A review on the generation, determination and mitigation of Urban Heat Island

Urban Heat Island （UHI） is considered as one of the major problems in the 21st century posed to human beings as a result of urbanization and industrialization of human civilization. The large amount of heat generated from urban structures, as they consume and re-radiate solar radiations, and from the anthropogenic heat sources are the main causes of UHI. The two heat sources increase the temperatures of an urban area as compared to its surroundings, which is known as Urban Heat Island Intensity （UHII）. The problem is even worse in cities or metropolises with large population and extensive economic activities. The estimated three billion people living in the urban areas in the world are directly exposed to the problem, which will be increased significantly in the near future. Due to the severity of the problem, vast research effort has been dedicated and a wide range of literature is available for the subject. The literature available in this area includes the latest research approaches, concepts, methodologies, latest investigation tools and mitigation measures. This study was carded out to review and summarize this research area through an investigation of the most important feature of UHI. It was concluded that the heat re-radiated by the urban structures plays the most important role which should be investigated in details to study urban heating especially the UHI. It was also concluded that the future research should be focused on design and planning parameters for reducing the effects of urban heat island and ultimately living in a better environment.     

身管内膛热化学-机械烧蚀磨损数值计算

目的 探究身管烧蚀和机械磨损的作用机理,完善身管热化学–机械烧蚀磨损模型,指导身管寿命预测和结构设计。方法 以弹炮耦合系统摩擦行为为切入点,提出一种计及摩擦热的热化学烧蚀材料退化模型。基于Archard磨损理论和动压润滑原理,以动压润滑摩擦替换传统弹炮耦合过程采用的干摩擦,提出一种身管机械磨损材料退化模型。结果 身管内膛烧蚀磨损主要集中在坡膛和炮口位置,500发射击后坡膛位置最大径向、周向烧蚀量分别为1.3、0.8mm,炮口位置最大径向、周向机械磨损量分别为0.32、0.26mm。结论材料退化模型能够较为准确地描述弹炮耦合系统中身管内膛的烧蚀磨损特性。数值模拟结果与实际膛线烧蚀磨损具备较好的一致性。     

南北向街谷内热不稳定流场日变化规律的模拟研究

城市街谷内热不稳定流动是促进污染物扩散的重要影响因素之一.本文基于街谷内热平衡分析,结合大涡模拟方法,研究了一个南北走向的城市街谷内温度、风场的日变化特征,并分析了壁面对流换热及长波辐射对街谷内环境的影响.结果显示:壁面对流换热是影响街谷内温度、风场的主要因素,而长波辐射的影响非常小,长波辐射引起街谷内空气温度升高不足对流换热影响的10％,而其对平均风速和脉动量的影响更是在2％和1％以内;街谷内空气温度从早上开始逐渐增加,到15:00的时候达到最大,可达311 K(38℃);上午时段,迎风面壁面热浮力减弱街谷内风速,街谷底部和迎风墙侧的脉动量根均方值较大,而下午时段街谷顶部的脉动量根均方值达到最大.街谷内不同位置和不同时段内,通过建筑材料选择和表面结构设计,适当调控建筑壁面的温度,可以促进街谷内温度分布和空气流通改善.     

国内外机载电子设备液体冷却系统分析

首先分析了国内外机载电子设备液冷系统的工作原理,即冷却液在液体泵的作用下,进入电子设备冷板,带走电子设备的热量,再通过热交换器进行降温处理,热量传递到空气或燃油中,降温后的冷却液流向液体泵,进行下一次的冷却循环。其次分析了某些机载电子设备因安装位置不适用液冷系统,则采用强迫通风为其进行冷却,但热量最终经过空气还是传递至液冷系统中。最后对未来飞机的液体冷却技术进行了展望,液冷系统未来的发展趋势一定是有区域故障隔离能力,且冷却液的流量是随着热载荷而动态变化的,其代偿损失也较小。     

雷达吸波复合材料外观失效机理分析及控制方法研究

目的 解决多层泡沫夹芯结构的雷达吸波复合材料在环境效应下产生外观失效的问题。方法 制备3种类型的雷达吸波复合材料,开展典型自然环境试验。观察试验样品外观状态,并检测变形量。通过观察泡沫的微观组织形貌,检测热膨胀量变化及泡沫与树脂间的粘黏强度,用气相色谱质谱联用仪GCMS检测复合材料裂解气体成分,分析复合材料外观失效成因,并提出解决技术途径。结果 6个月自然环境试验后,1#、2#样品外观失效,而3#样品无明显变化。复合材料100℃裂解气体成分为氮气、二氯一氟乙烷、甲基膦酸二甲脂。4种泡沫在22～85℃的最大热膨胀量分别为–0.18%、–0.37%、–0.30%、–0.45%。环氧树脂与4种泡沫的粘黏强度在41～52N,而聚氨酯树脂达到了54～81N。结论 雷达吸波复合材料泡孔内残留气体的释放,是导致外观失效的根本原因。通过热处理工艺,减少样品残留气体量,并提升胶黏剂与泡沫的粘黏复合强度,是提升复合材料环境适应性的有效技术途径。     

