基于状态空间法的大型气候环境实验室热负荷仿真模型

目的建立可用于大型气候环境实验室初期设计热负荷计算的方法和模型,对实验室的热负荷进行计算,为制冷系统选型提供依据。方法通过分析实验室的组成结构和热负荷来源,基于状态空间法建立各部分的热负荷计算方法,在Simulink中搭建以制冷量为输入参数的实验室热负荷计算仿真模型,对实验室空载降温过程进行仿真。结果该仿真模型可以快速对实验室热负荷进行计算,并且可以方便地增减热负荷模块,实验室在降温过程中热负荷达3500 k W以上,地板结构的热负荷占到了总热负荷50%以上。结论热负荷计算结果可应用于空调系统和制冷系统的设计和选型,以及控制策略的优化。     

不锈钢板式热沉传热特性的实验与模拟研究

目的 研究流量、胀高及焊点排布方式对不锈钢板式热沉传热特性的影响。方法 搭建实验平台,加工出结构参数不同的板式热沉实验件,同时采用静力隐式算法建立相应的几何模型,通过实验与数值模拟相结合的方法,研究流量、胀高和焊点排布方式的变化对板式热沉热阻的影响规律,并分析热沉流道内部流场状态。结果 首先计算了6个工况下的热阻,发现实际换热量为540 W时,数值模拟与实验结果的最大相对误差不大于25%。然后分析了误差来源,最后得到了热沉全流道速度场与温度场的分布情况。结论 实验与模拟结果有较好的符合程度,证明了数值模拟方法的可靠性。在换热量相同时,板式热沉的热阻随流量与胀高的增大而减小,焊点为菱形排布的热沉传热性能相对更好。板式热沉内部的流场具有周期性,焊点使流体扰动增强,并形成射流和旋涡,起到了强化传热的效果。     

基于双热阻模型的典型芯片封装热分析及评估方法

目的研究基于双热阻模型的芯片封装热分析及评估方法,并对比分析芯片封装不同建模方式对热分析结果的影响。方法采用双热阻模型建立某ECU产品的芯片封装模型,并与"集总参数法"建模法的计算结果进行对比分析与评价。根据案例中典型的实测环境(试验箱),建立等效环境模型,并进行对比分析。结果采用双热阻模型建模的器件热仿真结果更精确,且能较好地反映芯片封装的实际热分布,从而便于发现芯片散热措施的热设计缺陷。集总参数法在应用与芯片封装建模分析时,计算误差相对较大,且无法准确表现芯片的实际散热情况。另一方面,是否建立实测环境的等效模型对计算结果影响较大。结论双热阻模型能较好地适用于芯片封装简化建模,在应用于封装芯片热分析时具有更高的精确度,且参数获取难度不大,具备较大的工程应用价值。     

考虑参数随机性的焊点热疲劳失效分析

目的研究电子产品焊点几何参数的随机性对焊点热疲劳寿命的影响。方法基于Coffin-Masson的修正式Engelmaier模型,建立考虑多参数随机性的引线型封装的焊点热疲劳寿命评估模型,并利用蒙特卡罗法对该模型的精确度进行验证。以SMT鸥翼型(gull-wing)TSOP062封装为例,将焊点几何参数的随机性对热疲劳寿命的影响进行量化分析。结果影响焊点寿命的几何参数离散系数越大,焊点疲劳寿命越小,随机变量越多,焊点热疲劳寿命下降的越明显,焊点高度是影响元器件热疲劳寿命的敏感参数。结论该方法在已知小批次产品的参数波动信息的情况下,能预测整批次产品的热疲劳寿命,极大地减少试验时间和成本,提高电子产品及装备的可靠性。     

基于替代模型的非点源污染模拟不确定性分析——以石头口门水库汇水流域为例

为分析机理模型参数不确定性对非点源污染模拟结果的影响,以石头口门水库汇水流域为研究区,选择采用SWAT模型对研究区非点源污染进行模拟,并应用蒙特卡罗(Monte Carlo)方法对非点源污染机理模拟模型参数进行不确定性分析.但蒙特卡罗方法需要大量的取样并多次运行模拟模型,若直接调用SWAT模型,耗费的时间和资源较多.为降低计算负荷,应用克里格方法建立研究区非点源污染机理模型的替代模型,而实现蒙特卡罗模拟.结果表明:采用克里格方法建立研究区非点源污染SWAT模型的替代模型,不仅可以大幅减小计算负荷,还可以保持较好的精度;在置信水平为90%时,氨氮负荷输出和总磷负荷输出的区间范围分别为0.98×10~3~1.67×10~3t/a,0.29×10~3~0.84×103~t/a;相比于非点源总磷的输出结果,非点源氨氮输出结果的不确定性较大.     

