热流密度

摘要： 针对航天用复合材料烧蚀性能考核应用需求,本工作搭建了氧乙炔及等离子烧蚀热流密度测试平台,系统评价了影响烧蚀热流密度的主要因素,比较了两种烧蚀方式热流密度的差异,建立了烧蚀条件与热流密度的数学物理模型,提出了烧蚀热流密度的控制策略。结果表明:氧乙炔烧蚀及等离子烧蚀的热流密度均随烧蚀距离的缩短而增大,与烧蚀距离的倒数呈抛物线关系。距离较远时,氧乙炔烧蚀热流密度较大;距离较近时,等离子烧蚀热流密度超过氧乙炔。F4等离子喷枪烧蚀热流密度的变化规律与9M喷枪规律类似,但随着烧蚀距离、电流及辅气流量的变化更为显著。此外,辅气(H_(2))流量增加及电流增大均使等离子烧蚀热流密度增大。

摘要： 以R513a为研究对象,通过实验研究了质流密度、热流密度、干度、肋片结构等变量对水平管内流动沸腾换热特性的影响,并就实验值与关联式计算值进行了对比,从而确定管内主导换热机制、关联式适用范围,为进一步研究提供实验依据和理论基础。实验结果显示:管内换热系数随质流密度、热流密度的增加而增大,随干度的增加先增大后减小,其临界干度点随质流密度的增大、热流密度的减小而增大;与光管相比,微肋管内换热系数较大,且其临界干度点也较大;在所有关联式中,云(Yun)et at关联式和托姆(Thome)et al关联式的预测精度较好,其平均误差及平均绝对误差均小于30%;于(Yu)et al关联式和卡瓦尔里尼(Cavallini)et al关联式预测值大于实验值,而迪亚尼(Diani)et al关联式和穆罕默德(Mehendale)关联式预测值均小于大部分实验值,质流密度、干度、热流密度等变量对其预测结果影响较大。

摘要： 对AZ80铸态镁合金进行了喷水冷却试验研究,采用逆向法准确地求解了AZ80镁合金二冷区的换热系数和热流密度,并分析了初始温度对热流密度的影响。结果表明,冲击点处和自由下落区的热流密度均随着表面温度的增加呈先增加后降低的趋势,且冲击点处的热流密度远高于自由下落区。初始温度对沸腾换热的影响很大,尤其是临界热流密度随着初始温度的增加而有规律的增加,其中自由下落区的临界热流密度呈二次函数形式随初始温度的增加而增加,经数学拟合,得出了经验公式。

摘要： 为研究在稀薄气体环境下逆向喷流的有效性,对使用逆向喷流的超声速钝头体在稀薄气体环境中飞行的流场结构及减阻和防热效果进行了计算.首先使用直接模拟蒙特卡罗方法计算全局克努森数为0.01、0.03及0.05时的流场结构,分析不同克努森数时逆向喷流的减阻和防热效果;然后研究了稀薄气体环境下,总压比、气体种类、喷流速度及气体温度等参数对逆向喷流效果的影响.结果表明:随着全局克努森数的增大,马赫盘和剪切层的厚度增加,回流区域减小,使逆向喷流的减阻和防热效果降低;增大总压比能增加逆向喷流的效果,但过大的总压比不仅会导致飞行器的阻力增大,而且会降低飞行器表面热流密度的减小效率,因此应避免使用过大的总压比;改变喷流的其他参数,如喷流气体种类、喷流速度以及喷流气体温度,可以改善逆向喷流在稀薄气体环境中的减阻和防热的效果.

摘要： 非稳态热流密度是战斗部热毁伤威力评估的重要参数。针对爆炸场非稳态测试环境恶劣、气体高速流动、温度变化迅速的问题,对塞式热流传感器的组成材料、热敏元件等进行了重新选择。根据塞式热流传感器的组成结构和测量原理进行了理论推导,得到了塞式热流传感器测量热量的数学模型。针对非稳态爆炸场环境特点,对塞式热流传感器的热敏元件进行了爆炸冲击波下的应力仿真,获得了抗压力冲击的热敏元件参数,之后进行了非稳态热流的热力学仿真,得到了传感器热敏元件的温升曲线,最终确定了热敏元件的厚度与直径等要素。仿真结果表明,所设计的塞式热流传感器量程为0~9.6 MW/m^(2),响应时间为70 ms,测量误差为3.1%。此结果在一定程度上可满足爆炸场热流密度测试需求。

