场协同原理

摘要： 针对混合动力机车电气间内部通风散热系统难以细致优化的问题,采用场协同原理分析电气间内部流场散热性能。首先,采用数值仿真的方法分析电气间内部热流场。之后利用场协同原理,优化内流场风道结构及功耗元件分布结构,使电气间内速度场、温度场与场协同角余弦场峰值尽可能匹配,提高散热效果。结果表明,将其内部功耗元件错排安置在中间腔体,可有效提高其内部流场协同程度。优化后,三相电感最高温升下降30°C,其他功耗元件平均最高温升下降14°C。最后从熵产的角度对电气间冷却通风系统进行热力学分析,优化后其散热性能明显提高。

摘要： 以某型铁路调车机车发动机舱为研究对象,基于场协同原理,提出了提高发动机舱温度效率和综合换热系数,降低综合场协同角的优化设计方法.利用优化拉丁超立方试验方法提取设计参数并建立样本空间,拟合了机舱结构设计参数和温度效率、场协同角、综合换热系数的二阶响应面模型,采用非劣排序遗传算法(NSGA-II)对二阶响应面模型进行优化求解.结果显示:发动机舱温度效率和综合换热系数分别提高了18.182%、38.133%,综合场协同角降低了3.553°,使发动机舱内的热交换效率得到了明显改善.研究方法和结果可为发动机舱热管理的设计提供有效参考.

摘要： 采用CFD技术对菱形微通道以及平直微通道内流动传热进行数值模拟,获得微通道热沉及其内部流体的温度场、速度场和压力场,探究不同工况下的流动传热效果及强化传热机理,并基于场协同原理和[火积]耗散理论,对不同工况下微通道的流动传热效果进行优化分析。分析温度场和速度场的协同程度和热量传递过程的不可逆耗散程度,以微通道热沉温度水平及散热量为主要评价指标。研究结果表明,菱形微通道具有较好的传热效果,在层流变发热量条件下,发热量q=20 W时散热效果最佳,在层流变微通道高宽比条件下,高宽比α=0.5时热沉传热效果最好。

摘要： 双扭转流换热器是一种新型管壳式换热器,分别建立扭转流换热器和新型双扭转流换热器的周期全截面计算模型,利用计算流体力学(CFD)方法对壳体侧的传热系数、流动阻力和综合性能进行了数值研究.结果表明:在壳程同等质量流量下,双扭转流换热器传热系数与类梯形折流板换热器相比降低24.4％～27.9％,压降降低63.3％～71.0％,综合性能增加1.2％～4.1％.通过场协同原理对其传热和降阻机理进行了分析,表明双扭转流换热器速度与压力梯度协同较好,扭转流换热器速度与温度梯度协同性较好.对扭转流换热器进行冷模实验,采用激光多普勒测速仪(LDV)对线上速度进行测量,验证了仿真方法和结果的正确性和准确性.研究模型与结论可为换热器的结构开发与性能研究提供参考.

摘要： 本文从科学原理之美的视角,从6个方面阐述了强化对流传热的场协同原理之美,论述了其概念清晰、推导优雅、应用广泛,且具有自然性、对称性和比拟性;最后揭示了场协同原理与(火积)理论之间的内在联系,阐明了场协同原理与(火积)理论相互论证、相辅相成,对传热学的发展具有重要完善和推动作用.

摘要： 提出了一种沿周向开凹槽的新型缠绕管结构,并对带凹槽缠绕管进行了传热强化数值模拟研究.通过与光滑缠绕管进行比较,发现在相同进口流量下,随着缠绕管开槽数量的增加,管内平均雷诺数增加,流体湍动加剧,增强了管内传热;而开槽圆直径越大,缠绕管强化管内传热性能越好,同时随着开槽数量减少,开槽半径变化对传热强化作用变弱.利用场协同原理分析可知,缠绕管槽数越多,开槽半径越大,速度与温度场的协同性越好,换热强度越高,为带凹槽缠绕管的传热计算提供了重要理论依据.

