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Thermodynamic analysis and simulation for gas baffle entrance collimator of EAST-NBI system based on thermo-fluid coupled method 被引量:5
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作者 Ling Tao Chun-Dong Hu Yuan-Lai Xie 《Nuclear Science and Techniques》 SCIE CAS CSCD 2018年第1期90-95,共6页
The world's first full Experimental Advanced Superconducting Tokamak(EAST) is designed with the auxiliary heating method of neutral beam injection(NBI)system. Beam collimators are arranged on both sides of the bea... The world's first full Experimental Advanced Superconducting Tokamak(EAST) is designed with the auxiliary heating method of neutral beam injection(NBI)system. Beam collimators are arranged on both sides of the beam channel for absorbing the divergence beam during the beam transmission process in the EAST-NBI system.The gas baffle entrance collimator(GBEC) is a typical high-heat-flux component located at the entrance of gas baffle. An efficient and accurate analysis of its thermodynamic performance is of great significance to explore the working limit and to ensure safe operation of the system under a high-parameter steady-state condition. Based on the thermo-fluid coupled method, thermodynamic analysis and simulation of GBEC is performed to get the working states and corresponding operating limits at different beam extraction conditions. This study provides a theoretical guidance for the next step to achieve long pulse with highpower experimental operation and has an important reference to ensure the safe operation of the system. 展开更多
关键词 Neutral BEAM injection High-heat-flux component BEAM COLLIMATOR thermo-fluid coupled method Thermodynamic analysis
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An extended iterative direct-forcing immersed boundary method in thermo-fluid problems with Dirichlet or Neumann boundary conditions
2
作者 Ali Akbar Hosseinjani Ali Ashrafizadeh 《Journal of Central South University》 SCIE EI CAS CSCD 2017年第1期137-154,共18页