冲压发动机热结构振动环境预示研究

目的研究脉动压力作用下冲压发动机燃烧室热结构振动环境预示方法。方法建立发动机结构的力学模型,同时开展相应的常温和热模态试验,对有限元模型进行对比、修正,以最终得到的力学模型为基础,分段对发动机结构施加脉动压力,完成冲压发动机脉动压力作用下热振动响应计算,并与试验结果进行对比分析。结果预示结果与试验结果基本相符,验证了所采用的冲压发动机振动响应分析方法和技术途径的可行性和正确性。结论这种热-结构分析方法可用于冲压发动机振动环境预示,同时也可用于优化发动机结构设计,对飞行器研制初期环境预示及结构设计工作具有重要的工程应用价值。     

布置压电阵列元件薄壁结构的振动控制技术研究

目的形成布置压电阵列元件薄壁结构的建模方法,通过时域仿真验证控制效果。方法通过有限元软件建立了布置压电阵列元件薄壁结构的动力学模型,采用ANSYS APDL参数化语言编写程序,自动生成带有压电阵列分流电路的薄壁结构有限元模型,并开展了动力学仿真研究。结果实现了连接分流电路的周期压电结构时域仿真,验证了压电阵列分流阻尼技术在薄壁结构振动控制中的有效性。结论所形成的布置压电阵列元件薄壁结构的建模和仿真方法,可为航空薄壁结构的振动控制提供技术支持。     

高温环境下薄壁结构声疲劳失效验证技术研究

目的针对高温环境下薄壁结构声疲劳失效问题,研究分析薄壁结构在高温环境下的声疲劳失效特征,验证薄壁结构热声响应计算方法与疲劳寿命预估模型的有效性。方法较系统地阐述高温环境下薄壁结构声疲劳失效试验验证技术,重点总结热声疲劳试验环境建立与加载、高温环境下噪声测试、高温环境下动态响应测试和疲劳破坏寿命测试方法,并通过具体案例说明工程中试验验证方法的有效性。结果试验件在仿真计算与试验中的破坏位置一致,响应频率吻合较好,应力水平一致,疲劳寿命量级相当。结论薄壁结构热声响应计算方法与疲劳寿命预估模型的有效性高。     

蜂窝流道热沉强化传热数值模拟

热沉是模拟太空深冷环境的核心部件。为提高空间深冷环境的模拟效果,更好地满足型号试验需求,设计了一种蜂窝流道热沉。利用流体力学理论和有限元方法对蜂窝热沉内部流体的流动和强化传热进行数值模拟,分析流道结构参数对流体流动和换热的影响,确定最优的流道结构参数。结果表明,同等条件下蜂窝热沉表面温度低于管板式热沉5 K左右,温度均匀性可达到±2 K;流道深度和间距是影响流体在热沉中流动与传热的重要因素,合理选择流道结构参数可以提高热沉的换热性能;需要综合考虑传热和阻力问题来确定最优的流道结构参数,最优的蜂窝热沉流道间距为75 mm,深度为10 mm。     

核电材料辐照损伤的多尺度高通量计算模拟

反应堆压力容器用钢等核电材料在持续服役中,由于中子辐照造成其内部缺陷不断累积,致使材料组织结构损伤、性能劣化,对核电安全运行形成潜在威胁。多尺度计算模拟是探索辐照缺陷演化机理的有效手段,结合等效缺陷结构理论,有望实现核电材料服役行为的高效评价与预测。文中综述了多尺度计算模拟在核电材料辐照缺陷演化相关研究领域的进展,并对缺陷结构的多尺度演化本质及相应的多尺度高通量计算模拟方法进行了分析讨论。结果表明,通过缺陷结构特征能量等效传递的方法可以实现从第一性原理计算到缺陷扩散反应动力学等高通量计算模拟的跨尺度耦合;通过多尺度高通量计算模拟得到的缺陷演化热力学和动力学数据,可以搭建用于预测核电材料长期服役行为的材料基因工程数据库;在材料缺陷结构特征能量-组织结构-性能关联性探讨基础上,应用高通量计算模拟,辅以高通量实验数据验证,有望建立基于材料基因组结构能的服役安全工程模型。     

新型换热器的传热性能研究

提出一种适合污泥处理过程中的余热回收的新型隔板管壳换热器,并与同样规格的普通管壳换热器性能进行对比。建立了简化的壳程计算模型,应用FLUENT计算软件分别对普通管壳换热器和新型隔流板式换热器进行数值模拟,获得了2种热交换壳程内部的流动分布、温度分布和压力分布,并将模拟结果和试验数据进行对比。试验及模拟结果表明,新型隔板式换热器温度分布均匀、流动死区少、传热效率高,综合性能远高于普通管壳换热器。     