摘要： 室内空气的速度场和温度场对室内人员的热舒适性均有显著影响,应用场协同原理分析速度场和温度场对热舒适性的协同作用,进而优化通风效果.基于换热场协同的原理,为研究混合异侧通风、置换通风和地板送风三种夏季常见通风方式的速度场、温度场及速度与温度梯度的耦合场,应用CFD方法进行数值模拟研究.模拟结果表明:空调房间内的温度场受气流组织的影响较大,混合异侧通风方式下的速度场分布均匀,与温度梯度的场协同角更小,即速度与温度梯度更趋于平行,换热效果好房间内的热舒适性更高.地板送风方式下有较好的温度场分布,但气流组织较差、流动混乱,与温度场的协同角最大,人员热舒适性最差.在应用场协同原理分析室内不同通风方式下的热舒适性对今后室内空调通风设计有一定的指导意义.

摘要： 针对汽车散热器在实车环境中内、外流场不均匀对散热性能影响无法判断的问题,提出采用场协同原理分析对流散热结果.首先建立发动机舱前端冷却模块模型,结合已有的经验公式和数值仿真方法对模型进行简化;其次运用多尺度耦合分析散热器在内部热介质流场和外部冷介质流场下的流动传热特性,并通过试验对仿真模型进行验证;最后利用场协同原理分析散热器散热特性,并提出内流场优化思路.优化结果表明,在散热器最为严苛的工况下,散热管表面温度标准差提高了29.01％,出水温度降低了1.32°C.

摘要： 分析了基于平板层流边界层能量方程而得出的对流换热场协同理论的局限性.从流体微元的能量守恒原理出发,充分的论述了对于同种流体强化其换热的有效途径就是强化对流,得出更为通用的速度场与热流场的强化传热协同理论,拓展了流体对流换热的场协同理论的适用范围.

摘要： The field synergy principle was introduced and extended from laminar flow to turbulent flow in order to analyze flow drag reduction characteristics and optimal design method of non-slam check valve.The flow field in two different valves (before and after optimized) was simulated and analyzed by Fluent software.Pressure drop,velocity distribution,the cosine distribution of field synergy angles and effective viscosity coefficient were obtained.In the valve after optimized,the synergy between the velocity field and the velocity gradient field is worse,the effective viscosity coefficient is smaller,the flow resistance and the energy consumption are reduced.From the perspective of local flow field synergy principle,the mechanism of flow resistance change can be revealed by comparing velocity distribution with the cosine distribution of field synergy angles.Two approaches for optimizing valve design were proposed taking advantage of the field synergy principle in flow drag reduction study.%为了分析轴流式止回阀流阻性能,探究阀内结构优化设计方法,引入场协同原理,将该原理从层流推广至湍流.利用Fluent软件对2种不同型号(优化前、后)阀门的内流场进行数值模拟和流动场协同分析,得到压降、流速分布、流动场协同角余弦值分布和有效黏性系数.结果表明:优化后阀内流体的速度场与速度梯度场整体上的协同程度更差,有效黏性系数更小,减阻效果明显,能耗降低;通过对比分析流速分布和流动场协同角余弦值分布,还能从局部流动场协同的角度揭示流阻的变化机理.基于流动场协同原理在流动减阻研究中的优势,提出2种阀结构优化设计的思路.

摘要： 根据大型电站锅炉低温省煤器的运行情况,禾U用FLUENT软件对H型翅片管的传热和流动特性进行了三维数值模拟,并利用场协同原理进行分析,得到单H型和双H型翅片管的传热河阻力特性变化规律.结果表明;随着气体Re数的增大,H型翅片管Nu数不断增大,传热性能提高,Eu数不断减小,并趋于定值.在相同Re数下,单H型翅片管的Nu数大于双H型翅片管的Nu数,Eu数则小于双H型翅片管的Eu数,场协同性优于双H型翅片管.

摘要： 纳米流体的传热强化特性已受到大量学者的广泛关注,然而目前学术界对纳米流体传热强化的机理还未达成共识.本文首先采用直接数值模拟的方法对铜纳米流体的湍流对流换热特性进行研究,并通过求解添加纳米粒子热扩散效应的能量方程来获取纳米流体湍流温度场,分析了纳米粒子体积分数和纳米粒子粒径对纳米流体传热性能的影响.随后首次采用过增元院士提出的场协同原理对数值模拟获得的纳米流体湍流传热强化现象进行了分析,结果表明该原理能在一定程度上解释纳米流体的传热强化现象.

