太阳能光电热系统换热器性能实验研究

设计了新型半圆管形式的不锈钢板式换热器,对其作为太阳能光电热综合利用一体化系统集热组件的性能进行实验研究。通过新型集热光电热组件及光电组件系统的对比实验,研究该光电热组件在重庆地区夏季应用情况,分析其光电和光热特性。结果表明:在以晴朗为主的天气,半圆管形式的不锈钢板式光电热组件电热系统的电热性能与光电组件系统的相比较,前者的太阳能电池输出功率提高约26.48%,热利用效率提高23.70%以上,新型半圆管形式的光电热组件整体光电热(光电+光热)综合效率可达到25.70%,有效提高了光电热系统的综合效率。新型半圆管形式不锈钢板式换热器的换热面积增大,提高了换热效率,为太阳能光电热综合利用一体化系统在重庆等太阳辐射强度较小地区的应用提供了参考。     

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。     

基于ANSYS火炮身管传热仿真

火炮连续发射过程中身管内壁温度持续升高会加快身管的烧蚀磨损,为此分析研究影响身管温度变化的射速、环境温度等主要因素.利用ANSYS软件建立火炮身管有限元模型,对身管内外壁的对流传热和身管壁内的热传导进行仿真,计算求解得到了不同射击模式及不同环境温度下身管内外壁温度的变化规律,结果表明射速增大、环境温度越离,身管温度上升越快.研究成果为依据身管内外壁温度控制火炮发射强度来延长身管寿命提供一定的理论依据.     

飞行器层板式前缘热管防热结构等效热分析

针对高超声速飞行器前缘尖锐部件所面临的严重气动热,提出层板式前缘热管防热结构。为避免前缘热管内复杂的两相传热传质计算,对高温热管蒸汽腔的传热进行了等效导热分析,讨论了蒸汽腔的等效导热系数的计算方法,与常规高温热管试验对比验证了计算方法的准确性。对该结构热防护效果的计算表明,当飞行器在34 km高度以7Ma速度飞行时,以IN718为管壁材料、Na为工质的层板式热管对头部半径为15 mm的前缘结构具有良好的热防护效果。     

高超声速飞行器边界层外缘参数仿真分析

以高超声速飞行器为研究对象,构建快速准确计算高超声速飞行器无黏边界层外缘参数的计算方法。拟合空气比热、比热比随温度变化曲线,建立空气属性温度划分准则。基于不同空气属性建立高超声速飞行器边界层外缘参数工程与数值计算模型,采用钝双锥模型,对比分析工程估算、无黏数值及有黏数值计算方法的计算结果。结果表明,0°攻角状态下,基于无黏流场的数值计算与工程估算和有黏数值计算的压强最大差值分别为1.19%和2.39%;10°攻角状态下,最大差值分别为5%和50%;从而证明所提出的无黏数值计算方法明显优于工程计算方法,为进一步快速准确计算高超声速飞行器气动热环境奠定了重要基础。     

土壤源-湖水源热泵系统及工程应用实例

由于土壤源、湖水源热泵的应用受到地理条件、初投资等因素的制约,某些地区更适宜采用土壤源-湖水源的混合式热泵系统。以某工程应用为例,分别从性能系数、初投资及运行费用3个方面分析证明了采用混合式热泵系统的可行性。结果表明,混合式热泵系统的初投资虽然较大,但通过节约运行费用,在较短年限内可收回增加的成本,并且可以减少废水废气的排放。因此,在合适的地区可以推广使用土壤源-湖水源的混合式热泵系统。     

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.     

装甲车辆动力舱温度场试验研究

为了研究坦克动力舱装甲板温度场,必须对动力舱温度场进行必要的测试。以某型坦克动力舱为研究对象,设计了动力舱温度场试验方案,通过试验,得到了动力舱内主要部件表面和动力舱装甲板表面的稳态温度场分布。试验数据表明：排气管、增压器、变速箱和制动带是动力舱内主要热源,排气管附近顶甲板和排气百叶窗温度较高。     

瞬态温度场有限元法求解的研究

介绍了瞬态热分析的定义和步进积分的特点;研究了两点时问差分格式的瞬态导热温度场有限元法数值解的稳定性和振荡现象;比较和分析了几种差分格式的特点,并应用算例对几种差分算法进行了验证;总结说明了几种差分算法在实际当中的应用。     

基于遗传算法的车用散热器优化设计

选取散热器的散热量、体积和压降作为优化目标,采用线性加权法建立了散热器的多目标优化模型。在给定的散热器原始数据和性能要求条件下,对散热器芯体的外形尺寸和翅片参数进行了优化。介绍了遗传优化算法的执行步骤和流程,在此基础上开发了优化程序。结果表明,优化后散热器的散热量明显增大,散热器芯体的体积和压降也有不同程度的减小。