层流对流换热中的势容耗散极值与最小熵产 被引量：37

1

作者 吴晶 程新广 +1 位作者 孟继安 过增元 《工程热物理学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第1期100-102,共3页

在一定的约束条件下,存在一个最优的速度场,它能够使得温度场和速度场的协同程度最好,从而使得对流换热的整体传热性能达到最优。目前对传热效果的评价存在熵产最小化和势容耗散取得极值两种不同的准测。分别根据这两种优化准则,用变分... 在一定的约束条件下,存在一个最优的速度场,它能够使得温度场和速度场的协同程度最好,从而使得对流换热的整体传热性能达到最优。目前对传热效果的评价存在熵产最小化和势容耗散取得极值两种不同的准测。分别根据这两种优化准则,用变分方法推导了在粘性耗散一定的条件下,稳态无内热源的层流对流换热的场协同方程,并对方腔内对流换热问题进行了优化。数值计算结果表明,势容耗散取得极值时的换热效果优于熵产最小的结果,因此势容耗散极值原理更适合做为对流换热的优化准则。 展开更多

关键词 最小熵产 势容耗散极值 场协同方程 对流换热

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平流层浮空器的热数值分析 被引量：25

2

作者 徐向华 程雪涛 梁新刚 《清华大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第11期1848-1851,共4页

平流层浮空器的热问题对于其设计和运行控制都有很重要的影响。该文建立了单气囊的浮空器热分析模型,给出了辐射外热流的模型和计算方法,利用CFD软件对气囊的昼夜温度波动进行了数值模拟。模拟结果给出了气囊内部温度的波动幅度(算例中... 平流层浮空器的热问题对于其设计和运行控制都有很重要的影响。该文建立了单气囊的浮空器热分析模型,给出了辐射外热流的模型和计算方法,利用CFD软件对气囊的昼夜温度波动进行了数值模拟。模拟结果给出了气囊内部温度的波动幅度(算例中的内部气体昼夜温差约为44K)、蒙皮的温度分布以及内部的流动状态。结果表明:在平流层浮空器的热分析中可以不用求解浮空器内部自然对流,而将其作为固体导热问题来处理,因而为进一步的研究提供了一个更为简化的数值分析模型。 展开更多

关键词 浮空器 平流层 热分析 数值模拟

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通道构型对全热换热器性能的影响 被引量：13

3

作者 苏铭 闵敬春 《清华大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第8期1485-1488,共4页

薄膜式全热换热器的通道构型对其性能有重要影响,为改进全热换热器的性能以达到更好的节能效果,研究分析了几种通道结构的流动及热质传递特性,采用数值模拟方法对不同通道构型下全热换热器的性能进行了预测及比较分析。结果表明:正三角... 薄膜式全热换热器的通道构型对其性能有重要影响,为改进全热换热器的性能以达到更好的节能效果,研究分析了几种通道结构的流动及热质传递特性,采用数值模拟方法对不同通道构型下全热换热器的性能进行了预测及比较分析。结果表明:正三角形通道全热换热器各项性能指标均最差;对于矩形通道,随着长宽比的增加,显热效率、焓效率及全热交换量变化不大,而压降减小更迅速,导致换热器整体性能有所提高;近无限大平板通道全热换热器各项性能指标均为最佳。结论是通道支撑越少,全热换热器性能越好。 展开更多

关键词 全热换热器 通道形状 焓效率 全热交换量 压力降

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功率型发光二极管芯片的温度场与应力场 被引量：13

4

作者 于新刚 梁新刚 《清华大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第8期1380-1383,共4页

发光二极管(LED)的结点温度和应力分布对它的发光效率、可靠性和寿命有着至关重要的影响。为了优化器件的性能,该文利用有限元方法对功率型LED芯片在不同输入功率、基板材料、换热条件下的温度和热应力进行了模拟与分析。结果表明,目前... 发光二极管(LED)的结点温度和应力分布对它的发光效率、可靠性和寿命有着至关重要的影响。为了优化器件的性能,该文利用有限元方法对功率型LED芯片在不同输入功率、基板材料、换热条件下的温度和热应力进行了模拟与分析。结果表明,目前广泛应用的Sapphire基板效果不是很好,如果能减小晶格不匹配的影响,采用硅基板是较好的选择。当基板导热系数、换热系数大于一定值后,单纯的改进基板的导热系数或强化基板换热,对提高器件的性能已经没有明显的效果。 展开更多