An iterative direct-forcing immersed boundary method is extended and used to solve convection heat transfer problems.The pressure,momentum source,and heat source at immersed boundary points are calculated simultaneous... An iterative direct-forcing immersed boundary method is extended and used to solve convection heat transfer problems.The pressure,momentum source,and heat source at immersed boundary points are calculated simultaneously to achieve the best coupling.Solutions of convection heat transfer problems with both Dirichlet and Neumann boundary conditions are presented.Two approaches for the implementation of Neumann boundary condition,i.e.direct and indirect methods,are introduced and compared in terms of accuracy and computational efficiency.Validation test cases include forced convection on a heated cylinder in an unbounded flow field and mixed convection around a circular body in a lid-driven cavity.Furthermore,the proposed method is applied to study the mixed convection around a heated rotating cylinder in a square enclosure with both iso-heat flux and iso-thermal boundary conditions.Computational results show that the order of accuracy of the indirect method is less than the direct method.However,the indirect method takes less computational time both in terms of the implementation of the boundary condition and the post processing time required to compute the heat transfer variables such as the Nusselt number.It is concluded that the iterative direct-forcing immersed boundary method is a powerful technique for the solution of convection heat transfer problems with stationary/moving boundaries and various boundary conditions. 展开更多
关键词 immersed boundary method direct forcing thermo-fluid problems neumann boundary condition
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基于磁粒研磨法的电磁铁温升研究 被引量:1
3
作者 孙岩 潘明诗 +3 位作者 刘冰洋 李厚乐 韩冰 陈燕 《表面技术》 北大核心 2025年第12期164-174,共11页
目的 探究电磁铁工作时的温度变化,并为其设计合理的散热装置。方法 以有效加工时间和管件内表面粗糙度为评价标准,通过优化电磁铁电流参数和散热条件,延长电磁铁有效加工时间,提高研磨效率。对电磁铁进行多物理场耦合仿真,采用Maxwell... 目的 探究电磁铁工作时的温度变化,并为其设计合理的散热装置。方法 以有效加工时间和管件内表面粗糙度为评价标准,通过优化电磁铁电流参数和散热条件,延长电磁铁有效加工时间,提高研磨效率。对电磁铁进行多物理场耦合仿真,采用Maxwell软件进行电磁损耗分析,将电磁损耗耦合到Fluent中进行温度场仿真,参考仿真结果设计出合理的散热装置并对电流进行优化,最后通过钛合金管内表面研磨试验确定最佳电流参数。结果 从不同角度对3A、3Hz正弦电流下的电磁铁进行风冷散热对比,1工位风冷散热后电磁铁最高仿真温度为59.5℃;2工位风冷散热后电磁铁最高仿真温度为51.3℃。