瞬态传热

摘要： 加温是某些航空发动机在高寒环境下实现起动的主要手段,为探究高寒环境下某航空发动机低温起动前的加温温升变化规律,以某航空发动机为研究对象,通过建立发动机三维模型,并利用前处理软件对三维模型进行网格划分,在确定初始条件和边界条件下,利用TAITherm软件对航空发动机加温传热仿真模型进行数值计算,得到了加温传热的温度场,并获得温升曲线。通过对比分析该航空发动机加温试验实测结果,验证加温传热仿真模型的准确性,为后续航空发动机在不同工况条件下的加温方案设计提供了一定的参考依据。

摘要： 碳纤维增强复合材料(CFRP)具有优异的力学性能,是制备轻质火箭弹/导弹发射筒等发射单元的潜力材料.对于热发射,喷管排出的燃气射流直接冲击发射单元,其产生的高温高压瞬时载荷严重影响发射单元的安全性和重复利用率.为此,该文进行燃气射流冲击实验,获取CFRP的冲蚀情况和微观形貌.同时,针对冲击流场开展热/流/固数值模拟,获取冲击区域的压强和温度分布,以及CFRP板的传热受力情况.结果表明,燃气射流冲击CFRP后会形成四个明显的分区:高温烧蚀区、高温过渡区、低温冲蚀区、低温冲刷区.每个区域的烧蚀情况、粗糙度、传热梯度不同,且会产生残余翘曲热变形.因此,CFRP受燃气射流冲击后其表面质量很差、残余热变形明显,故不满足发射单元的热冲击重复使用.

摘要： 静盘内外侧快速传热对涡旋压缩机的工作性能至关重要.通过分析涡旋压缩机的结构,获得压缩热传递的主要途径.设计弧形和直形2种不同结构的散热翅片,选用铸铁、铸铝2种材料,建立涡旋压缩机静盘的三维模型.运用有限元方法进行静盘内外侧瞬态传热的数值计算,获得内外侧传热过程中由瞬态到稳态的规律.以达到稳态传热时间为依据,确定静盘的材料和散热翅片结构,以实现快速瞬态传热.研究表明:铸铝材料、弧形翅片结构的静盘瞬态传热性能更优,能够实现静盘内外侧的快速传热.研究结果为涡旋压缩机的强化传热提供技术参考.

摘要： 现代机载设备有在严酷的高温低气压环境下短时间工作的要求.此时,设备的温度并未达到稳态,故需要在时域上对设备进行瞬态的热分析.论文以一个改进研制的功放设备为例,按照平台要求的高温低气压试验条件对其进行了瞬态仿真,并在不增加结构总尺寸的前提下对其散热结构进行了瞬态传热状态的优化分析和优化设计.论文提出了"瞬态传热速度"的概念,可以应用于设备瞬态传热的状态分析.论文也可以为类似的电子设备改型和自然散热机箱设计提供参考.

摘要： BOG压缩机是LNG接收站的关键设备之一,保证其安全运行十分重要。由于进气温度低,其活塞承受宽幅温度变化。通过建立活塞传热模型和力学模型,分析了BOG压缩机预冷启动及运行工况下活塞的温度和应力变化。研究表明:启动过程和运行中活塞温度分布不均匀,中间毂部温度高于端面温度。温差造成活塞在加强筋与端面连接处产生较大的应力。改进活塞结构后最大应力从426.4 MPa降低至256.95 MPa,应力分布情况得到了改善。

摘要： 设计了一种具有侧面通风孔和表面通风孔的危险品运输车刹车盘机构,建立了其三维瞬态传热模型.利用有限元方法对模型进行了求解,分析了刹车盘与刹车片接触面以及表面各点温度随时间变化的情况,分析了接触面产热情况和刹车盘外表面散热情况,比较了刹车盘通风孔对刹车盘表面温度变化以及产热散热情况的影响.发现在刹车盘设计通风孔之后接触面中心温度降低40°C,同时散热速度增快.设计的通风孔刹车盘结构有利于其质量的减小,加快了制动时热量与外界的交换.分析方法和结果可为刹车盘开通风孔设计时关键参数选取提供一定的依据.

