冷环境下化学加热和电加热服装舒适性能评价

本研究采用暖体假人研究了冷环境下化学加热和电加热服装的舒适性参数,包括:服装总热阻、有效加热功率和加热效率,并研究了两种不同风速对上述参数的影响,最后采用红外热像仪研究了各服装组合在其局部部位处的温度分布。研究结果表明,化学加热服装和电加热服装的总热阻均显著大于非加热服装;在0.4±0.1 m/s的风速下,化学加热服装的总热阻及化学加热片的有效加热功率均显著低于电加热服装,而在1.0±0.1 m/s的风速下两者没有显著差异。此外,化学加热片的加热效率低于电加热片,而化学加热服装的表面温度则高于电加热服装。     

飞机结冰特性及防除冰技术研究

了解结冰对飞行的危害、预测结冰的特性和发展防除冰方法,对于保证飞行安全极为重要。阐述结冰的形成及其严重程度度量方法,分析结冰对飞机气动、操稳及起降特性的影响,总结现有的飞机防冰与除冰技术,并对飞机防冰试验进行综述。考虑到带冰飞行是不可避免的,强调容冰技术对于保障安全飞行的重要性,并给出结冰条件下的操纵建议。研究表明,影响飞机结冰的因素不同导致结冰严重程度上存在差异,结冰对飞机特性影响较大,导致飞行性能下降,而防除冰技术的使用及容冰能力的提高对于确保结冰条件下的飞行安全意义重大。     

公路桥梁发热电缆除冰系统试验研究

发热电缆加热桥面融雪化冰对于保障公路桥梁交通安全具有重要意义。制作了600mm×600mm×380mm的桥梁试件,通过低温人工环境室对 试件上表面结冰和融冰过程进行了模型试验。结果表明:在恒定线功率30W/m条件下,90mm间距发热电缆融冰系统的融冰能力要远大于140mm间 距融冰系统;若在90mm间距电缆敷设层采用隔热材料和SMA-13沥青上面层采用导热沥青,则可以缩短融冰时间,提高除冰能力;为有效防止桥 面结冰,桥面温度宜控制在2.5~3.0℃之间。研究结果对桥梁除冰系统设计和运行控制提供参考。     

沉管隧道内车厢火羽流的临界风速研究

为探究纵向通风与侧向集中排烟协同作用下,沉管隧道内车厢火羽流的临界控制风速特征,首先,建立1∶8缩尺寸隧道试验模型;然后,选取3种车厢开口尺寸及9组火源功率,并考虑侧向集中排烟系统开启和关闭2种状态,采集沉管隧道内不同纵向风速下顶棚烟气温度数据;同时,通过火灾动力学模拟软件(FDS)模拟沉管隧道内车厢火羽流的速度场和温度场分布特征;最后,分析临界风速演化的物理影响机制。结果表明：无论侧向集中排烟系统是否开启,隧道顶棚下方烟气最大温升均会随纵向风速增加而下降,同时隧道内烟气逆流长度也会不断缩短直至为0;随隧道内车厢火源功率的增加,临界风速均呈现先增大后不变的趋势;在相同火源功率条件下,侧向排烟系统开启时对应的临界风速明显大于其关闭的情况;在侧向排烟与纵向通风协同作用下,随火源功率增加,沉管隧道车厢火羽流临界风速呈现先增加、后不变的分段函数关系。     

液滴撞击超疏水冷表面的反弹/黏附特性对比研究*

为研究液滴撞击超疏水冷表面动力学现象,通过开展去离子水液滴撞击CuO超疏水表面实验,研究表面温度对液滴碰撞后响应方式的影响,分析铺展直径与反弹高度变化规律。结果表明:液滴撞击超疏水冷表面出现反弹与黏附2种响应方式,临界表面温度介于-25 ℃~-20 ℃之间;液滴反弹工况下,表面温度越低,液滴与超疏水冷表面之间接触时间越长,液滴最大反弹高度越小;液滴黏附工况下,随表面温度降低,液滴回缩程度减小,稳定铺展直径增大。研究结果可为表面结冰界面现象与防冰/除冰机理研究提供参考。     

