地源热泵热响应试验方法优化及应用

在地水源热泉系统中，地热换热器的研究一直是地源热泵技术的难点，同时也是该项技术研究的核心和应用的基础。本文在前人研究的基础上，以安定医院作为工程实例，采用打测试井实测，并对实测数据进行整理分析的方式进行热响应实验，通过分析土壤导热性能，得出该工程打井深度、间距等数据，对设计进行校核与优化。通过本课题的研究，提出了一种热响应实验的优化方法，通过此方法获取土壤导热性能参数，并对设计进行校核与优化的方法，同时对该工程实例进行经验总结，希望对其他工程有所帮助。     

地源热泵地埋管单双U选择探讨

以上海佘山某别墅地源热泵项目为例,分析了地下换热器系统单U、双U及管径的选择对其各年进出水平均温度的影响。首先,对该项目基本情况进行了简要的介绍;然后简要回顾了地埋管内热阻计算方法,而后分别采用EED2.0和EHPD1.3软件,在给定的系统条件下分别就采用双U32、单U32、双U25及单U254种工况进行了大量的计算分析,得到了其对应的各年各月地下换热器进出水平均温度;进而得出该项目地埋管选用17口单U25井和选用16口双U25井在技术和经济上均基本等价,其中17口单U25井的形式略优的结论。     

基于双U管的热响应试验与室内瞬态法试验的差异分析

由于含水率变化等原因,可能使实验室所测数据与实际土壤情况相比发生了改变,因此所测结果有可能并不能准确反映地下岩土的真实情况。因此,本文利用工作区内已做的8个基于线热源模型数据处理的热响应试验孔所测试的数据结果与实验室采用瞬态法测试的165件热物性测试样品数据进行差异分析,量化分析其差异规律性,为参数的准确性与可靠性提供数据支撑。     

多因素影响下埋地管道安全性能的数值模拟

地下管线系统是城市生命线的重要组成。城市化进程的加快带来的交通荷载增加、地下水位下降、地陷、地下空洞等问题,愈来愈成为影响地下埋地管道安全的重要因素。运用PLAXIS3D岩土有限元分析软件,构建了路基-管道-荷载三维有限元分析模型,分析了车辆超载、地下水位下降、地下空洞等多因素影响下埋地管道的有效应力和竖向位移的动态响应规律。结果表明:车辆超载和地下空洞对埋地管道的安全性能影响较大,主要体现在管道拉压往复应力和残余变形的增加。指出多种不利因素共同作用形成的组合叠加、耦合互馈的长期综合效应,是地下管道安全设计和运行保障中特别需要关注和深入研究的。     

热防护系统热真空模拟试验技术

介绍了一种能模拟可重复使用运载器热防护系统内、外表面气动热和压力环境的热真空模拟试验装置,该装置不仅能模拟TPS外表面所受气动热和气动压力条件,还能模拟TPS内表面的真空压力环境。其外部环境压力4．0×10^2-2.0×10^5Pa,内部环境压力4．0～1．013×10^5Pa,热面温度可高达1100℃。利用该装置可以对热防护系统的传热性能进行稳态和瞬态测试。简要介绍了该装置的构成及功能,以及用其进行材料和结构的传热性能测试的试验方法。该装置的研制将为我国高超音速飞行器热防护系统的验证提供必要的技术手段。     

内旋流流化床埋管传热研究

垃圾焚烧系统中,内旋流流化床存在不同布风速度的移动区、流动区和换热区,处于换热区的埋管的对流换热系数受附近流动区气流参数的影响,其变化趋势及数值大小与普通鼓泡型流化床之间有明显不同:最大的对流换热系数明显高于鼓泡床;换热区尚未流化时,对流换热系数己经大幅提高;整条换热曲线的变化比较平缓,易于流化床浓相床内换热。      

内埋弹舱典型结构振动响应分析与试验验证

目的提高隐身飞机内埋式弹舱结构,在武器发射时由于气流的强烈扰动产生极高的噪声和结构振动环境下的使用寿命。方法选取内埋弹舱典型结构进行随机振动响应分析,根据分析结果确定加速度传感器和应变花布置位置,并进行地面振动台振动试验验证。结果频率计算结果与扫频结果较为接近,加速度计算结果与试验结果最大误差为23.2%,应力计算结果与试验结果的平均误差基本在20%以下。结论试验前后试验件未发现工程目视可检裂纹等破坏现象,达到了规定的抗振能力,表明内埋弹舱采用的加筋结构形式合理,有限元计算结果能够满足动强度在工程上的计算精度要求。     

地铁运行状态变化下杂散电流对埋地管道干扰数值模拟

目的 研究地铁系统运行状态多变性导致地铁杂散电流对埋地管道的干扰规律.方法 构建具有多个牵引区间、排流网、地铁站接地系统及停车场的地铁系统,埋地管道及其阴极保护系统等模型,基于数值模拟方法,采用专业软件计算地铁机车数量、位置及牵引电流变化,地铁排流网、站内接地系统和停车场与线路轨道电导通状况等地铁运行状态变化下轨道对地...     