摘要： 针对半导体行业常见的高集成化、高热流密度和非均匀热物理条件导致散热条件恶劣的热管理问题,基于VC均温技术,以某新能源项目用集成变流模块的散热器为研究对象,对非均匀热流密度分布的半导体器件进行热管理设计优化,并对其应用性能进行对比分析研究。应用数值仿真方法,用VC均温板对散热器定性优化,并通过试验验证进行全面对比分析。结果表明,应用VC均温技术可显著提升散热性能和均温性,在相同风速和功率工况下,有VC均温板相对无VC均温板的散热器温升降低12.7~13.8 K,散热性能最大提升约19%;单IGBT温度均匀性指数TUIIGBT降幅高达55.1%~74.5%;散热器台面温度均匀性指数TUIS降低了26%~35%。

摘要： 随着配网柔直换流器小型化发展,散热设计问题逐渐凸显。首先对配网柔直换流器的热流密度进行分析,并基于热流密度选择合适的配网柔直换流器散热冷却方式;然后确定配网柔直换流器水冷管路布置方案,根据流量连续方程确定各个支路的管径,完成结构设计;最后通过仿真验证了配网柔直换流器水冷管路布置方案的合理性。

摘要： 超临界二氧化碳(SCO2)布雷顿循环动力系统具有效率高、结构紧凑等特点,虽然SCO2作为循环工质具有诸多优势,但会伴随着传热恶化现象,影响设备性能。本文在压力为8.7~9.0 MPa、质量流速为80~380 kg∙m−2∙s−1、热流密度为3~120 kW∙m−2的参数范围内,对内径为10 mm的垂直向上流动光滑圆管中SCO2的传热特性进行了实验与数值研究,观察到明显传热恶化现象。分析了热流密度与质量流速之比(qw/G)对SCO2传热特性的影响,并进一步通过将数值模拟结果与实验结果进行对比分析,对数值模拟结果进行评估。结果表明:在同一工作压力下,qw/G决定了SCO2的传热状态,随着qw/G增加,圆管内CO2传热出现恶化,并且随着qw/G增加壁温峰值向加热段起点移动;模拟结果表明,当qw/G大于某一临界值时,在轴向壁温分布中出现两处壁温峰值,且在相应位置传热系数出现下降;数值模拟得到相应测温点处壁温与实验测得壁温相对误差为±8%,对于qw/G较小的工况,误差为±3%。

摘要： 空温式气化器被广泛应用于液化天然气的接收站和民用终端,由于其结构相对简单,受环境温度影响较大,为了提高设备传热效能,故针对其结构设计以及传热性能研究极为关键。本文针对空温式气化器的传热部件星型管,从内管壁厚、翅片数量、翅片尺寸以及环境温度对换热量的影响出发,利用有限元软件,对星型管在工况条件下的温度分布和热流密度状况进行模拟,结合理论分析结果,最终得出影响传热性能的关键因素,并给出空温式气化器结构设计优化以及提高传热效率的参考建议。

摘要： 高超声速飞行器面临剧烈的气动加热环境,电弧风洞是飞行器防热材料地面考核筛选的主力设备。热流密度是电弧风洞重要的模拟参数之一,需要进行准确有效的测量。针对电弧风洞气流环境特点,开展传统塞式量热计和新型同轴热电偶的对比测热试验,并采用数值模拟对两种热流传感器的传热特性进行了分析。在电弧风洞平板自由射流试验热流密度分布在0~1100 kW/m^(2)范围内,同轴热电偶的热流密度测试试验结果相对塞式量热计偏低10%~15%。数值模拟结果表明,塞式量热计本身结构热物性参数不匹配会导致热流密度测量数值偏高至少10%,而同轴热电偶测量数值偏高最大仅为2.19%,相对塞式量热计具备更高的测量精度。同时,电弧风洞中不同材质热流密度测试模型使用同轴热电偶进行测热试验时,需要在同轴热电偶同模型之间增加适当厚度的不锈钢套以满足传感器周围环境的热匹配。

摘要： 微通道换热器具有换热效率高,尺寸小等优点,在电子设备散热领域应用广泛.微通道换热器的内部结构会对其换热能力有很大影响.本文通过数值模拟方法对微通道换热器的结构进行了优化设计研究.本文研究了微通道换热器几何结构中的三个主要参数(微通道凸起的高度、宽度和间距),并对每一种几何参数进行了计算,根据CFD仿真计算后结果,得到了更好的微通道换热器的几何结构.在CFD计算中,采用了两相流模型,并设定发热面热流密度为400W/cm2,制冷剂为0°C纯水,流速2m/s.最终确定的最优构型为微通道凸起高度2.0mm,宽度0.20mm,间距0.15mm,可使发热面温度降低到36°C.

