焓法模型求解相变传热问题有效性分析

首先探讨了伴有相变过程的瞬态热传导问题所具有的非线性特征.采用将分区域求解问题化为整个区域的非线性问题处理的思路,在整个区域建立统一能量方程的焓法模型求解该类传热问题.在此基础上建立了轻质相变墙体房间空气热平衡模型.采用有限差分方法对模型进行离散,并编程求解.通过与前期所建立的轻质相变墙体实验间的测试数据进行比对,结果...     

通风强度对温湿度分布和壁面结露的影响

为研究通风对室内温湿度分布和壁面结露的影响,提出了一种三维非稳态数学模型.在含有湿热源的环境中,利用Fluent软件对该模型进行数值计算,分析了通风强度对空间和墙体壁面温湿度分布的影响,并模拟不同通风强度下,壁面结露面积的动态发展过程.模拟结果表明通风强度对室内空间及壁面温湿度分布和结露形成均有显著影响.因此,对于湿气较重的场所,合理改变通风强度可有效改善室内热湿环境和壁面结露等问题.     

含相变材料热结构拓扑优化研究

针对承受热载荷工况的结构,以加强筋作为研究对象,研究了一种通过引入铝基相变材料来延迟结构温升的热控方案,针对相变传热过程非线性强,灵敏度分析困难的问题,基于Kriging代理模型优化算法与设计变量较少的基于材料场级数展开的拓扑描述方法,提出了一种考虑相变传热过程与材料温度效应的以重量为约束,以截面抗弯刚度最大为目标的截面拓扑优化方法。并研究了2种铝基相变材料,得到了在热载荷作用下,使截面抗弯刚度最大的材料分布形式。对优化构型的分析表明,在TA15加强筋截面中加入铝基相变材料可以高效的延长加强筋结构在高温环境中的工作时间。     

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。     

低熔点石蜡微胶囊的中试及热性能

为寻找能适应环境温度的相变材料,选择低熔点石蜡作为芯材,制备微胶囊并进行中试生产。对同一样品进行了26次DSC热循环测试和TGA热失重测试,结果表明：中试产品的相变温度始终保持在25~60℃,相变极值和相变热焓均未发生明显变化,分别为42℃和72 J/g;产品能耐受150℃以内的高温而不分解,且在相变温度范围内基本无失重。证明低熔点石蜡微胶囊能在环境温度内发挥调节作用,同时具备较长的热循环寿命和较好的热稳定性,是一种具备良好应用前景的相变材料。     

大气压力对火灾烟气影响的数值模拟

对环境大气压力不同的室内火灾分别进行了数值模拟，得到了两种环境条件下的火源热释放速率、温度、烟粒子浓度、CO浓度的变化数据，并对模拟结果进行了详细的分析与比较。研究结果表明：大气压力较低的地区，发生火灾时，燃烧不充分，热释放速率的两个峰值相距较近，稳定燃烧阶段短；烟气温度比常压地区低；烟粒子浓度变化不明显；CO浓度明显大于常压地区，因此烟气的毒性是低压地区威胁室内人员生命安全的重要因素。     

帐篷辐射供暖试验研究

帐篷具有特殊的围护结构,其供暖不同于其他建筑。从特殊的使用及功能要求出发,确定研制以导电涂料发热为机理的新型电热供暖装置,制定并实现了其基本性能指标。针对帐篷在寒区取暖的现状,选择了较为合理的供暖方式,有效地解决了寒冷地区帐篷的供暖问题。分别在环境试验室模拟条件和自然气候条件下进行了低温供暖升温试验,通过试验研究了电热涂料辐射供暖的热舒适性和实测能耗,对试验结果进行了理论分析。试验表明对帐篷采用辐射方式供暖是一种高效的解决方案。     

化学激光器环形与线形分流管道对比的数值分析

环柱型化学激光器中使用的分流管道的总管为环形弯曲管道,支管分布在内侧圆弧或外侧圆弧上,结构与线形分流管道有较大差别。应用计算流体力学方法,对上述各分流管道进行了三维的数值模拟及对比分析。结果表明,线形分流管道总管内的总压高于支管分布在外侧圆弧上的环形管道,但低于支管分布在内侧圆弧上的环形管道;无论是支管分流,抑或环形管道内的二次流现象都会使总管截面上产生径向速度,使得流体流动呈现明显的三维特征;分流管道各支管流量沿主流流动方向基本上是上升的,这与总管的总压分布趋势相反,而与总管的静压分布趋势相似;比较而言,支管分布在外侧圆弧上的环形分流管道的支管流量波动幅度最小,在均匀分配气流方面最具优势,线形分流管道居中,支管分布在内侧圆弧上的环形分流管道最差。     

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.     