关键词 温度场 发光二极管 热应力 导热系数

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炼镁还原罐内传热与化学反应的耦合特性 被引量：12

5

作者 杨康定 陈群 任建勋 《清华大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第5期755-758,共4页

为了综合分析还原罐内传热过程及化学反应过程对Pidgeon炼镁工艺中产镁速率和反应转换率的影响机理,建立了具有耦合特征的传热和反应动力学模型。利用该模型对炼镁过程进行了数值模拟,获得了还原罐内的温度和产镁速率的空间分布和时间分... 为了综合分析还原罐内传热过程及化学反应过程对Pidgeon炼镁工艺中产镁速率和反应转换率的影响机理,建立了具有耦合特征的传热和反应动力学模型。利用该模型对炼镁过程进行了数值模拟,获得了还原罐内的温度和产镁速率的空间分布和时间分布,并分析了罐外等效换热系数对上述结果的影响。结果表明:罐中心区域与罐壁处的温度及反应速率存在较大差值;球团的吸热反应特性及导热热阻是影响产镁速率和反应转换率的主要原因,而等效换热系数在达到一定数值后,对罐内的工作过程影响不大。 展开更多

关键词 传热 皮江法 炼镁还原罐 还原反应 耦合特性

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薄膜的传湿性能研究 被引量：10

6

作者 冯冬晖 张立志 +1 位作者 宋耀祖 闵敬春 《工程热物理学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第3期501-504,共4页

膜式全热交换器是新风节能型空调系统的重要部件.本文针对膜式全热交换器中的薄膜传湿性能进行了实验研究,在此基础上建立了二维对流扩散传质物理数学模型,并进行了数值模拟与分析,获得了温度、进口湿度、进口体积流量及工作室内下腔空... 膜式全热交换器是新风节能型空调系统的重要部件.本文针对膜式全热交换器中的薄膜传湿性能进行了实验研究,在此基础上建立了二维对流扩散传质物理数学模型,并进行了数值模拟与分析,获得了温度、进口湿度、进口体积流量及工作室内下腔空气层高度对出口湿度和湿交换率的影响规律。研究表明,薄膜可以拥有很高的传湿能力,它在全热交换器中的传湿性能优于纸质材料,有望在新风节能空调以及其他相关领域上获得广泛应用。 展开更多

关键词 薄膜 传湿 传湿阻力 实验测量 数值计算

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用Lagrange乘子法优化并联液体冷却网络系统 被引量：10

7

作者 程雪涛 徐向华 +1 位作者 任建勋 梁新刚 《清华大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第8期1359-1361,1367,共4页

对于并联网络液体冷却系统,现有的优化设计方法存在计算量大、不适应复杂系统的问题。为解决此问题,该文采用Lagrange乘子法求解各支路的最佳流量分配系数,在复杂系统中也能很快得到精确解。同时,该文还对系统的数学物理模型进行了讨论... 对于并联网络液体冷却系统,现有的优化设计方法存在计算量大、不适应复杂系统的问题。为解决此问题,该文采用Lagrange乘子法求解各支路的最佳流量分配系数,在复杂系统中也能很快得到精确解。同时,该文还对系统的数学物理模型进行了讨论,研究结果表明,模型中换热系数关联式的指数对计算结果的影响小于4%,数学物理模型是可靠的。该文还给出了分配系数与支路权重因子之间的近似关联式,并对其进行了分析和讨论。 展开更多

关键词 热网络 优化 并联 传热

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微肋管及强化微肋管换热和阻力实验研究 被引量：5

8

作者 李晓伟 孟继安 +1 位作者 陈泽敬 李志信 《工程热物理学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第5期817-819,共3页

实验研究了微肋管在过渡区及湍流区的换热及阻力性能,并针对微肋管在过渡区的换热强化较差的特点改进其结构。实验结果表明,改进后的微肋管在2300<Re<10000时比原微肋管强化换热提高120%,阻力增加70%～120%。

关键词 微肋管 单相对流 强化换热 实验研究

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通道内空气热磁对流的协同分析 被引量：7

9

作者 杨帆 任建勋 +1 位作者 杨昆仑 宋耀祖 《工程热物理学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第z2期89-92,共4页