CO2埋地管道泄漏区土壤形貌及温度场研究

通过建立DN25规格的小尺度埋地管道试验装置,开展了气相和超临界相CO_2通过2 mm口径的埋地管道向上泄漏试验,通过改变管道埋地深度(0 mm、200 mm、400 mm),研究了气相和超临界相CO_2埋地管道发生泄漏时土壤表面和泄漏口区域的形貌,以及泄漏口附近管壁和土壤区温度的分布。结果表明:气相和超临界相CO_2埋地管道发生泄漏时,在不同相态和管道埋地深度下,土壤表面会呈现土壤喷射、小孔射流和土壤隆起3种不同形貌;当土壤表面不发生土壤喷射时,泄漏口附近会形成冻土球;管道埋地深度越大,管壁温降速率增大,管壁最低温度降低;土壤区温度与埋地管道距泄漏口的距离呈指数函数关系,且在泄漏口附近土壤区射流方向的温降最大,管道埋地深度增加使得泄漏口附近土壤区在射流背向的温降幅度明显增加。     

发控盒散热设计的热仿真及热测试分析

目的对某发射装置发控盒进行散热设计和热分析。方法基于热仿真软件FLOTHERM建立热仿真模型,对该设备进热仿真分析,以得到该设备内部温度分布云图及温升明显元器件的温度值,然后对该设备进行热测试。结果热仿真和热测试结果表明,发控盒内存在发热大、温升较高的元器件,但所有元器件温度均在允许的正常工作温度范围内。结论通过热分析可知,该设备的热设计基本满足要求,并为结构设计的优化提供了依据。     

有机污染土壤堆式热脱附过程中热湿迁移试验及数值模拟

堆式燃气热脱附技术因具有二次污染小、污染物去除率高和处理周期短等优势而得到快速发展. 土壤中的水分是影响堆体热修复过程中土壤升温的关键因素,然而其热湿迁移机理尚不明晰,工程设计主要依赖于实践经验. 该研究以山东省某污染场地的砂质壤土开展堆体热湿迁移试验,结合COMSOL仿真模拟,系统分析加热过程中土壤温度和湿度在竖直及水平方向上的变化规律. 结果表明:热源附近土壤水分呈逐渐升高并出现短暂峰值(高于初始值10.9%)后再下降的趋势,水分峰值随温度提高而升高;热源温度越高,土壤中水汽的对流和扩散作用愈加明显,当热源温度由50.0 ℃升至100 ℃时,监测点体积含水量下降率由4.50%升至27.2%,且水汽的浓度扩散机制在水分迁移过程中占主导作用;对于相同热源作用下,初始体积含水量较高的土壤具有相对较高的温度变化,温升过程中对流传热以及热传导的作用更显著,当初始体积含水量由0.0700 m3/m3升至0.160 m3/m3时,监测点的温度由37.1 ℃升至40.0 ℃,其中多孔基体间的热传导作用占主导. 研究显示,堆体热脱附过程中土壤水分迁移规律与土壤体积含水量、距热源的距离、热源温度有关,且多孔基体间的热传导是引起土壤升温的主要机制.      

Fluent在城区内流场及污染扩散模拟的适用性检验

基于榆中污染扩散实验翔实的观测资料,使用计算流体力学软件Fluent开展了城区内流场及污染物传输扩散的数值模拟研究,并将模拟值与外场实验观测值对比,以此检验Fluent软件的适用性。结果表明,Fluent能较好地模拟城区内流场,风场的模拟值能反应实际风场的变化趋势,风向平均绝对误差为32.18°,风速平均相对误差为35.63%;且模拟效果随风速的增大而逐步提高;城区建筑物对流场拖曳作用明显,街区分布对流场的影响较大;以SF6为示踪物,Fluent软件能模拟出与观测污染物扩散相似的形态,表明Fluent软件对污染物传输和扩散的较好模拟能力。该研究加深了对城区内流场复杂性的认识,并为了解城区内污染物传输扩散过程、做好空气污染事故灾害防治和救援以及事故后灾害评估等提供科学依据。     

准好氧填埋结构中氧气扩散数值模拟

依据准好氧填埋的原理构建了填埋试验装置.对试验装置的φ(CH₄),φ(CO₂)和φ(O₂)的动态变化进行了监测. 在装填完成21周后,垃圾体进入产甲烷阶段,第27周时φ(CH₄),φ(CO₂)和φ(O₂)的加权平均值分别为14.7%,18.6%和4.0%.在准好氧填埋结构中,空气通过渗滤液收集主管道和竖直导气管道在垃圾体中进行扩散,并在这些管道周围形成耗氧区域,在空气扩散不到的地方为厌氧区域. 通过数学分析判断该装置内的耗氧区域,并对浓度等值线进行拟合,得到O₂在纵剖面内呈双曲线分布,在垃圾体内呈双曲面分布,且φ(O₂)呈顶部>底部>中部的状态.推导出了氧气水平方向的扩散方程,并得出装置的水平耗氧半径为94.2 cm,约为导排管直径的23.5倍. 分析得到纵剖面内的耗氧区域占93.6%,并得出耗氧区域的纵剖面方程和空间方程.      

