积条件下,液滴直径随时间的变化规律与常见的d2规律有明显差异,气体容积越小,液滴蒸发速率越小,蒸发效率越低;气体初始温度越高,液滴蒸发速率越大,蒸发效率越高。