摘要： 采用复合纱拉挤方法制备连续玻璃纤维/聚丙烯(GF/PP)热塑性复合材料,研究了复合纱拉挤成型过程中模具温度及拉挤速度对GF/PP复合材料截面中心温度的影响.以傅里叶定律为理论基础,分析了拉挤过程中模腔内的瞬态传热过程;建立了工艺参数矩阵,通过有限元数值计算,预测了不同模具温度、拉挤速度下GF/PP复合材料截面中心的温度变化,优选了工艺参数组合.通过实验制备不同温度、不同拉挤速度的GF/PP复合材料,并进行弯曲模量测试及截面形貌观察.结果 表明:在GF/PP复合纱拉挤过程中,拉挤速度不宜超过350 mm/min,模具熔融区温度设定应高于180°C;GF/PP复合材料在150°C-230°C-50°C成型温度、100 mm/min拉挤速度的工艺参数设定下获得最优的制品力学性能;在设定拉挤参数时,拉挤速度相较于熔融区温度更重要.

摘要： 三相同轴超导电缆具有结构更加紧凑、节约带材用量、漏磁场小等诸多优点,是目前配电网应用的热点.通过对三相同轴超导电缆主要参数进行合理设计,提出在各相导体层并联铜稳定层的思路,并利用二维计算的传热分析,通过MATLAB数值计算与COMSOL建模进行联合仿真,模拟电缆瞬态热特性,分析得出了三相同轴超导电缆各导体层等效电阻的变化规律以及超导电缆各层的温度分布和故障下导体层与铜稳定层的分流情况,目的是研究在故障期间温度升高是否会导致电缆永久损坏.结果 表明,加入铜稳定层后,在短时故障电流情况下,超导电缆失超,导体层失超电阻瞬间增大并随导体层电流动态变化.故障电流大部分通过铜稳定层进行流通,只有较小的一部分通过超导层,从而抑制电缆整体温度的升高,确保在保护装置动作时间内,超导带材不因温度过高损坏,因此电缆本身必须能够短时承受故障大电流.

摘要： 民用飞机适航条款要求在预定运行的环境条件下风挡不应结冰或结雾,防止影响机组人员的视界.因此应确保在整个飞行过程中风挡具有足够的热量以使其外表面高于冰点,内表面不低于座舱露点温度.以适航条款为基础对风挡加温系统的设计要求进行阐述,分析影响系统设计的主要因素,包括加温方式的选择、防冰热载荷的计算和加温控制规律的确定等;利用LMS.AMESim软件建立风挡瞬态传热模型,计算某型飞机风挡在不同控制规律下其表面温度和加热功率的变化.结果表明:全功率加温式控制方式下风挡升温速率快,能将玻璃始终保持在一个较高温度,有利于系统的防冰除雾性能;占空比式加温控制方式可大幅降低对玻璃的热冲击,但由于其加热功率波动非常频繁,会对上游供电设备造成较大影响.

摘要： 为了研究自动武器身管在不同射速条件下的熔化烧蚀状况,利用有限元的方法,用Abaqus软件建立身管的瞬态传热模型.基于传热学的理论,在射速分别为300发/min、400发/min以及600发/min状态下对身管的对流传热进行模拟仿真,得到身管内壁表面在发射过程时的温度.然后建立身管烧蚀模型,再根据所建立的烧蚀模型计算出身管内壁烧蚀的厚度.对比在不同射速下身管的烧蚀情况,得出身管内壁的烧蚀规律.上述研究为合理安排射速以及身管寿命预测提供了有益的参考.

摘要： 随着芯片主频不断增高，其发热功率不断增大。针对专用于芯片冷却的微型换热器，建立三维有限元仿真模型，分析芯片发热量按指数型和周期型变化情况下的瞬态传热过程。根据计算所得的换热器温度场和热应力分布，比较纯铜和氮化硅复合材料两种材质对换热器性能的影响。研究表明，铜换热器凭借优良的导热性，稳态工况下性能优于氮氧化硅换热器。但瞬态分析显示，复合材料在结构强度方面的优势使得该类换热器更适合长期稳定工作在热负荷波动较大的环境中，很具吸引力。本文工作对于微型换热器进一步研发具有参考价值。

摘要： 有限球方法（The Method of Finite Spheres，MFS）作为一种无网格方法具有影响域小、影响域尺寸容易选取、精度高以及本质边界条件容易施加等优点。本文将无网格有限球方法推广到瞬态传热问题的求解，建立了基于有限球方法的瞬态热传导离散方程，其中空间离散采用Bubnov-Galerkin形式的加权余量法，时间离散采用Crank-Nicholson隐式格式；提出了修正的本质边界条件施加方法，提高了计算稳定性。对一维和二维瞬态传热问题进行数值分析，分别采用均匀节点和非均匀节点分布进行求解，通过和精确解对比，研究了本文方法的精度和稳定性。

