激光——等离子弧复合焊铝锂合金熔化过程的分析

为了研究激光-等离子弧复合焊熔化过程中的传热和流动特性，建立了针对1420铝锂合金的数值分析模型。在同时考虑表面张力、电磁力和热浮力作用的情况下，利用有限控制容积法求解该模型，得到熔池流场和温度场的数值解，从而直观地反映熔池形状的变化过程，并采用无量纲分析法对不同作用力对熔池传热和流动过程的影响进行定量化研究。分析结果表明：熔深的增长快于熔宽，因为熔深增加的主要机理是小孔效应，而熔宽增加的机理为对流传热作用；表面张力对熔池流动的影响最大，比电磁力的作用大1个数量级，比热浮力的作用大3个数量级；在熔化过程中，对流传热的作用大于热传导作用，心数最大值达7．6。     

管道热边界层方程的迎风有限元分析

对于管道热边界层方程,除了采用动量积分方法求得理论解析解外,也可以用数值方法求解,如有限差分、有限体积、有限元等方法.理论解析解是采用一定的简化并忽略若干项之后得到的,因此,也只是一种近似解,数值解可以考虑完整的方程和各种边界条件,因而其解较为全面.采用伽辽金有限元方法求解,管道热边界层方程为标准的对流扩散方程,当对流项较强时,需要采用迎风方法,因而也给出了迎风有限元方法的模型.     

再生冷却通道结构参数对碳氢燃料流量分配影响

以液体火箭发动机再生冷却技术为背景,采用数值模拟方法对Z-type型并联通道流量分配特性进行研究,分析了通道数、通道截面形状及入口汇流结构对流量分配特性的影响。研究结果表明:在冷却通道总流通面积相同的情况下,随着再生冷却系统通道数的增加,流量分配不均匀度系数从2.59%降低至0.5%,相同流通面积下增加通道数可以有效提高流量分配的均匀程度。通道截面形状对流量分配不均匀度系数影响不大,其影响主要表现在通道内部流体速度分布及换热面积上。从换热效果看,梯形截面构型要优于矩形构型。入口汇流结构倾斜角有利于流量的均匀性分布。该研究对于再生冷却通道结构设计具有一定参考价值。     

临近空间飞艇内部自然对流的流场特征仿真

针对临近空间飞艇,对其内部氦气的自然对流特征进行了数值模拟。采用计算流体力学方法,并利用自编的用户自定义函数将外部的温度边界条件导入壁面网格。在不同的稳态条件下,通过对内部氦气压力、温度、速度的分布等流场特征参数的研究,分析了临近空间飞艇内部气体自然对流的运动特性及其影响规律,并对自然对流非稳态变化过程进行了初步的探索。仿真结果表明,在临近空间环境下,飞艇内部氦气的自然对流,对于内部氦气自身的热交换具有一定程度的促进作用,而对蒙皮受力和结构安全性影响很小。     

诱饵球镜面反射内壁的辐射传递系数计算北大核心

针对内表面具备镜面反射特性的空间诱饵球,基于蒙特卡罗方法建立漫发射模型,推导光线的最大反射次数,利用光线在球腔的传播特性求解光线与球壁的多次反射交点,计算球面微元吸收的光束能量,获取不同反射率情况下单一球面微元对全部球面微元的辐射传递系数。计算结果表明,单一微元对球面各微元的辐射传递系数中存在2个峰值,分别为微元对其自身的辐射传递系数,以及微元对其球对称微元的辐射传递系数。随着反射率的增大,微元对其自身的辐射传递系数逐渐接近于微元对其球对称微元的辐射传递系数;当反射率接近于1时,两者的值近似相等。     

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。     

管壳式换热器强制对流换热与阻力特性研究

用实验与软件模拟相结合的方法研究了波纹管与直管的换热性能和阻力特性.壳程采用通入高温烟气,测试了不同水量情况下波纹管的平均对流换热系数和阻力系数,拟合出了所测参数范围内的换热和阻力关联式,并比较了相同管径的波纹管与直管的换热效果.为波纹管在换热领域的应用提供一些依据.     

不可压缩流体横掠椭圆截面管道时的对流换热

为获得不可压缩流体横掠椭圆截面管道时对流换热规律的一般性的认识,采用解析法与数值法相结合的方法,首先研讨了不可压缩粘性流体平面无环量椭圆绕流(动力)层流边界层的一些特征并将其应用于椭圆管面的对流换热问题,得到较为精密的椭圆管面局部对流换热系数的一般表达式,从而为在一个较广泛的视角下分析椭圆管的换热提供了一条途径。按此方法,对某一势流速度下局部换热系数与管形的关系给出了分析计算实例,并得到在此势流速度下,具有最大换热能力的椭圆管形。另外,基于笔者用函数论方法所得到的一个一般关系式,给出了一般椭圆管对流换热能力的一种估值。该方法和结果是对现有纯试验和纯数值方法的一个补充。