固体氧气发生器温度场仿真分析

本文利用流体计算软件和瞬态热分析软件,通过流场-热耦合三维有限元方法,分析了一种固体氧气发生器内、外燃气流场情况,得到了300s供氧过程中固体氧气发生器内、外流场分布,找到了影响固体氧气发生器壳体表面温度和壳体周围空气温度的因素。结果表明,固体氧气发生器是在低压亚音速下工作的,燃烧室内温度场较均匀;提高壳体材料发射率和传热系数、降低氧气发生剂燃温可有效降低氧气发生器壳体表面温度;降低壳体材料发射率和壳体温度、提高环境风速可有效降低氧气发生器壳体周围空气温度。固体氧气发生器供氧试验验证了仿真分析结果的正确性。     

隧道火灾纵向通风下羽流触顶区温度变化研究

根据Boussinesq相似性,利用流体力学基本方程,建立隧道火灾羽流三维模型,并借助量纲分析方法,推导了触顶区温升公式.在假设的隧道模型下,通过改变火源功率和纵向风速设计了多个算例,利用温升公式进行计算,并与场模拟结果比较,归纳了触顶区温度的变化规律.结果表明,同一火源功率下,触顶区温度随纵向风速增加而降低,并趋于一稳定值,其大小约为最高温度的1/3.还对温降过程中的突变现象进行了分析,讨论了中心低温区及不同羽流对温度的影响.最后对火灾救援的通风策略提出了建议.     

危险化学品泄漏的大气扩散数值模拟

对苯在大气中的扩散进行数值模拟,估测泄漏气体污染范围、各阶段苯的泄漏速率,以及发生池火灾时热辐射的危害范围等,量化了大气温度、地面风速、地面粗糙度(地形、建筑因素)等环境因素对不同危险性级别区域分布的影响,得到了苯扩散距离随大气温度、地面风速以及地面粗糙度(地形、建筑因素)的变化曲线,探讨了在不同环境因素作用下苯的大气扩散规律,并对研究结果进行分析。     

特高压屏蔽服冷却系统的数值仿真研究

基于人体、系统热平衡方程,对穿着有冷却系统屏蔽服的人体模型进行传热数值研究。通过多物理场耦合软件建立人体热学过程的仿真分析模型,分析环境变量(环境温度、空气流速、服装热阻)和个人变量(新陈代谢率)对温度的影响机制,得到不同的控制变量对人体冷却系统内表面温度的影响结果。随着环境温度的升高和新陈代谢率的增大,冷却系统可以使内表面的温度在人体舒适区附近,起到良好的散热作用;风扇风速的增大和服装热阻的减小可以降低内表面温度。可见综合考虑相变材料和微型风扇的协同配合,可有效通过汗液的蒸发降低高温条件下的人体温度。     

基于多尺度排列熵和极限学习机的风机叶片覆冰故障检测方法*

针对风机叶片结冰故障检测中状态数据维度高和检测率低的问题,提出1种使用功率数据驱动的多尺度排列熵（multiscale permutation entropy,MPE）和极限学习机（extreme learning machine,ELM）的风机叶片结冰故障检测方法。首先,使用多尺度排列熵提取功率数据的多重尺度特征,得到特征向量;随后,采用极限学习机,结合环境温度,对结冰故障进行检测;最后,通过使用某风电场的数据采集与监视控制系统（supervisory control and data acquisition,SCADA）对数据进行仿真。研究结果表明:所提方法的故障检测率达到100％,同时虚警率仅有0.14％,表明所提方法在风机叶片的覆冰故障检测中的有效性。研究结果可为风机叶片覆冰故障检测提供1种有效方法。     