2工位下,将峰值电流分别增大至3.5、4 A,风冷散热后仿真温度分别为66.9、88.9℃。对不同工况下的电磁铁温升及电流损失进行监测,在3 A、3 Hz电流下,无散热措施时,电磁铁工作15 min后到达极限工作温度,电流损失0.49 A;在散热条件下,采用3 A、3 Hz电流研磨钛合金管,电磁铁温度最终稳定在58.6℃,电流损失0.34 A。研磨40 min后,管件内表面粗糙度由原始Ra 0.601μm下降到Ra 0.172μm;采用3.5 A、3 Hz电流研磨钛合金管,电磁铁温度最终稳定在75.7℃,电流损失0.23 A。研磨20 min后,管件内表面粗糙度由原始Ra 0.618μm下降到Ra 0.223μm。结论 侧面布置散热风扇(2工位),电磁铁散热效果更好,装置运行时更加安全可靠;通过仿真模拟和研磨试验确定3 A、3 Hz为理想加工电流;采用3 A、3 Hz电流研磨时,在风冷散热作用下电磁铁无需停机散热,提高了研磨效率。 展开更多
关键词 电磁铁 磁粒研磨 电磁损耗 电磁-热-流耦合 表面质量 表面粗糙度
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电动汽车动力电池组液冷板拓扑优化设计及数值分析
4
作者 熊敏 林传开 +2 位作者 丁晓红 李萌 张横 《低温与超导》 北大核心 2025年第2期49-57,共9页
为了提高动力电池组液冷板的冷却效果并降低系统能耗,以热流固耦合下的换热量和出入口压降为目标,对液冷板进行了多目标优化设计,获得了优化的流道分布。针对电动汽车的三种典型工况,考虑不同充放电状态下电池内阻不同引起的电池产热变... 为了提高动力电池组液冷板的冷却效果并降低系统能耗,以热流固耦合下的换热量和出入口压降为目标,对液冷板进行了多目标优化设计,获得了优化的流道分布。针对电动汽车的三种典型工况,考虑不同充放电状态下电池内阻不同引起的电池产热变化,对动力电池组和和液冷板的整体结构进行了热流固耦合数值模拟,对比了采用传统直通液冷板与优化流道液冷板的动力电池组的最高温度、冷却速率、温度均匀性以及流道出入口压降。仿真结果表明,在高温快充工况下,优化流道液冷板相对直通道液冷板,电池组最高温度降低了14.6%,冷却速率提高了58.3%,进出口压降降低了5.36%,确保了电池工作过程中的温度均匀分布,有利于延长电池的使用寿命,提高系统稳定性,节约能源。 展开更多
关键词 动力电池组 散热 液冷板 拓扑优化 热流固耦合
原文传递
火药燃烧驱动二级轻气炮发射过程数值模拟研究
5
作者 尹立新 钱秉文 +5 位作者 李华康 姚杭 陈春林 马坤 高鹏飞 曹进 《弹箭与制导学报》 北大核心 2025年第3期415-423,共9页
为研究火药燃烧驱动二级轻气炮发射过程的多物理场耦合机制,开展了全三维数值模拟研究。以30 mm口径轻气炮为研究对象,构建了包含燃烧室化学反应、发射管湍流气体流动及热-流-固耦合作用的数理模型。针对燃烧室固相反应,采用动态燃烧模... 为研究火药燃烧驱动二级轻气炮发射过程的多物理场耦合机制,开展了全三维数值模拟研究。以30 mm口径轻气炮为研究对象,构建了包含燃烧室化学反应、发射管湍流气体流动及热-流-固耦合作用的数理模型。针对燃烧室固相反应,采用动态燃烧模型;针对高可压缩湍流气体,采用五阶WENO格式结合Gauss积分与三阶Runge-Kutta TVD方法,实现空间-时间五阶精度离散。通过多块结构化动网格技术处理流场边界移动,并设计基于加权余量法的界面数据传递算法,确保热-流-固耦合过程中能量守恒。数值仿真结果表明:弹丸出膛速度为5 423 m/s,与实验值(5 560 m/s)相对误差为2.46%;压力场、温度场及活塞变形过程与实验数据吻合良好,验证了模型准确性。文中研究为二级轻气炮参数优化与性能提升提供了理论支持。 展开更多
关键词 火药燃烧驱动 二级轻气炮 化学反应 热-流-固耦合 数值模拟
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高温高压上装式球阀热流固耦合性能分析
6
作者 张伟政 黄文彬 +3 位作者 贾金光 余列信 杜昆明 唐大建 《液压气动与密封》 2025年第10期44-52,共9页
针对高温高压阀门产生的热膨胀卡死及热疲劳失效问题,以高温高压上装式球阀为研究对象,基于计算流体动力学(CFD)和热流固耦合技术,探究了其流场特性及结构耦合应力应变,并分析了阀座密封副接触应力。研究结果表明:小开度工况时,球体节... 针对高温高压阀门产生的热膨胀卡死及热疲劳失效问题,以高温高压上装式球阀为研究对象,基于计算流体动力学(CFD)和热流固耦合技术,探究了其流场特性及结构耦合应力应变,并分析了阀座密封副接触应力。研究结果表明:小开度工况时,球体节流部位存在明显的速度梯度变化,并出现了局部的高速射流;随着开度增大,球体进出口区域的高速流均向球体内流道延伸,形成了贯穿球体的高速带。在热流固耦合工况下,阀杆的温度梯度较大,易产生大的热应力与热变形;阀盖颈部散热片强化了与空气的对流散热,防止了填料因高温氧化而板结,确保了阀门密封可靠性。在热应力与压应力叠加作用下,阀杆下端产生了明显的应力集中,最大耦合应力为179.79 MPa,最大耦合应变为0.0044 mm;由于阀盖主要的换热方向是从内壁到外壁侧,故其最大耦合应力应变位于内壁侧。由应力评定结果知:阀杆与阀座密封面最大耦合应力均小于相应温度下材料的最大许用应力,故该阀门不会出现过载压溃失效问题。 展开更多