液化石油气球罐泄漏扩散的数值模拟

利用流体力学Fluent软件,对液化石油气球罐区泄漏扩散进行了数值模拟,主要研究不同风速和不同形状障碍物存在条件下扩散流场的变化规律。结果表明:风速影响扩散方向、距离、浓度以及扩散平衡时间;障碍物的存在改变了常规扩散轨迹、空腔区浓度积聚,且不同曲率的障碍物在介质扩散过程中所承受的外压不同。该研究结果对球罐区安全事故救援具有指导意义。     

发射燃气扩散过程数值模拟及安全性分析

目的研究发射燃气扩散过程及对附近安全的影响。方法以CFD方法建立发射阵地气体扩散数学模型,空间内的湍流采用RNG k-ε湍流模型,结合FLUENT软件,对某燃气发生器产生的有毒气体的扩散过程进行数值模拟。以氯气为标的物,计算不同风速、地形影响下氯气的扩散过程,分析风速、山地对氯气扩散速度、距离、覆盖范围、浓度变化的影响。结果山顶发射时,风速越大,氯气的扩散速度越快,覆盖范围越广,最大扩散距离为249 m;山底发射时,在相同风速下,氯气的扩散距离、扩散速度均小于山顶发射时,最大扩散距离为221 m。山地对氯气扩散的影响主要是减缓氯气团的运动速度,减小氯气的影响距离,在山地的迎风面与背风面氯气浓度较高。结论不同风速和起伏山地对氯气扩散会产生较大影响,采用该分析方法可以归纳出有毒气体扩散及影响范围的一般规律。     

GJB 150A淋雨试验强化试验程序数值模拟和试验装置设计研究

目的 研究GJB 150.8A—2009《军用装备实验室环境试验方法第8部分:淋雨试验》中强化试验程序的工程实现方法.方法 在标准解读的基础上,以强化试验程序用喷嘴为对象,建立数值模型,分析喷嘴在强化试验程序过程中的流场分布,并基于分析结果给出强化试验程序试验装置设计的思路和方法.结果 在喷嘴内,压力变化剧烈,极短距离内由276 kPa迅速降至101 kPa.水流经过喷嘴经历了激烈的加速过程,从距离喷嘴出口0.01～0.4 m,水流速度从251 m/s迅速降至17.8 m/s,到远场趋于稳定.结论 分析结果对指导强化试验程序的试验装置的设计和试验实施具有重要参考意义.     

船用板式换热器可靠寿命预计方法研究

目的对于新型船用板式换热器进行可靠寿命预计,考虑到相似产品使用期间会获得定量的信息,提出一种利用相似产品信息进行产品可靠性预计的方法。方法相似产品的相似度由专家根据经验分析给出,其后根据继承因子直接对相似产品的可靠度进行折合。对板式换热器与相似产品的性能数据进行对比分析,利用模糊数学中贴近度的概念,计算得到两产品之间的折算系数。结果结合相似产品的实际使用数据,通过对流速、换热系数和其他相似因素的比较,得到产品对于相似产品的折算系数为0.286,从而进一步确定该板式换热器折算后的试验时间,利用无故障定时截尾寿命评估方法对该产品的可靠性进行粗略估计。结论该方法对利用相似产品进行寿命评估提供了一种新思路,从产品的性能特征出发,在一定程度上优化了专家评估相似度的主观因素。     

AERMOD和CALPUFF对静小风区域热电厂烟气扩散模拟的研究

使用《环境影响评价技术导则大气环境》(HJ2.2—2008)推荐的环境空气质量模式AERMOD和CALPUFF对河谷盆地静小风区域热电厂的烟气扩散进行了对比模拟研究。结果表明:典型月日均浓度值方面,AERMOD模拟结果与实测值的IOA模拟指数为-0.29,模式模拟结果不理想;CALPUFF模拟结果与实测值的IOA模拟指数为0.35,模式模拟结果较理想。典型日小时浓度值方面,AERMOD模拟结果与实测值的IOA指数为0.37,模式模拟结果较为理想;CALPUFF模拟结果与实测值的IOA指数为0.74,模式模拟结果理想,且CALPUFF模拟浓度分布范围较AERMOD明显更广、整体浓度较AERMOD更高,高值区分布地点也不再单一。根据以上研究结果,在模拟静小风区域的大气扩散时,应使用CALPUFF模式模拟以保证结果的准确性。     

砂尘环境试验风洞稳定段和收缩段的数值模拟研究

采用计算流体动力学软件FLUENT,对砂尘环境试验风洞中稳定段和收缩段的气固两相流流场进行数值模拟.给出了计算采用的湍流模型及计算区域的网格划分技术.通过分析稳定段和收缩段的两相流流场的速度梯度分布,得到了反向加砂方式优于正向加砂方式的计算结果.