摘要： 随着节能减排法规日益严格,发动机缸内爆发压力越来越高,进而对发动机缸盖设计提出更高的要求.研究表明,利用沸腾换热可以极大提高缸盖高温区的换热效率.由于沸腾换热存在相变,气泡行为是影响沸腾换热的关键因素.本文搭建大通道沸腾换热试验台,用高速相机拍摄气泡从生产至消亡整个过程,并就单一热流密度下气泡行为进行分析.结果表明,相同工况下,气泡行为是规律性与随机性的统一.试验参数主要影响其规律性,而瞬时变化流场与温度场是造成其随机性的关键因素.

摘要： 两相流冷却在高性能计算冷却系统中应用前景广阔,而工质是循环冷却系统热量传输的载体,直接决定了系统的工作特性和能效高低.本文针对高性能计算系统冷却系统规模大,热流密度高,稳定性要求高等特点,根据系统自身特性,从临界热流密度、工作温度范围、液气密度比、等温性、成本、散热稳定性和热量循环特性等方面考察各种制冷工质,最终确定R134a和R236fa为现阶段最适合于高性能计算系统两相流散热系统的循环工质.

摘要： 通过对大容积纤维缠绕气瓶进行火烧试验,得到气瓶内介质热响应规律,并利用计算流体力学(CFD)方法,对气瓶火烧试验进行了数值仿真.为实现工业规模的数值模拟,尽量减少计算量,首先利用稳态燃烧模拟过程,得到气瓶外壁面热流密度分布;然后将其作为耦合边界条件映射到气瓶本体及内部介质瞬态传热模拟中;最终得到气瓶内部压力、温度在随时间的变化规律.结果表明,模拟结果与试验结果吻合良好,说明数值模拟方法可较准确地分析气瓶等压力容器火烧试验过程中容器内气体热响应规律,对今后压力容器的火烧试验开展、失效时间预测等有重要的参考价值,为压力容器安全评价提供了一定依据.

摘要： 评估纳米制冷剂在制冷系统中循环运行的稳定性,需要研究制冷剂沸腾冷凝交变过程中沉积在加热表面上的纳米颗粒的再悬浮特性.本文通过实验研究了无油工况下,纳米颗粒沉积层的沉积密度和热流密度对沉积纳米颗粒再悬浮特性的影响.结果表明,沉积纳米颗粒的再悬浮率随着沉积密度的增加先减小后增加;再悬浮率随着热流密度的增加而增加,在较高沉积密度的工况下热流密度的影响更显著.

摘要： 针对高超飞行器表面控制舵类型的突起物,分析了控制舵流动结构和气动加热特性,发展了一套能够对控制舵前缘和机体干扰区热流密度进行快速预测的工程方法.该方法在舵面前缘驻点线及前缘面上采用BECKWITH公式估算热流,在机体干扰区采用压力和热流的比拟关联式估算热流.预测结果表明,该方法能够对控制舵前缘及机体干扰区热流密度进行快速有效的预测,可为飞行器热防护的前期设计提供参考.

摘要： 针对离合器滑摩过程中摩擦副元件温度场和应力场分布,建立了摩擦热流密度与真实接触面积的动态滑摩过程分析模型,通过动态测温和静态比压试验验证了理论模型对接触比压分布研究的适用性.引入了摩擦副元件动态滑摩热弹形变系数Kα、静态不均匀接触系数Kδ和离合器接触比压扰动系数K.K值为接触比压最大值与名义平均接触比压之比,K值越大,配对摩擦副接触界面比压扰动越大,表明配对摩擦副接触特性越差,真实接触面积越小,离合器越可能出现局部高压与高温区.理论分析与试验结果表明:所研究的铜基粉末冶金摩擦材料与65Mn对偶钢片组成的配对摩擦副:在低、中摩擦热流密度时,真实接触面积为名义接触面积的40～60％;高摩擦热流密度时,真实接触面积约为名义接触面积20～40％;当达到或超过临界摩擦热流密度时,配对摩擦副真实接触面积仅为名义接触面积的10～15％.