关键词 高温高压 球阀 流动特性 热流固耦合
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Fracture parameter diagnostic method during staged multi-cluster fracturing based on distributed temperature sensing
7
作者 WEI Cao LI Haitao +4 位作者 ZHU Xiaohua ZHANG Nan LUO Hongwen TU Kun CHENG Shiqing 《Petroleum Exploration and Development》 2025年第2期496-505,共10页
The Carter model is used to characterize the dynamic behaviors of fracture growth and fracturing fluid leakoff.A thermo-fluid coupling temperature response forward model is built considering the fluid flow and heat tr... The Carter model is used to characterize the dynamic behaviors of fracture growth and fracturing fluid leakoff.A thermo-fluid coupling temperature response forward model is built considering the fluid flow and heat transfer in wellbore,fracture and reservoir.The influences of fracturing parameters and fracture parameters on the responses of distributed temperature sensing(DTS)are analyzed,and a diagnosis method of fracture parameters is presented based on the simulated annealing algorithm.A field case study is introduced to verify the model’s reliability.Typical V-shaped characteristics can be observed from the DTS responses in the multi-cluster fracturing process,with locations corresponding to the hydraulic fractures.The V-shape depth is shallower for a higher injection rate and longer fracturing and shut-in time.Also,the V-shape is wider for a higher fracture-surface leakoff coefficient,longer fracturing time and smaller fracture width.Additionally,the cooling effect near the wellbore continues to spread into the reservoir during the shut-in period,causing the DTS temperature to decrease instead of rise.Real-time monitoring and interpretation of DTS temperature data can help understand the fracture propagation during fracturing operation,so that immediate measures can be taken to improve the fracturing performance. 展开更多
关键词 shale oil horizontal well multi-stage multi-cluster fracturing distributed temperature sensing thermo-fluid coupling model fracture parameters real-time monitoring