火电厂冷却池热污染治理初探

通过系统的模型试验,以色水为示踪剂模拟热水,探讨排、取水口分列式布置的三维时间连续点源如何采用工程设施转换成无限长二维面源,以利用水面热交换解决火电厂冷却池热污染的治理问题。给出了出流近区流速分布及流量沿程变化的近似计算式。此研究成果对挖掘冷却池散热潜力,增加电厂装机容量具有实用推广价值     

不同工况下飞机液冷车制冷换热系统PID控制的建模与仿真

目的解决现有研究只考虑单一制冷工况,导致数学模型建立不精确,对飞机液冷车控制系统PID控制效果产生较为不利影响这一问题,提高控制系统的控制能力。方法根据飞机的保障需求和飞机液冷车的具体工况,分别建立制冷和制热两种工况下制冷换热系统的数学模型,并利用Simulink进行仿真研究。结果与单一制冷工况下所建立的数学模型相比,两种工况下所建立的数学模型其PID控制在制冷、制热工况下响应时间分别为2.1,3.1 min,短于单一制冷工况下所建立的数学模型(2.8,4.5 min)。系统误差分别为0.75%,0.51%,低于单一制冷工况(1.5%,0.71%)。结论在两种工况数学模型下的PID控制在响应速度、控制精度等方面均显示出更好的控制能力,具有良好的军事和工业应用前景。     

炼化企业热媒水低温余热回收利用方案

对典型炼化企业热媒水的温度、压力、流量及气分、伴热装置的蒸汽使用情况等进行调研,根据低温余热的利用原则,简化低温余热回收利用系统建立步骤,提出适合本企业、有针对性的低温余热回收利用方案。方案实施后,可为企业节省各类蒸汽3.6×105 t/a,年增加经济效益近4 000万元。     

系留气球整流罩散热数值仿真

目的解决系留气球整流罩散热设计问题。方法通过建立三维几何和离散模型,利用FLUENT开展热-流数值仿真计算,结合编制UDF同时实现整流罩外部对流、外部太阳辐射和内部对流、内部红外辐射和内部热源的实时耦合计算(双向耦合)。筛选环境最严酷状态(风速、温度和太阳辐射),对系留气球整流罩在3000 m和6000 m高度的散热性能进行分析。结果按最严酷状态进行分析后,在3000 m和6000 m工作高度,必须引入外界空气向整流罩内强制通风对流,才能保证任务设备工作环境要求。升空后,由于环境温度下降,整流罩散热增加,任务设备(雷达)散热所需引入外界通风量减少。3000 m^-3 m/s工况下,在整流罩进气口质量流量为1.0 kg/s时,整流罩内部维持在39~40℃;6000 m^-3 m/s工况下,在整流罩进气口质量流量为0.5 kg/s时,整流罩内部维持在25.5~26℃。整流罩上强制通风进气口应布设在任务设备发热部件下方,同时在整流罩上部和后部开设专用排气口,保证整流罩内部空气流通。结论双向耦合计算方法可快速获取系留气球整流罩在各状态条件下的散热详情,为整流罩散热设计及内部任务设备的热设计提供详实设计依据,相比工程估算和单向耦合更加贴近实际状态,计算精度更高。双向耦合计算方法和仿真数据可为同类型系留气球整流罩散热设计提供参考。     

基于多源数据的大气细颗粒物对北京市城市热岛的影响研究

在土地利用方式改变、能源消耗持续增长、人口膨胀的共同作用下,城市热岛效应日趋显著。大气细颗粒物（PM_2.5）污染不断加剧,对城市热岛强度也产生了一定的影响。利用地面空气质量监测站点的逐小时PM_2.5污染监测数据、气象监测站点的日均数据和MODIS地表温度数据,结合土地利用类型,划分城郊气象站点和地表温度采样点,分别计算北京市日均PM_2.5浓度、冠层城市热岛强度和地表城市热岛强度,并计算地表城市热岛强度指数,得出热岛强度空间分布图。经过对PM_2.5与冠层城市热岛强度、地表城市热岛强度及其空间分布的相关性分析,得出以下结论：（1）北京市地表城市热岛强度的月、季间变化明显,主要受土地覆盖类型影响,夏季高于冬季,冠层城市热岛强度的月、季间变化较小;（2）PM_2.5质量浓度与冠层城市热岛强度、地表城市热岛强度均呈显著负相关,相关系数分别为?0.5199和?0.6115;（3）昼间地表城市热岛强度与PM_2.5质量浓度的相关性高于夜间;（4）PM_2.5质量浓度变化对地表城市热岛的空间分布有着显著的影响。随着PM_2.5质量浓度的增加,强热岛空间范围向城区缩减。