摘要： 提出了三种新型的回转窑表面热量回收用集热器.使用ANSYS CFX软件对集热器流场流动和换热特性进行数值模拟,并采用场协同原理对水冷壁管程进行性能分析.结果表明,集热器壳程入口处自然风流速升高,对应壳程平均流速升高.在相同的自然风速工况下,集热器几何结构越接近圆形壳程流体速度分布越均匀.与正六边形水冷壁相比,正十二边形水冷壁管程压降降低11.9％～17.6％,换热性能提高1.73％～3.38％,圆形水冷壁压降降低26.2％～29.7％,换热性能提高4.6％～6.7％,这是由于圆形结构使得速度场与压力梯度场、速度场与温度梯度场的协同更好.

摘要： 采用周期性模型对L型混沌流道进行了流体流动与传热的数值模拟,并与普通平直流道相对比,分析得到了流道内流场与温度场分布的细观信息,并运用场协同原理对流道内流场与温度场的协同性进行研究,同时还讨论了不同Re数对混沌流道内流体传热与流动的影响.结果表明,L型混沌结构内可以在较低流速下产生混沌对流,这种流态增加了流体在流道内的扰动程度,从而促进冷热流体间的混合与传热;混沌流道出口截面的速度与温度梯度的协同程度好于平直流道,两种流道出口截面平均场协同角分别为66.3°和88.0°;L型混沌流道Nu数随着Re增大而增大,特别是在低雷诺数时增加幅度越明显,但与此同时流道内摩擦系数也会随之增加.

摘要： 本文采用数值模拟的方法对复杂结构微通道热沉的流动与传热情况进行分析,对比了不同凹穴及内肋组合的9种微通道热沉的传热情况,并用场协同原理分析其强化传热的机理.结果表明,由于肋柱及凹穴的存在,改变了原来速度场及温度场的分布,使得平均流动协同角及平均传热协同角均小于90°,对应的摩擦系数及传热系数也明显高于矩形微通道.用强化传热因子评价9种微通道热沉的综合传热能力,当Re＜300时,通道Tri.C-Tra.R的综合传热效果最优,而在300＜Re＜600 时,通道Tri.C-Tri.R的综合传热效果最优.

摘要： 利用FLUENT软件对立式集热板太阳能热气流发电系统进行数值模拟,得到其速度场及温度场,并进一步得到速度矢量与温度梯度的协同角分布.然后运用场协同原理对系统进行分析,协同角越小,速度场与温度场的协同越好,系统的换热效果越好.计算出平均协同角为87.522°,并在此基础上对原模型提出了一些改进.

摘要： 通过数值模拟分析了横排锯齿翅片在板翅换热器通道内传热与流动特性.研究了湍流条件下横排锯齿翅片的温度梯度场,速度场以及二者场协同性,探索其强化传热机理.在此基础上获得了翅高,翅距与翅宽对传热与流动的影响规律.结果表明:横排锯齿翅片通道内流体扰动强烈,形成了周期性纵向涡流;改善了通道内速度场与温度梯度场之间的协同作用,从而起到强化传热效果.

摘要： 结合对流传热场协同原理分析了微酒窝通道、圆柱面凹槽通道及低肋通道强化传热特点，研究发现酒窝与圆柱面凹槽强化传热主要原因为：（1）增加近壁区流体扰动，促进酒窝或凹槽内部流体与主流之间的传热；（2）酒窝与凹槽均可扩展传热面积，进而提高总传热量。与低肋通道相比，酒窝与圆柱面凹槽仅对其附近流体的流动产生影响，而对主流流体的流动影响较小，进而阻力增加较少。提出传热量单元性能参数PECA作为评价指标，酒窝通道综合性能参数略高于圆柱面凹槽通道，而远高于低肋通道。