TiO_2/ACF复合光催化材料的制备及性能

用适宜载体将粉体材料固定是提高光催化材料稳定性的关键。采用溶胶-凝胶法,以钛酸丁酯为原料,选取活性炭纤维(ACF)为载体,制备了TiO2/ACF复合光催化材料。利用X射线衍射仪(XRD)、热分析仪(DSC-TG)和扫描电子显微镜(SEM)等测试技术对复合光催化材料的结构进行了表征分析。在紫外光照射下,通过对甲醛气体的光催化降解,考察了煅烧温度、煅烧时间、负载次数和负载时间等不同制备条件对复合光催化材料结构和性能的影响,结果表明:当煅烧温度为400℃,煅烧时间为2h,负载3次,负载时间为6min制备的TiO2/ACF光催化性能最佳。     

水喷淋对建筑外立面火灾烟气向室内蔓延控制的研究

高层建筑外保温材料发生火灾后,研究着火层房间内的自动喷水灭火系统对火灾烟气向室内蔓延的控制效果,为高层建筑性能化防火设计提供理论支持。运用火灾动力学软件FDS模拟高层建筑外保温材料火灾,对比分析在不同喷射位置的自动喷水灭火系统作用下的室内平均CO浓度和温度等烟气特性参数。综合比较发现,将喷头置于窗上方向下喷淋能有效地降低室内平均CO浓度和平均温度。对于由高层建筑外保温材料引起的火灾,室内自动喷水灭火系统喷头相对于窗户的位置决定其对火灾烟气蔓延控制的效果。     

强激光照射下双层壳体温度场的数值模拟

运用有限元法对强激光照射下双层壳体的温度场进行了数值模拟。详细分析了在激光功率一定的情况下,外层壳体的热传导系数、比热和厚度的变化对内层壳体温升的影响。计算中考虑了内层壳体的热损耗效应。此外,根据材料参数的温度相关性,分析了内层壳体材料参数随温度的变化特性对其温升效应的影响,并将计算结果与强激光照射下单层壳体的温度场进行了比较,得到一些有意义的结论。     

商业综合体室内步行街烟气控制措施有效性数值模拟研究

以实现商业综合体室内步行街＂准安全区＂为目标,对自然排烟和机械排烟两种烟气控制措施的有效性进行数值模拟研究。采用FDS和Building-Exodus模拟方法,在两种烟气控制措施下分别计算商业综合体室内步行街内的危险临界值TASET和人员安全疏散需要时间TRSET。研究结果表明：适当的烟气控制措施是＂准安全区＂实现的充分条件,在同等条件下,自然排烟的有效性优于机械排烟。计算结果表明,自然排烟面积与排烟效果成正比。研究证明,若将自然排烟和机械排烟相结合,可以有效应对火灾时多种不利情况,增强排烟的可靠性。     

简谐外磁场环境下海森堡XXZ模型的热力学纠缠

研究了在简谐外磁场环境下的海森堡XXZ模型,并通过计算解出热力学纠缠度。模拟表明,取不同的各向异性参数时,系统的热力学纠缠度对外部磁场和环境温度的变化比较敏感,并随简谐磁场的变化表现出周期性。固定各向异性参数时,热纠缠度随温度的增加呈现衰减趋势;增大各向异性参数时,热纠缠度则很快地趋于零,其对应临界温度也迅速降低。     

超压气球上升过程温度与动力学特性仿真分析

针对带加强筋的超压气球,分析上升过程热环境及受力状态,建立热力学与动力学模型并分析其耦合关系。基于MATLAB开发仿真程序,对超压气球进行仿真分析。分析了气球上升过程中高度、速度、温度变化特性,数据表明上升过程中的热力学环境和动力学特性都对球内气体温度有重要影响,气球上升速度和球内气体温度相互耦合并与自由浮力系数存在相关性。飞行试验实测数据验证了仿真结果的准确性。理论分析结果和仿真模型可为后续超压气球设计和飞行试验提供指导。     

步兵轻武器新型夜瞄复合荧光材料的性能研究

采用自制的复合荧光粉体和化学载体成分,研制出一种步兵轻武器新型夜瞄复合荧光材料.通过试验分别研究了新材料的发光性能、耐温性能、耐腐蚀性能和耐表面处理性能.试验结果表明,研制的新型夜瞄复合荧光材料发光时间长、亮度高,具有良好的耐温、耐腐蚀性能,不受武器表面处理的影响,可满足步兵轻武器夜间瞄准需求.     

An interface shear damage model of chromium coating/steel substrate under thermal erosion load

The Cr-plated coating inside a gun barrel can effectively improve the barrel's erosion resistance and thus increase the service life.However,due to the cyclic thermal load caused by high-temperature gun-powder,micro-element damage tends to occur within the Cr coating/steel substrate interface,leading to a gradual deterioration in macro-mechanical properties for the material in the related region.In order to mimic this cyclic thermal load and,thereby,study the thermal erosion behavior of the Cr coating on the barrel's inner wall,a laser emitter is utilized in the current study.With the help of in-situ tensile test and finite element simulation results,a shear stress distribution law of the Cr coating/steel substrate and a change law of the interface ultimate shear strength are identified.Studies have shown that the Cr coating/steel substrate interface's ultimate shear strength has a significant weakening effect due to increasing temperature.In this study,the interfacial ultimate shear strength decreases from 2.57 GPa(no erosion)to 1.02 GPa(laser power is 160 W).The data from this experiment is employed to establish a Cr coating/steel substrate interface shear damage model.And this model is used to predict the flaking process of Cr coating by finite element method.The simulation results show that the increase of coating crack spacing and coating thickness will increase the service life of gun barrel.     

矩形腔内接触熔化的实验研究

对矩形腔内相变材料的接触熔化过程进行了实验研究,观测记录了熔化现象和规律,并进行了分析,给出一些有益的结论.