为研究通道内空气热磁对流的流动规律,用数值模拟方法,研究了磁场作用下二维模型水平通道内的流动换热过程,获得了通道内的磁通密度分布和空气温度轴向分布,在此基础上,建立了一维通道内空气热磁对流的数学模型,就温度场和磁场的相对关... 为研究通道内空气热磁对流的流动规律,用数值模拟方法,研究了磁场作用下二维模型水平通道内的流动换热过程,获得了通道内的磁通密度分布和空气温度轴向分布,在此基础上,建立了一维通道内空气热磁对流的数学模型,就温度场和磁场的相对关系对水通道内热磁对流过程的影响进行了数值计算,获得了通道内不同温度场、磁场以及其不同相对位置下的通道空气流量,并讨论了磁极形状对空气流量及其变化的影响。 展开更多

关键词 热磁对流 通道 热磁协同

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并联换热系统中冷媒分配的优化分析 被引量：6

10

作者 程雪涛 徐向华 +1 位作者 任建勋 梁新刚 《工程热物理学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第12期2125-2127,共3页

为减小并联换热系统的质量,本文在一定的简化和假设之上,建立了其流动与传热的物理和数学模型;并以系统总换热面积最小为优化目标,通过对分配系数的变量转换,提出了一种可准确求解最佳分配系数的方法,并对计算结果进行了讨论,发现分配... 为减小并联换热系统的质量,本文在一定的简化和假设之上,建立了其流动与传热的物理和数学模型;并以系统总换热面积最小为优化目标,通过对分配系数的变量转换,提出了一种可准确求解最佳分配系数的方法,并对计算结果进行了讨论,发现分配系数的结果与势容耗散最大基本一致。根据计算结果,本文给出了支路较少时分配系数与换热支路效能之间的近似关联式。 展开更多

关键词 传热 热网络 优化 并联

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热质的运动与传递——微尺度导热中的热质动能效应 被引量：5

11

作者 曹炳阳 张清光 过增元 《工程热物理学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第2期274-276,共3页

基于热质(热量的当量动质量)的概念,通过建立和分析热质的运动方程得到了反映热质动能变化的稳态导热微分方程,表明:Fourier导热定律只有在热质的动能变化相对热质势能变化很小而可以忽略时才成立;在高热流密度和低温的情况下热质的动... 基于热质(热量的当量动质量)的概念,通过建立和分析热质的运动方程得到了反映热质动能变化的稳态导热微分方程,表明:Fourier导热定律只有在热质的动能变化相对热质势能变化很小而可以忽略时才成立;在高热流密度和低温的情况下热质的动能变化不可忽略,这种动能效应表现为热流密度和温度梯度不再成线性关系。动能效应也导致 Fourier导热定律不能通过热流和温度梯度准确地获得物体的导热系数,本文基于热质运动方程给出了导热系数动能效应的修正式。最后针对高热流密度和低温一维稳态导热进行了分子动力学模拟验证。 展开更多

关键词 热质 动能效应 导热系数 分子动力学

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3ω法测量纳米流体热导率 被引量：4

12

作者 王建立 朱建军 +1 位作者 宋辰兴 张兴 《化工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第S1期42-47,共6页

设计加工了可用于3ω法测量导电流体热导率的实验装置,推导了衬底/绝缘层/流体系统中加热器温度振荡量的表达式,进而研究了绝缘层对流体热导率测量结果的影响。结果表明,当加热器宽度远小于热渗透厚度时,加热器温度振荡量的实部随对数... 设计加工了可用于3ω法测量导电流体热导率的实验装置,推导了衬底/绝缘层/流体系统中加热器温度振荡量的表达式,进而研究了绝缘层对流体热导率测量结果的影响。结果表明,当加热器宽度远小于热渗透厚度时,加热器温度振荡量的实部随对数频率增加而线性减小,通过拟合对应的斜率可得流体和衬底材料的热导率之和;当绝缘层热无限薄时,绝缘层对流体热导率测量结果的影响可以忽略;纳米流体有效热导率随多壁碳纳米管浓度的变化关系与Hamilton-Crosser模型的理论预测结果吻合较好。 展开更多

关键词 3ω法 绝缘层 多壁碳纳米管 纳米流体 热导率

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室内空气流动过程的模型实验研究 被引量：2

13

作者 陈群 任建勋 +1 位作者 陈泽敬 宋耀祖 《清华大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第11期1933-1936,共4页