摘要： 本文采用标准两方程湍流模型结合标准壁面函数法研究了纵向涡发生器对矩形通道内流动换热的影响。从涡量强度以及场协同的角度对纵向涡发生器强化换热的机理进行了分析，并与光通道进行了对比。结果表明纵向涡发生器后垂直于主流方向的横向流动大幅增加，涡量成千倍的增加，远大于光通道，从而产生较强的扰动；场协同原理分析表明带有纵向涡发生器的矩形通道内速度矢量和温度梯度矢量之间的夹角相比于光通道较小，因而对流换热能力得到增强。

摘要： 本文针对人字形板片不同节高比b/P(2.4~2.9)进行场协同理论分析。运用fluent软件自定义功能计算矢量模平均角与全场的速度和压力梯度的平均协同角，并对5组不同速度工况下人字形板式换热器内流体传热进行了数值模拟。计算结果表明：节高比4.2b/P=的uN数与强化换热综合性能指数)P(EC最高，而且其矢量模平均角、场协同数和全场速度场与压力场夹角平均值最高。对比结果表明，节高比为4.2b/P=时，板式换热器具有较好的传热效果，而且其速度场、温度场和压力场协同较好。

摘要： 本发明公开了一种矿床与地热协同开采及毗邻采场协同降温方法及系统，其方法包括步骤：一、根据充填开采工艺进行矿块的采准、切割；二、在地面进行矿井地热开采地面系统的施工；三、进行第一分层回采，并在地下进行矿井地热开采地下系统的施工；四、进行第一分层充填，形成采热充填体；五、从第一分层以上部分从下到上依次进行各分层的开采、回采和充填，直至向上到阶段运输巷道；其系统包括矿井地热开采地面系统和矿井地热开采地下系统，矿井地热开采地下系统包括进行各分层回采时铺设的竖井立管、巷道横管和天井立管，以及进行各分层充填时形成的采热充填体。本发明设计新颖合理，在资源回收和地热开发的同时，兼顾了高温采场降温，实用性强。

摘要： 一种系统和方法近似一组波动方程，该组波动方程描述一个或多个频率的地震波通过感兴趣地震体的传播。在一个实施例中，确定将第一频率的地震波通过感兴趣地震体的传播描述成一个或多个波束的集合的基于射线的初始波束解。根据该基于射线的初始波束解，通过用单向波动方程来近似双向波动方程，确定描述第一频率的地震波通过感兴趣地震体的传播的精确有限元波束解。

摘要： 本发明公开了一种矿床与地热协同开采及毗邻采场协同降温方法及系统，其方法包括步骤：一、根据充填开采工艺进行矿块的采准、切割；二、在地面进行矿井地热开采地面系统的施工；三、进行第一分层回采，并在地下进行矿井地热开采地下系统的施工；四、进行第一分层充填，形成采热充填体；五、从第一分层以上部分从下到上依次进行各分层的开采、回采和充填，直至向上到阶段运输巷道；其系统包括矿井地热开采地面系统和矿井地热开采地下系统，矿井地热开采地下系统包括进行各分层回采时铺设的竖井立管、巷道横管和天井立管，以及进行各分层充填时形成的采热充填体。本发明设计新颖合理，在资源回收和地热开发的同时，兼顾了高温采场降温，实用性强。

摘要： 一种系统和方法近似一组波动方程，该组波动方程描述一个或多个频率的地震波通过感兴趣地震体的传播。在一个实施例中，确定将第一频率的地震波通过感兴趣地震体的传播描述成一个或多个波束的集合的基于射线的初始波束解。根据该基于射线的初始波束解，通过用单向波动方程来近似双向波动方程，确定描述第一频率的地震波通过感兴趣地震体的传播的精确有限元波束解。

摘要： 本发明涉及一种基于场协同原理的百叶窗双曲线型开缝组合翅片，包括翅片基体、百叶窗结构和双曲线型开缝结构。翅片基体是三排管翅片，第一排为百叶窗结构，后两排为双曲线型开缝结构；百叶窗结构为首排换热管之间布置的一段百叶窗开缝结构双曲线型开缝结构为迎着流体流动方向，布置于第二三排换热管侧面的两段完全相同的双曲线型多矩形凸台结构。优点是：换热效率高、易于加工、成本低。本发明根据场协同原理对百叶窗和双曲线型开缝结构的顺序进行了优化设计；同时，对双曲线型每个矩形凸台结构的几何布置进行了优化设计，从而有效地改善了流体速度分布，提高了速度与温度梯度的协同性，提高了翅片的换热能力。