摘要： 模拟汽车乘员舱内瞬态传热时,3种传热模式“热传导”、“热对流”和“热辐射”影响整个系统的传热行为.这3种传热模式中,热对流的数值模拟成本最高,因为瞬态三维流场的数值模拟通常需要通过有限体积法(CFD)对Navier-Stokes方程进行离散化.为了缩短传热仿真模型的计算时间,整个过程计算时间优化的最大潜能在于对流动所诱导的参数进行适当建模.在本研究中,这些流动诱导参数包括局部传热系数(HTC)、离开乘员舱空气的温度差和加权函数,描述了乘员舱内空气在12个特定区域中能量的比例分布.通过这种方法,每个区域内的温度独立变化可以被预测.为实现给乘员舱内局部瞬态热行为提供快速模拟计算模型的目标,需要对这些参数进行建模,从而不必对每种瞬态模拟情况都通过显式CFD方法来求解.本研究中所采用的方法基于线性时不变(LTI)系统,并对不同的可能实现的方法进行了讨论.该模拟方法的潜能是通过用该方法所得到的对某瞬态情况的参数预测结果与瞬态三维CFD计算得到的结果进行比较来估计.结果表明:使用LTI系统建模方法能够为流体诱导参数提供精确的瞬态预测,与CFD方法相比该方法所需的计算量更小.

摘要： 基于傅里叶导热定律和有限元方法,针对红外无损检测的瞬态传热过程中的试件温度场变化进行了公式推导,开发了有限元数值模拟程序.通过计算含缺陷二维平板模型受脉冲热源激励后温度场的时间变化,并与ANSYS软件计算结果对比,验证了数值模拟方法和程序的正确性.基于所开发的程序,研究了红外检测信息参数—表面温差分布及其与缺陷深度与大小的相关性,为后期红外无损检测实验提供了理论基础.

摘要： 本文针对带有局部多孔壁面的典型缝隙-腔体固体结构，运用"半解耦"流、固耦合近似计算方法，对其在高速流场中长时间非稳态过程进行了数值模拟。经过与相关测试数据进行对比，验证了程序可靠性后，进一步分析了在整个长时间非稳态过程中，该固体结构的流动、传热特征，总结了在非稳态过程中初始和中、后阶段，多孔材料等效热流对缝隙壁面加热作用，研究了有、无多孔材料填充两种情况下缝隙壁面热流分布形态差异，探讨了多孔材料对高速流场边界层热气流侵入固体结构局部多孔壁面、缝隙和腔体过程的影响。

摘要： 为真实模拟超高速转子的工作性能,必须对涡轮叶片进行流体-热-结构耦合分析。将有限元软件中提供的流固耦合仿真技术应用到涡轮叶片瞬态传热计算中,利用ANSYSCFX建立了涡轮叶片与高温燃气的流固耦合传热模型,该模型既包括了固体与固体之间的接触传热,也包括了流体与固体之间的耦合传热。以某涡轮转子为例进行了流-固-热耦合分析仿真计算,获得叶片的瞬态温度场分布和热应力。在此基础上结合整个涡轮叶片的实际工作状况对其模拟结果进行定性分析,验证其分析方法的可行性,为实际涡轮叶片设计优化提供了理论依据,有助于叶片加工工艺方法的改进,其分析方法对类似问题的处理也很有借鉴意义。

摘要： 针对高超声速飞行器外流场与热防护层固体非定常导热之间的“流固热耦合”问题，采用松耦合方法进行计算分析，验证了松耦合方法在工程应用中的有效性，为热防护层热计算和结构设计提供了参考。除了外热流计算以外，重点对热防护层瞬态导热进行分析，得到如下结论：不能仅靠增加热防护层厚度来改善防热效果，要考虑诸如重量、体积等因素的综合作用；另一方面，采用松耦合模型，按两种温度边界条件进行计算，最终内壁面温度相差不超过1K，实际计算中可以直接选择某一时段前一状态点的外壁面温度作为该时段导热计算的边界条件。

摘要： 本文解释了傅立叶定律及其解的物理意义,分析指出了其不适用于固体推进剂点火瞬态过程的传热分析,同时提出了应用修正的傅立叶定律分析这一问题的观点,从理论上推导出了瞬态传热模型,给出了求解方法和初边界条件.