为了分析在不同的进风位置、射流方向以及进风温度条件下,房间壁温对室内空气流动的影响,在缩小模型实验的基础上,利用流动可视化和定量测量相结合的办法测量了不同工况下室内的空气流动形态、速度以及模型整体换热情况。结果表明:壁温... 为了分析在不同的进风位置、射流方向以及进风温度条件下,房间壁温对室内空气流动的影响,在缩小模型实验的基础上,利用流动可视化和定量测量相结合的办法测量了不同工况下室内的空气流动形态、速度以及模型整体换热情况。结果表明:壁温恒定时,进风温度的降低引起水平进风方式的自由射流区缩短;垂直进风方式下射流形成的涡的中心位置向壁面靠近;中间垂直进风方式下射流向左侧偏转;右侧垂直进风方式下射流向右侧壁面偏转;同时浮升力引起的自然对流作用增强,换热温差加大,提高了围护结构漏热量。 展开更多

关键词 空调通风 流动形态 实验 可视化

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球形粒子的近场辐射换热研究 被引量：4

14

作者 韩茂华 梁新刚 《工程热物理学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第1期107-109,共3页

近场辐射引起的能量交换可以比远场辐射高若干个数量级。本文计算了SiC和Cu两种球形颗粒的近场辐射换热,发现当颗粒间距非常小时,辐射换热会大大强化。颗粒直径、颗粒间距以及颗粒的介电常数是决定近场辐射换热大小的重要因素,而颗粒温... 近场辐射引起的能量交换可以比远场辐射高若干个数量级。本文计算了SiC和Cu两种球形颗粒的近场辐射换热,发现当颗粒间距非常小时,辐射换热会大大强化。颗粒直径、颗粒间距以及颗粒的介电常数是决定近场辐射换热大小的重要因素,而颗粒温度对近场辐射换热的影响较小。 展开更多

关键词 近场辐射 球形粒子 纳米流体

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聚风型风力机尾流的数值模拟研究 被引量：3

15

作者 刘洁 陈凯 张兴 《工程热物理学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第11期2140-2143,共4页

聚风罩能够显著提高风能利用效率,同时会对风力机的尾流产生影响,本文利用计算流体力学(CFD)方法模拟聚风罩附近及其尾流的流场,用体积力方法模拟风轮,研究聚风罩对风力机尾流的影响,计算结果表明:增加聚风罩使风力机的尾流区速度衰减增... 聚风罩能够显著提高风能利用效率,同时会对风力机的尾流产生影响,本文利用计算流体力学(CFD)方法模拟聚风罩附近及其尾流的流场,用体积力方法模拟风轮,研究聚风罩对风力机尾流的影响,计算结果表明:增加聚风罩使风力机的尾流区速度衰减增加,宽度略有减小.本文进一步改变风轮的推力系数.研究不同推力系数下尾流的变化.数值结果表明,改变推力系数影响近尾流,对远尾流没有影响. 展开更多

关键词 聚风罩 CFD 尾流 风力机

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Ni_3Al合金熔点与比热的分子动力学模拟 被引量：1

16

作者 杨弘 吕勇军 +1 位作者 陈民 过增元 《中国科学（G辑）》 CSCD 2007年第3期282-287,共6页

采用嵌入原子法对深过冷条件下Ni3Al合金的熔点和比热进行了分子动力学模拟．熔点的模拟分别采用三明治夹层结构法和NVE系综法，两种方法获得的熔点比较一致，但均略高于实验值，这可能是由于实验中熔点的测量受到普遍存在的表面熔化现... 采用嵌入原子法对深过冷条件下Ni3Al合金的熔点和比热进行了分子动力学模拟．熔点的模拟分别采用三明治夹层结构法和NVE系综法，两种方法获得的熔点比较一致，但均略高于实验值，这可能是由于实验中熔点的测量受到普遍存在的表面熔化现象影响的结果．模拟获得的比热在800-2000K范围内随着温度的升高缓慢线性减小． 展开更多

关键词 NI3AL合金 深过冷 熔点 比热

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飞秒激光热反射实验系统测量金属薄膜中的超快速热传递过程 被引量：3

17

作者 王海东 马维刚 +2 位作者 过增元 张兴 王玮 《工程热物理学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第3期465-468,共4页