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基于分布式光纤测温的分段多簇压裂过程裂缝参数诊断方法 被引量:2
8
作者 魏操 李海涛 +4 位作者 祝效华 张楠 罗红文 屠坤 程时清 《石油勘探与开发》 北大核心 2025年第2期441-450,共10页
选用Carter模型表征裂缝扩展和压裂液滤失动态行为,同时考虑压裂液在井筒、裂缝和油藏间的流动传热,建立水平井分段多簇压裂过程热-流耦合温度响应正演模型,分析压裂参数、裂缝参数对分布式光纤(DTS)温度响应的影响规律,提出基于模拟退... 选用Carter模型表征裂缝扩展和压裂液滤失动态行为,同时考虑压裂液在井筒、裂缝和油藏间的流动传热,建立水平井分段多簇压裂过程热-流耦合温度响应正演模型,分析压裂参数、裂缝参数对分布式光纤(DTS)温度响应的影响规律,提出基于模拟退火算法的裂缝参数诊断方法,并通过矿场实例应用验证模型可靠性。研究表明:多簇压裂过程中温度响应曲线具有“V形”典型特征,其位置与压裂裂缝对应;压裂液排量越大、压裂与停泵时间越长,“V形”深度越小;缝面滤失系数越大、压裂时间越长、裂缝宽度越小,“V形”宽度越大;压裂过程中短暂停泵阶段,近井筒周围低温仍向地层扩散,DTS温度不升反降;对DTS数据进行实时解释监测,可了解压裂过程中裂缝的扩展情况,便于及时采取相应措施,提高压裂效果。 展开更多
关键词 页岩油 水平井 分段多簇压裂 分布式光纤测温 热-流耦合模型 裂缝参数 实时监测
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基于热-流-固-化耦合的深层致密砂岩储层压裂裂缝扩展规律
9
作者 郑鹏麟 徐珂 +4 位作者 张辉 强剑力 梁景瑞 钱子维 张玮 《石油实验地质》 北大核心 2025年第6期1440-1454,共15页
塔里木盆地库车坳陷北部斜坡带深层致密砂岩气是中国天然气增储上产的重要领域,储层水力压裂技术是油气增产的关键手段。然而,深部地质条件复杂,导致压裂裂缝扩展样式及影响因素尚不清晰,需量化分析以揭示多场耦合作用下压裂裂缝的扩展... 塔里木盆地库车坳陷北部斜坡带深层致密砂岩气是中国天然气增储上产的重要领域,储层水力压裂技术是油气增产的关键手段。然而,深部地质条件复杂,导致压裂裂缝扩展样式及影响因素尚不清晰,需量化分析以揭示多场耦合作用下压裂裂缝的扩展规律。针对库车坳陷北部斜坡带深层气藏高温、高压地质环境,考虑“应力、裂缝弱面”等地质力学因素,建立热—流—固—化耦合模型,借助有限元数值模拟,阐明水力压裂裂缝扩展规律。研究表明:(1)水力压裂裂缝的动态扩展过程受热—流—固—化耦合作用影响显著,决定着压裂裂缝扩展样式;(2)水平应力差低值区易形成复杂缝网,水平应力梯度差异诱导压裂裂缝非对称扩展;(3)压裂裂缝扩展过程中优先激活天然裂缝,且天然裂缝产状影响压裂裂缝扩展方向,当天然裂缝与压裂裂缝夹角较大时压裂裂缝扩展偏向于停止和穿过,而当天然裂缝与压裂裂缝夹角较小时压裂裂缝偏向于激活或激活+穿过;(4)射孔倾角与裂缝偏转角呈正相关,注入速率对裂缝面积的影响存在最优上限,流体与地层温度差越大,越易产生张裂缝,起裂压力越小。 展开更多
关键词 水力压裂 裂缝扩展 热—流—固—化耦合 数值模拟 深层致密砂岩 库车坳陷 塔里木盆地
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反应堆堆芯流道构型热流耦合智能拓扑优化研究
10
作者 韩文斌 邓坚 +2 位作者 赵以成 陆祺 黄善仿 《原子能科学技术》 北大核心 2025年第7期1416-1426,共11页
堆芯流道热工水力特性是决定核反应堆热量输运效率的核心要素,开展流道构型优化对提升反应堆系统综合性能(包括运行效率、安全裕度和经济性)具有重要工程价值,已成为先进核能系统研发的关键技术环节。本文将具有高度设计自由度的拓扑优... 堆芯流道热工水力特性是决定核反应堆热量输运效率的核心要素,开展流道构型优化对提升反应堆系统综合性能(包括运行效率、安全裕度和经济性)具有重要工程价值,已成为先进核能系统研发的关键技术环节。本文将具有高度设计自由度的拓扑优化方法与智能参数化生成技术相结合,通过自适应形态演化实现流-固耦合物理场的协同优化。以转型挑战反应堆(TCR)为研究对象,建立了基于最小化峰值温度目标的多物理场智能优化模型,采用COMSOL有限元分析平台实施流热耦合智能拓扑优化计算。通过基于传统参数化方法和智能参数化方法的对比研究,结合基于单纯形的无梯度启发式智能演化算法进行迭代求解,揭示了复杂流道构型的热工性能演化规律。研究结果表明,演化过程自主收敛于具有分形特征的“Y”形分支流道构型,其结构特性与仿生智能设计原则高度契合。相较于传统圆形流道基准设计,在维持压降不超过工程限值的约束条件下,智能优化方案全堆温度峰值降低了127.6 K。本文验证了智能拓扑优化方法在核反应堆流道设计中的显著成效,为先进堆芯冷却系统设计提供了新的方法支持,为后续反应堆智能化设计体系的构建奠定了基础。 展开更多