围岩散热计算及壁面水分蒸发的处理

笔者采用湿度系数法对壁面水分蒸发进行了处理,对计算壁面处饱和空气含湿量的方法进行了改进,将饱和空气含湿量与温度的关系拟合为二次曲线;建立了在考虑壁面水分蒸发情况下解算巷道围岩温度场分布及围岩向风流的散热量的数学方程,并采用异步长有限差分法对其进行了数值模拟求解;解算出巷道壁面水分蒸发情况下围岩温度分布、壁面温度和围岩散热量的变化规律;并与将饱和空气含湿量与温度的关系拟合为线型关系曲线时的解算结果进行了对比,将饱和空气含湿量和温度之间的关系拟合为线性的计算结果存在一定的误差,通风时间越长,湿度系数越大,风流相对湿度越小,拟合为线性时计算出来的壁面温度和围岩散热量的误差越大。     

黄磷冷凝塔气-液两相流场数值模拟

以计算流体力学(CFD)为基础,在三维坐标系下采用κ-ε标准湍流模型、传热模型求解流场温度及速度,采用Lagrange模型追踪粒子轨迹,对冷凝塔内流场情况进行分析。结果表明,不同高度气体的速度、温度分布均不相同,喷淋水使气体的分布情况变得更为复杂。在塔内气体温度与速度变化趋势相同,水滴的运动受气体流动影响。模拟结果对黄磷冷凝塔的改进有一定的参考价值。     

喷淋对大空间喷头上方羽流特性的影响

基于经典羽流模型,通过全尺寸试验测量大空间喷头上方羽流中心线不同高度处的温度和速度,分析羽流中心线温度和速度的变化规律,并与经典羽流模型做比较,得出喷淋对大空间喷头上方羽流特性的影响。结果表明:喷淋启动前,羽流温度和速度随高度增加的变化趋势与经典羽流模型基本一致;喷淋启动后,各高度处温度显著降低,速度显著减小,温度随时间的变化趋势与喷淋压力有关,且温度和速度随高度增加的变化趋势发生明显改变。     

基于热湿交换理论的巷道风流温、湿度影响因素研究

为了研究巷道风流参数的影响因素、预测风流温湿度的变化规律,结合热湿交换理论,建立了风流与围岩壁面之间热湿交换的数学模型,以及贴体坐标系下围岩内部温度场的导热微分方程;利用数值方法,将围岩内部的导热问题与影响风流参数变化的热湿交换问题耦合起来,并以大柳塔煤矿52505综采工作面为例进行计算,得到了与实测参数较为一致的模拟结果,验证了该数值方法的有效性。研究结果表明:风流温度受原始岩温、入风流温度、局部热源强度等因素的影响,风流相对湿度与入风流温、湿度以及井下湿源的数量和强度有关;巷道壁温作为将围岩温度场与风流参数之间关联起来的主要因素,对模拟结果影响较大,其数值取决于壁面与风流之间热湿交换以及围岩原始岩温。     

特大断面公路隧道线型感温火灾探测系统适用性研究

随着我国公路交通量日益增多,大断面、特大断面公路隧道不断涌现,可靠、有效的隧道火灾探测越来越重要。选取了6种典型的隧道断面,综合考虑探测器类型、纵向风速、火源功率、火源位置等因素,运用火灾动力学模拟软件FDS分析了系列火灾场景下温度、烟气分布、探测器报警时间、报警位置偏移量等特性。研究结果表明: 隧道断面尺寸、纵向风速越大,感温探测器报警时间越长。通过对顶棚烟气温度的分析,发现特大断面隧道中线型感温探测系统采用差温报警较定温报警更有效。在使用差温报警时,纵向通风会使报警位置发生偏移,报警位置偏移量d与隧道纵向风速v、火源到隧道顶棚距离Hd满足线性关系式:d=6.404v+0.923Hd-6.762。随着隧道断面尺寸的增大,需要敷设更多的感温光纤以在规定时间(60 s)内探测到火灾。对于高度H≥12 m的隧道,即使增设多条感温光纤,也无法在60 s内有效报警,需补充设置基于火焰和烟气特征的非接触式火灾探测器。     