摘要： 本文将HAMR磁头磁盘界面等效为一维半无限大多层介质模型,研究了其近场辐射换热规律.以并矢格林函数为基础,应用涨落耗散理论及散射矩阵法(S-矩阵法)等方法,对纳米级近场下热流密度进行计算,同时考虑非磁型与磁性、普通材料与超材料对换热的影响.研究结果表明,相较于传统远场换热,近场换热的换热量会增大数倍,磁性介质会促进换热.

摘要： 本文围绕一种装配式复合墙结构体系,使用软件模拟法及热流计法,对L型墙角热桥部位的二维温度场分布以及热桥的影响范围和影响程度进行了模拟和实测.模拟结果显示,该装配式复合墙结构体系中的热桥进行了合理的“断桥”处理,内表面温度高于室内露点温度,无结露风险;实测结果显示,该墙角热桥部位在水平方向的影响范围小于20cm,热桥影响范围较小.

摘要： 本文围绕一种装配式复合墙结构体系,使用软件模拟法及热流计法,对L型墙角热桥部位的二维温度场分布以及热桥的影响范围和影响程度进行了模拟和实测.模拟结果显示,该装配式复合墙结构体系中的热桥进行了合理的“断桥”处理,内表面温度高于室内露点温度,无结露风险;实测结果显示,该墙角热桥部位在水平方向的影响范围小于20cm,热桥影响范围较小.

摘要： 本发明涉及测量物体内部热流密度的热流密度探针以及测量方法。具体地，提供了一种用于热流密度测量的装置，包括：内部中空的不锈钢管，管的一端为封闭端，另一端为开口端，在不锈钢管的侧面上钻有多个小孔，将多个热电偶丝分别从多个小孔穿出，在热电偶丝的穿出部分焊接金属头，管内的封闭端用硅胶作为填充材料，与热电偶尾部相连接的各导线从不锈钢管的开口端分别引出，在不锈钢管内的非硅胶填充部分用氧化镁填充绝缘密封。

摘要： 一种高热流耦合环境下双探头热流计及其热流密度的测定方法，涉及热流测量技术领域。本发明解决了现有的热流计均无法同时测量对流热、纯辐射热流和总热流值的问题。它包括相邻设置在燃烧室内的两个探头，每个探头均包括第一冷套组件、第二冷套组件、紫铜芯体以及两根热电偶，所述第一冷套组件包括外壳、内套、第一进水管、第一出水管、分区隔板和若干折流板，外壳为桶状结构且外壳的桶底部开设有直通孔，内套包括由上到下依次同轴固接为一体且呈阶梯状分布的第一至第四圆柱段，且内套沿其中心轴向位置开设有阶梯通孔，外壳扣装在第四圆柱段上方，第一圆柱段穿装在直通孔内且第一圆柱段的顶面与外壳的桶底面位于同一水平面。

摘要： 本发明公开了一种耐高温金属平板热流计及热流密度测量方法，属于隔热材料热导率测试技术领域，解决了现有技术中现有的热传导式薄膜热流计无法在150°C以上使用的问题。本发明的耐高温金属平板热流计，包括实心金属板和成对设置的金属片，上表面金属片和下表面金属片沿实心金属板的厚度方向布置，实心金属板与金属片的材质不同。本发明的测量方法包括如下步骤：上表面金属片、下表面金属片和实心金属板构成温差热电偶，获取温差热电偶的电压差；计算得到温差热电偶的温度差；计算得到每对金属片对应区域内沿实心金属板厚度方向的热流密度。本发明的耐高温金属平板热流计及热流密度测量方法可用于热流密度的测量。