废烟气回收管网保温的计算分析

铜陵市铜冠电工漆包线生产厂房的催化装置中产生大量温度高达500℃的烟气,该工业余热一直以废气的形式直接排放到大气中,造成热污染和能源浪费。回收该工业废热,利用该烟气余热直接驱动溴化锂吸收式制冷,不仅介绍了该技术的工艺特点,而且从传热学和工程热力学基本理论入手研究烟气回收管道保温的计算分析,建立管道等厚度保温层的管网计算模型和基本理论,为工程实践提供可借鉴计算模板。     

不锈钢-气氮板式热沉仿真研究

目的研究不锈钢-气氮板式热沉中,氮气压力、氮气入口流速以及热沉自身流道深度对热沉传热性能的影响。方法利用AnsysFluent软件,对板式热沉壁面温度分布情况以及进出口压力损失进行模拟仿真。结果提高氮气压力和氮气入口速度可以提升热沉的温度均匀性,但热沉进出口压力损失也会增大。对于气氮-板式热沉而言,流道深度的改变对热沉温度均匀性的影响不大,但流道深度较小时,进出口压力损失较大。结论建议在设计气氮-板式热沉时,流道深度选择在8~10 mm,外流程中氮气压力控制在0.3~0.4 MPa,氮气流速控制在20 m/s为宜。     

真空热试验红外加热笼运动驱动系统设计

目的解决在航天器真空热试验中,单纯依靠红外加热笼自身设计,无法兼顾高、低温工况外的热流模拟需求问题。方法设计一套运动驱动系统,并应用于型号试验,通过调整红外加热笼的相对位置,调节不同工况下外热流模拟能力。结果该系统满足空间环境模拟器机械和电接口要求,克服了真空热试验环境高真空、超低温等因素的影响,实现了红外加热笼的平稳可靠移动,使其最大、最小辐射热流密度等指标得到显著提升。结论真空热试验中,通过运动驱动系统适时调整红外加热笼的相对位置,可以使其更好地适应不同工况需求,并提高外热流模拟整体能力。     

岩质边坡随机楔体稳定性分析的Monte-Carlo模拟

结构面组合形成的楔体滑动是岩质边坡的一个主要失稳模式.本文依据统计学理论和概率理论,将Monte-Carlo模拟引入到岩质边坡随机楔体的稳定性分析中,通过设定随机过程,计算参数估计量和统计量,研究了节理的随机分布特征,同时建立了随机楔体模型,采用极限平衡理论计算了楔体的破坏概率,并针对实际工程中经常遇到的小楔体失稳概率...     

翅片宽度及厚度对管板式热沉传热性能的影响

目的研究翅片宽度及厚度对管板式热沉性能的影响。方法利用Ansys中的Fluent模块,对管板式热沉不同宽度和厚度翅片的传热性能进行模拟仿真,分析翅片宽度和厚度对管板式热沉温度均匀性的影响。结果翅片越窄,热沉温度均匀性越好,且翅片平均温度越接近载冷剂温度。增加翅片厚度,可以强化传热,但热沉质量和制造成本也会上升,且增大到一定值时,传热效果增强不显著。结论热沉翅片的宽度和厚度对热沉的温度均匀性有很大的影响,翅片越厚,宽度越窄,热沉的温度均匀性越好,但不能一味采取增加厚度和减小宽度的方式来提高热沉温度均匀性,在设计热沉时,需结合其他因素综合选取翅片的宽度和厚度。     

生化需氧量总量及其衰变系数的简单近似解法

介绍了生化需氧量(BOD)总量及其衰变系数的简单近似解析解法。此方法计算量小,可以在CASIO,fx-3600P计算器上进行,并且计算结果与实验结果一致性很好。为建立排污控制,削减模式提供了一定的依据。      

城市输气管线火灾事故的风险定量计算

燃气具有易燃、易爆的特性,在输送过程中由于各种因素的影响使管线失效从而导致燃气泄漏,造成重大的人员伤亡和财产损失。笔者对输气管线的失效概率及失效后引发火灾的可能性进行估算,求出了管线的泄漏流量,利用喷射火热辐射模型并依据不同的热毁伤阈值计算事故的伤害破坏半径,为事故发生后的应急救援和疏散提供依据。     

汽车尾气污染地理显示系统的开发研究

利用汽车尾气扩散模型和地理信息系统技术,建立起汽车尾气污染地理显示系统软件(以广州市为例),用户在软件界面上确定选取点或区域后,该软件即通过内部程序进行分析、计算并在界面上形象地表示出汽车尾气污染扩散对该点或区域的影响。本系统能够直观、快速地反映城市交通的大气污染状况,为环境管理和决策部门提供有益参考。