摘要： 采用MFX方法建立了主动冷却通道三维热流固耦合数值计算模型，通过定义流固界面进行载荷传递作为相应的边界条件，分析中考虑了碳氢燃料及镍基合金材料热物理性质随温度的变化，求解获得了流场与结构的温度场以及结构的应力场。并比较了三种不同构型冷却通道的传热性能和结构响应。研究表明，冷却通道内壁面存在显著的应力集中，对焊接强度造成影响；半圆截面通道的传热性能最差，应力集中也最显著；当入口流速从5m/s降为2m/s时，冷却液流量减少减弱了冷却效果。

摘要： 采用MFX方法建立了主动冷却通道三维热流固耦合数值计算模型，通过定义流固界面进行载荷传递作为相应的边界条件，分析中考虑了碳氢燃料及镍基合金材料热物理性质随温度的变化，求解获得了流场与结构的温度场以及结构的应力场。并比较了三种不同构型冷却通道的传热性能和结构响应。研究表明，冷却通道内壁面存在显著的应力集中，对焊接强度造成影响；半圆截面通道的传热性能最差，应力集中也最显著；当入口流速从5m/s降为2m/s时，冷却液流量减少减弱了冷却效果。

摘要： 本发明公开了一种基于热色液晶的冷凝传热瞬态测量装置及方法，属于冷凝实验测量领域。所述测量装置包括环境腔体，传热测量模块和数据采集系统，其中环境腔体提供稳定、可视化的蒸汽冷凝环境，传热测量模块用于实现冷凝传热的瞬态非介入式测量，包括测试表面、背热色液晶涂层、侧热色液晶涂层、透明导冷块、透明水冷板、透明隔热层和冷却水隔热层；数据采集用于图像、数据的采集、记录与分析。本装置通过冷凝过程中热色液晶涂层的显色变化来获得透明导冷块和测试表面的瞬态温度分布，进而计算冷凝热流密度和过冷度，可以对不同工况、不同特性表面上的平均或局部冷凝传热的瞬态特性进行定量分析与可视化。

摘要： 一种基于瞬态技术的板翅式换热器传热流动性能数值模拟方法，先选择板翅式换热器的翅片型式和参数，然后在fluent软件中建立简单数学模型，再建立入口、出口、固体外壁面和流固特性的边界条件，根据所需要的雷诺数设置最初流过翅片空气的初始条件，并设置求解器的具体参数；在定温下计算初始速度场和温度场，对入口空气加载一个随时间变化的入口温度，设定计算时长，整个过程记录并保存出口温度、换热量、压差的参数随时间的变化情况，重复得到传热因子和摩擦因子随着雷诺数的变化关系，本发明能够在不进行实验的情况下，利用单股流体与换热器本身的传热过程来获得换热器的传热与流动特性，让瞬态测试方法良好的应用板翅式换热器的性能研究与预测。

摘要： 本发明公开了一种基于热色液晶的冷凝传热瞬态测量装置及方法，属于冷凝实验测量领域。所述测量装置包括环境腔体，传热测量模块和数据采集系统，其中环境腔体提供稳定、可视化的蒸汽冷凝环境；传热测量模块用于实现冷凝传热的瞬态非介入式测量，包括测试表面、背热色液晶涂层、侧热色液晶涂层、透明导冷块、透明水冷板、透明隔热层和冷却水隔热层；数据采集用于图像、数据的采集、记录与分析。本装置通过冷凝过程中热色液晶涂层的显色变化来获得透明导冷块和测试表面的瞬态温度分布，进而计算冷凝热流密度和过冷度，可以对不同工况、不同特性表面上的平均或局部冷凝传热的瞬态特性进行定量分析与可视化。

摘要： 本发明提供了一种热沉推力室瞬态传热计算方法和系统，包括：获取目标热沉推力室的初始热力学参数；基于初始热力学参数，对目标热沉推力室的燃气侧壁面温度进行迭代计算，得到目标燃气侧壁面温度；基于目标燃气侧壁面温度，得到目标热沉推力室的瞬态温度和热流密度。本发明缓解了现有技术中存在的缺乏关于液氧/甲烷发动机热沉推力室瞬态传热计算方法的技术问题。