摘要： 本发明提供一种基于场协同原理的甘蔗煮糖系统，包括：子系统分析模型，对单一物理场进行分析形成功能模块，所述的功能模块包括场特性分析、场间耦合接口分析、场间耦合协调变量、数值仿真分析；子系统优化模型，对所述子系统分析模型两个不同物理场耦合协同进行的分析，其目标函数为耦合变量和共享变量之间的差异的最小化优化函数，约束条件是子系统的自身约束；系统级优化模型，对所述子系统优化模型中多个物理场协同煮糖的系统进行全局协调，约束条件是各子系统间耦合变量和共享变量间的一致性约束。通过本发明的甘蔗煮糖系统，设计优化间歇式煮糖设备结构、参数和运行参数，提高糖的产量和质量，缩短煮糖时间，降低能耗。

摘要： 本发明提供了一种基于场协同原理的数据中心末端精准供冷系统和方法，包括：气流调节装置和控制装置；所述气流调节装置安装于数据中心机柜下方，作为数据中心机柜冷通道的入口，并与控制装置连接，用于基于控制装置的控制信号调节送向数据中心机柜的供冷气流；所述控制装置与气流调节装置连接，用于获取和根据数据中心机柜的负载量，利用场协同原理计算供冷量，并基于所述供冷量向所述气流调节装置发送控制信号；本发明中气流调节装置和控制装置安装便捷，均能在不改变数据中心本身供冷系统结构的前提下安装；通过控制装置利用场协同理论进行流场和温度场的耦合分析，根据最佳协同角计算风向和风量，按需供冷，解决局部热点问题，提高冷量利用率。

摘要： 本发明涉及一种基于场协同原理的百叶窗双曲线型开缝组合翅片，包括翅片基体、百叶窗结构和双曲线型开缝结构。翅片基体是三排管翅片，第一排为百叶窗结构，后两排为双曲线型开缝结构；百叶窗结构为首排换热管之间布置的一段百叶窗开缝结构双曲线型开缝结构为迎着流体流动方向，布置于第二三排换热管侧面的两段完全相同的双曲线型多矩形凸台结构。优点是：换热效率高、易于加工、成本低。本发明根据场协同原理对百叶窗和双曲线型开缝结构的顺序进行了优化设计；同时，对双曲线型每个矩形凸台结构的几何布置进行了优化设计，从而有效地改善了流体速度分布，提高了速度与温度梯度的协同性，提高了翅片的换热能力。

摘要： 本发明公开了一种基于场协同原理的四角切圆锅炉数值分析方法，属于电站锅炉技术领域，现提出如下方案，其包括以下步骤，S1：根据四角切圆锅炉的实际尺寸，建立锅炉的几何模型；S2：对建立的几何模型进行网格划分；S3：将划分好的网格导入求解器；S4：设置数值计算模型；S5：设置材料属性；S6：设置边界条件；S7：设置离散格式、数值求解方法以及收敛参数；S8：初始化并进行求解；S9：进行速度场与温度场的场协同计算；S10：后处理查看计算结果。本发明数值分析方法不仅具有花费低，效率高的特点，而且得到的信息量很大，有助于四角切圆锅炉燃烧过程的深入研究。

摘要： 本发明提供一种基于场协同原理的甘蔗煮糖设备优化设计建模，包括：子系统分析模型，对单一物理场进行分析形成一定功能的模块，所述的功能模块包括场特性分析、场间耦合接口分析、场间耦合协调变量、数值仿真分析；子系统优化模型，对所述子系统分析模型两个不同物理场耦合协同进行的分析，其目标函数为耦合变量和共享变量之间的差异的最小化优化函数，约束条件是子系统的自身约束；系统级优化模型，对所述子系统优化模型中多个物理场协同煮糖的系统进行全局协调，约束条件是各子系统间耦合变量和共享变量间的一致性约束。通过本发明建模方法，设计优化间歇式煮糖设备结构、参数和运行参数，提高糖的产量和质量，缩短煮糖时间，降低能耗。