摘要： 本发明公开了一种动态实时测量固体火箭发动机内氧化铝热流密度的热流计，包括热流计，热流计包括同轴放置的柱状热沉铜和康铜片，康铜片的顶端同轴放置有用于降低康铜片表面高温热流的隔热陶瓷盘，隔热陶瓷盘、康铜片和热沉铜的外侧紧密包裹有氧化铍陶瓷外壳，并通过氧化铍陶瓷外壳将隔热陶瓷盘固定在康铜片的顶端，氧化铍陶瓷外壳还用于将一部分热流直接引向热沉铜基体，热沉铜内部沿其轴线方向开设有热沉铜孔，在热沉铜孔内靠近康铜片的位置处安装有用于测量热沉铜顶部温度的热电偶。以克服无法对固体火箭发动机内高温、高压、高热流条件下凝相颗粒冲刷或沉积热流密度测量的问题。

摘要： 本发明公开了一种快速响应非接触测量热流密度的热流计，包括多敏感面测头、热沉体、热沉体测温热电偶、数据采集装置、数据处理与显示装置，根据由于不同吸收率的两个相同材料，在受到相同强度辐射热流，它们的温度不一样，建立起辐射热流密度与两个敏感面之间温度差关系，同时还避免了系统误差，开发一种既可满足空间技术真空环境下使用，也可以在地面对流环境中使用，结构更简单，可持续工作，并可以串联形成热电堆，以增大温差热电势，减少测量中误差，的高精度瞬态辐射热流计。

摘要： 本发明涉及测量物体内部热流密度的热流密度探针以及测量方法。具体地，提供了一种用于热流密度测量的装置，包括：内部中空的不锈钢管，管的一端为封闭端，另一端为开口端，在不锈钢管的侧面上钻有多个小孔，将多个热电偶丝分别从多个小孔穿出，在热电偶丝的穿出部分焊接金属头，管内的封闭端用硅胶作为填充材料，与热电偶尾部相连接的各导线从不锈钢管的开口端分别引出，在不锈钢管内的非硅胶填充部分用氧化镁填充绝缘密封。

摘要： 一种高热流耦合环境下双探头热流计及其热流密度的测定方法，涉及热流测量技术领域。本发明解决了现有的热流计均无法同时测量对流热、纯辐射热流和总热流值的问题。它包括相邻设置在燃烧室内的两个探头，每个探头均包括第一冷套组件、第二冷套组件、紫铜芯体以及两根热电偶，所述第一冷套组件包括外壳、内套、第一进水管、第一出水管、分区隔板和若干折流板，外壳为桶状结构且外壳的桶底部开设有直通孔，内套包括由上到下依次同轴固接为一体且呈阶梯状分布的第一至第四圆柱段，且内套沿其中心轴向位置开设有阶梯通孔，外壳扣装在第四圆柱段上方，第一圆柱段穿装在直通孔内且第一圆柱段的顶面与外壳的桶底面位于同一水平面。

摘要： 本发明公开了一种热流密度比可控的加热流道，加热流道是由若干个电导率不同的材料制成的加热部围合成的孔道结构，孔道结构的两端开口，使加热流道对应于各电导率不同的加热部的若干侧壁表面具有不同的热流密度比。使加热流道的各侧壁表面按不同的比例发热，实现了加热流道各侧的热流密度比可控调节，从而准确模拟反应堆中的冷却剂流道或换热器通道的发热。

摘要： 本发明公开了一种耐高温金属平板热流计及热流密度测量方法，属于隔热材料热导率测试技术领域，解决了现有技术中现有的热传导式薄膜热流计无法在150°C以上使用的问题。本发明的耐高温金属平板热流计，包括实心金属板和成对设置的金属片，上表面金属片和下表面金属片沿实心金属板的厚度方向布置，实心金属板与金属片的材质不同。本发明的测量方法包括如下步骤：上表面金属片、下表面金属片和实心金属板构成温差热电偶，获取温差热电偶的电压差；计算得到温差热电偶的温度差；计算得到每对金属片对应区域内沿实心金属板厚度方向的热流密度。本发明的耐高温金属平板热流计及热流密度测量方法可用于热流密度的测量。

摘要： 本发明提供了一种真空低温环境下的高热流密度外热流模拟装置，包括：LED阵列机构、光束调整组件、红外灯阵列机构和固定支架(8)；LED阵列机构、光束调整组件和红外灯阵列机构安装在固定支架(8)上，固定支架(8)使用螺栓等固定在空间环境模拟室合适位置。本发明将高热流密度与高精度太阳辐射模拟集于一体、安装及调节灵活，应用方便，可以满足特殊航天器及部组件的空间环境模拟试验，具有降低航天器产品真空热试验成本、缩短研制周期的有益效果。