飞秒激光热反射技术已经成为研究不同材料中超快速热传导过程的有效实验方法。实验中采用前表面加热、后表面探测的方法对不同厚度的Au薄膜进行了测量,通过比较表面电子温度可以得到超快速激光加热条件下Au薄膜材料中电子温度振荡的传... 飞秒激光热反射技术已经成为研究不同材料中超快速热传导过程的有效实验方法。实验中采用前表面加热、后表面探测的方法对不同厚度的Au薄膜进行了测量,通过比较表面电子温度可以得到超快速激光加热条件下Au薄膜材料中电子温度振荡的传递速度。结果表明瞬态条件下非平衡态电子是热量的主要载体,根据实验测量值拟合得到的能量传递速度接近于非平衡态电子气热扩散模型中的温度振荡传播速度。瞬态条件下电子气中热量传递规律的深入研究有利于高集成度微电子器件的热优化设计和飞秒激光精密加工技术的发展。 展开更多

关键词 飞秒激光热反射实验系统 纳米金属薄膜 双温度模型 非平衡热传导

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交叉缩放椭圆管冷压成形的数值模拟 被引量：3

18

作者 秦乐 孟继安 李志信 《工程力学》 EI CSCD 北大核心 2007年第2期172-177,共6页

对新型强化换热管——交叉缩放椭圆管的冷压成形过程进行了有限元数值模拟。计算了成形后交叉缩放椭圆管的残余应力分布并比较了三个典型截面上的残余应力状况。分析了模具过渡段倾斜角对成形的影响。结果表明残余应力最大值出现在换热... 对新型强化换热管——交叉缩放椭圆管的冷压成形过程进行了有限元数值模拟。计算了成形后交叉缩放椭圆管的残余应力分布并比较了三个典型截面上的残余应力状况。分析了模具过渡段倾斜角对成形的影响。结果表明残余应力最大值出现在换热管过渡段的内壁面;模具过渡段倾斜角较小时将使换热管表面的残余应力显著增大。分析结果有利于加工过程中控制参数的合理选择。综合考虑交叉缩放椭圆管的换热性能和加工后的残余应力状况,给出了模具过渡段倾斜角的参考值。 展开更多

关键词 成形 应力 数值模拟 交叉缩放椭圆管 强化换热管

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微热控百叶窗驱动器的分析与模拟 被引量：3

19

作者 万凯 任建勋 过增元 《工程热物理学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第1期125-127,共3页

提出一种适合微小卫星的微热控百叶窗驱动器,利用热电制冷片作为温控装置,利用高膨胀系数的金属作为活动部件,实现热控百叶窗的开合。建立了该驱动器的一维和二维物理数学模型,并利用有限元软件ANSYS对其工作过程进行了数值模拟。获得... 提出一种适合微小卫星的微热控百叶窗驱动器,利用热电制冷片作为温控装置,利用高膨胀系数的金属作为活动部件,实现热控百叶窗的开合。建立了该驱动器的一维和二维物理数学模型,并利用有限元软件ANSYS对其工作过程进行了数值模拟。获得了其基本的性能特性。研究结果表明,与直接电加热双金属驱动元件相比,不同输入功率下,该新型驱动器的变形量分别为双金属的2．5-10倍,同时动作频率约为双金属的20倍左右。 展开更多

关键词 热电制冷片 热控百叶窗 珀尔帖效应

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风电场微观选址软件的应用 被引量：2

20

作者 宋梦譞 何仲阳 +1 位作者 陈凯 张兴 《工程热物理学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第7期1299-1302,共4页

本文介绍了本研究小组开发的风电场微观选址软件及其在日本大槌地区风电场设计中的应用。文中介绍了本软件中采用的数值方法,包括复杂地形上大气流动的数值计算,以及本研究小组开发的用于快速计算风力机尾流效应的虚拟粒子模型和优化风... 本文介绍了本研究小组开发的风电场微观选址软件及其在日本大槌地区风电场设计中的应用。文中介绍了本软件中采用的数值方法,包括复杂地形上大气流动的数值计算,以及本研究小组开发的用于快速计算风力机尾流效应的虚拟粒子模型和优化风力机布局的仿生方法。计算结果表明,该方法能够在复杂地形上生成优化的风力机布局,有效地降低风力机之间的相互影响,所得到的日本大槌的风电场布局方案能够有效地满足当地住宅区的能耗需求。 展开更多

关键词 风力发电 微观选址 尾流模型

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