摘要： 本发明公开一种瞬态传热显微镜，包括提供待测样品微区温度变化信号的温敏纳米探针、向待测样品提供热扰动的纳秒脉冲激光系统、对温敏纳米探针进行显微观察的暗场显微镜系统、进行图像信息采集处理的成像系统和提供延迟触发信号的延迟发生器系统，延迟发生器系统分别与成像系统及纳秒脉冲激光系统相连。本发明还公开了使用瞬态传热显微镜进行微区热测量的方法。本发明使用纳秒脉冲激光对待测样品进行加热，然后通过延迟发生器系统产生的延迟触发信号来控制暗场显微镜系统和成像系统采集温敏纳米探针在冷却过程中不同时刻的散射图像，最终可获得温敏纳米探针的冷却曲线进而得到温敏纳米探针周围液体介质的传热系数。

摘要： 本发明公开了一种建筑围护结构内表面瞬态传热系数测定仪，包括：支撑框架，所述支撑框架的一端边上设置有风速测试仪与热辐射仪；于所述支撑框架之间设置有多根横条，所述横条与设置所述风速测试仪及所述热辐射仪的端边平行，每一所述横条上均分别设置有温度传感器，所述风速测试仪、所述热辐射仪与所述温度传感器均与一处理器电信号连接。该测试仪结构简单，易于使用，能够准确的测定墙体内表面换热的实际数据，为绿色节能建筑能效评估提供准确依据。

摘要： 本发明提供一种基于瞬态传热理论测量高温石英熔融炉温度的装置及方法，在石英熔融炉中布置三支K型热电偶；其中，所述石英熔融炉包括圆形的石墨套筒，石墨套筒上包裹有氮化硼层，氮化硼层上包裹有氧化镁层；所述三支K型热电偶位于石英熔融炉同一水平面内，且以石墨套筒的轴线为准沿着石英熔融炉的半径方向依次分布；所述三支K型热电偶通过导线和信号处理设备分别与计算机连接；所述计算机根据三支K型热电偶测量的温度计算获得炉心石英的温度。本发明通过若干支耐温极限约为1200°C的K型热电偶，间接测量石英熔融炉内部高温，测量精度高、成本低。

摘要： 本发明提供了一种热沉推力室瞬态传热计算方法和系统，包括：获取目标热沉推力室的初始热力学参数；基于初始热力学参数，对目标热沉推力室的燃气侧壁面温度进行迭代计算，得到目标燃气侧壁面温度；基于目标燃气侧壁面温度，得到目标热沉推力室的瞬态温度和热流密度。本发明缓解了现有技术中存在的缺乏关于液氧/甲烷发动机热沉推力室瞬态传热计算方法的技术问题。

摘要： 一种基于三维瞬态传热机理的核电站稳压器电加热元件布置方法，首先对稳压器进行合理的三维建模并进行网格划分，然后基于CFD方法，使用RKE模型结合VOF多相流传热模型对正波动时稳压器内冷热流体的混合现象进行数值模拟，最后对数值模拟的结果进行时均无量纲和均方根无量纲处理用来表征混合过程中速度和温度的平均值及波动情况，通过分析速度、温度的波动强度得到稳压器下封头内电加热元件合理布置的精确范围，本发明从数值模拟的角度对稳压器波入过程中冷却剂的流动特性与传热特性进行分析，得到稳压器下封头内电加热元件合理布置的精确范围，为实际工程中电加热元件的布置优化提供参考。

摘要： 本发明公开一种瞬态传热显微镜，包括提供待测样品微区温度变化信号的温敏纳米探针、向待测样品提供热扰动的纳秒脉冲激光系统、对温敏纳米探针进行显微观察的暗场显微镜系统、进行图像信息采集处理的成像系统和提供延迟触发信号的延迟发生器系统，延迟发生器系统分别与成像系统及纳秒脉冲激光系统相连。本发明还公开了使用瞬态传热显微镜进行微区热测量的方法。本发明使用纳秒脉冲激光对待测样品进行加热，然后通过延迟发生器系统产生的延迟触发信号来控制暗场显微镜系统和成像系统采集温敏纳米探针在冷却过程中不同时刻的散射图像，最终可获得温敏纳米探针的冷却曲线进而得到温敏纳米探针周围液体介质的传热系数。