海上超高温高压钻井井筒温度压力场耦合研究

为研究海上超高温高压钻井井筒温度压力的变化规律,基于流体力学和传热学理论,考虑超高温高压井筒环境对钻井液密度以及钻井液流变参数的影响,建立海上超高温高压钻井井筒温度压力耦合预测模型,并利用实例井现场随钻数据进行模型验证,分析正常钻进期间井筒温度压力的变化规律。研究结果表明：对井筒温度而言,钻井液流变性变化的影响大于钻井液密度变化的影响,耦合计算温度结果要大于不耦合计算的温度值,且两者之间的温差随井深的增加越来越大;对井筒压力而言,钻井液密度变化对当量循环密度ECD(equivalent criculating density)的影响要大于流变性对ECD的影响,且耦合计算的ECD要小于不耦合计算的ECD值。该耦合模型可以提高井筒温度压力的预测与控制精度,并降低超高温高压地层窄密度窗口中的安全钻进风险,研究结果对超高温高压钻井精准的井筒温度压力预测及控制具有重要意义。     

烟气源热泵波纹板蒸发器冷凝换热特性数值研究

对波纹板蒸发器中的烟气冷凝换热进行数值模拟,运用Fluent软件得出烟气温度场、速度场、冷凝水浓度场;分析烟气特性和波纹板蒸发器的结构参数对冷凝换热的影响,发现当过量空气系数较小、烟气流速为2~3 m/s、烟道宽度为10~12 mm、波纹高度为18~20 mm、波纹节距为36~40 mm时,能带来较好的换热效果。通过与平板换热器进行对比,波纹板的冷凝换热效果优于平板,为工程设计提供理论基础和参考。     

基于不同风速下火旋风的数值计算及特性分析

基于大涡模拟(LES)技术,对不同风速下的火旋风进行数值模拟。运用最小二乘拟合方法研究不同风速下火旋风的中心漂移角速度的变化,其结果表明:随着风速的增加,中心漂移角速度的变化规律遵循某3次方多项式变化趋势,发现存在某一临界风速(3.18m/s)对火旋风中心漂移角速度的变化速率有较大影响。同时,对热量释放率及火焰温度场进行分析,认为随风速的增加,热量释放率逐渐增加且波动逐渐减小,火焰温度场分布梯度逐渐增加,高温区分布呈现连续纺锤面分布形式。     

甲苯池火灾热辐射数值模拟

文中用CFD技术对甲苯池火灾进行数值模拟,首先对甲苯火焰进行数值计算,得到在稳定的横向风条件下,甲苯燃烧的峰温、产物组分、瞬时速度等火焰特征参数以及其空间分布情况：火焰温度的最高点在对称面y=0上,最高温度为1778K,火焰倾斜角度为26°（与竖直方向夹角）,火焰高为22.5m。然后应用CFD软件F luent对池火灾进行热辐射模拟,模拟结果表明：对于锰钢材料、内径为20m甲苯储罐,稳态有风池火灾情况下,相邻两储罐之间安全距离在上风向为59m,下风向为72m。由于描述燃烧过程和湍流情况的数学物理模型还不太完善、对大气状况的简化等原因,结果偏保守,文中对此进行了分析讨论。此项研究为CFD技术研究碳氢化合物火灾的一个尝试。     

火场环境下无人机热损伤试验研究

无人机(UAV)逐步运用于火场搜救,但同时会因为火场高温而受损,为提高UAV在火场救援中的工作效率,设计一种UAV动态测试平台,开展UAV火场飞行试验;分析火场环境下UAV的热损伤情况,探究UAV在火场中的机身温度变化特征和UAV火场飞行安全距离.结果 表明:火场热辐射和热对流是造成UAV热损伤的主要形式;旋翼产生的气...