关键词 核反应堆 热流耦合 智能拓扑优化 计算流体动力学
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新能源汽车IGBT功率模块热管理的数值模拟
11
作者 高紫涵 程豫洲 +2 位作者 王学合 罗坤 樊建人 《浙江大学学报(工学版)》 北大核心 2025年第10期2014-2022,共9页
为了提升新能源汽车功率模块的散热能力,采用流热固耦合数值模拟方法分析绝缘栅双极型晶体管(IGBT)功率模块的热管理系统,并提出包含贡献量化、代理建模与整体优化的三阶段设计优化方法.基于ANSYSFluent软件建立IGBT功率模块的数值模型... 为了提升新能源汽车功率模块的散热能力,采用流热固耦合数值模拟方法分析绝缘栅双极型晶体管(IGBT)功率模块的热管理系统,并提出包含贡献量化、代理建模与整体优化的三阶段设计优化方法.基于ANSYSFluent软件建立IGBT功率模块的数值模型,数值模拟值与实验值的相对误差为3.7%.对影响IGBT功率模块散热性能的主要因素(包括基板陶瓷材料、冷却液流量和针肋结构)进行分析,确定对流换热热阻和陶瓷层热阻是影响芯片热阻的主要因素.通过代理模型构建与多目标优化对750V/820AH-BoostIGBT功率模块进行设计优化,优化后的功率模块芯片热阻降低了21.1%,压降减少了39.3%,模块质量减轻了6.1%. 展开更多
关键词 绝缘栅双极晶体管(IGBT) 热管理 流热固耦合 数值模拟 设计优化
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基于内部突变条件的柱塞副摩擦学性能研究
12
作者 刘建禧 卢艳 +2 位作者 张镐 龙俊志 王天慈 《机床与液压》 北大核心 2025年第4期128-138,共11页
为了揭示高功率密度轴向柱塞泵柱塞副的摩擦学性能,引入柱塞副微动姿态下的雷诺方程,考虑柱塞副油膜温度黏度以及弹性变形的影响,建立基于热流固多场耦合油膜分析模型,通过热流固模型对比分析不同负载下柱塞副油膜模型的变化特性。结果... 为了揭示高功率密度轴向柱塞泵柱塞副的摩擦学性能,引入柱塞副微动姿态下的雷诺方程,考虑柱塞副油膜温度黏度以及弹性变形的影响,建立基于热流固多场耦合油膜分析模型,通过热流固模型对比分析不同负载下柱塞副油膜模型的变化特性。结果表明:高压加剧了柱塞的偏心倾斜,导致柱塞副油膜厚度分布不均匀,在高低压切换时,内部压力突变导致出现油膜压力尖峰,而油膜温度升高导致油膜黏度降低,导致油膜支撑力减弱,使得柱塞副产生较大的变形破坏,最终导致柱塞副泄漏量过大。基于此,在柱塞表面进行波浪形结构设计,以平衡油膜厚度分布,降低黏温效应的影响。结果表明:采用波浪形结构改善了黏温效应导致的油膜支撑力不足的问题,减少了柱塞表面变形,使高功率密度轴向柱塞泵的泄漏量减少5.7%。 展开更多
关键词 高功率密度 轴向柱塞泵柱塞副 热流固多场耦合 泄漏量 结构优化
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甲氨蝶呤修饰的磁流体在大鼠乳腺癌内分布及其对生存与免疫功能的影响
13
作者 黄丽 曹东东 +5 位作者 欧阳伟炜 王伟 唐劲天 耿一超 苏胜发 卢冰 《肿瘤》 2025年第1期1-11,共11页
目的:评估甲氨蝶呤(methotrexate,MTX)修饰的磁性纳米粒子热化疗治疗大鼠乳腺癌的疗效及其对大鼠免疫功能的影响。方法:在雌性Wistar大鼠皮下接种乳腺癌Walker-256细胞建立移植瘤模型,在肿瘤内注射聚乙烯亚胺(polyethyleneimine,PEI)修... 目的:评估甲氨蝶呤(methotrexate,MTX)修饰的磁性纳米粒子热化疗治疗大鼠乳腺癌的疗效及其对大鼠免疫功能的影响。方法:在雌性Wistar大鼠皮下接种乳腺癌Walker-256细胞建立移植瘤模型,在肿瘤内注射聚乙烯亚胺(polyethyleneimine,PEI)修饰的Fe_(3)O_(4)磁性纳米粒子(47T组、42T组和多次42T组)或MTX修饰的Fe_(3)O_(4)磁性纳米粒子(47TC组、42TC组和多次42TC组),并在不同温度(47℃和42℃)的磁场作用下进行热疗;以仅注射MTX修饰的磁流体(MFC组)、移植瘤大鼠不做任何处理(空白对照组)、仅在交变磁场中辐照处理30 min(M组)、仅注射PEI修饰的磁流体(MF组)、MTX单药处理(MTX组)以及不接种肿瘤细胞的大鼠(正常组)作为对照组。采用X射线摄片观察磁流体在肿瘤内注射24 h、2周及2个月后,其在肿瘤组织中的分布情况。在治疗24 h后,分别在47T和47TC组中各选取3只大鼠,处死后在电子显微镜下观察磁流体对肿瘤细胞的影响。治疗14 d后,测量除正常组外各组大鼠的肿瘤体积,并进行统计学分析;同时在47TC、47T、42TC、42T、MFC、MTX、空白对照及正常组中各选取4只大鼠,采用ELISA法检测其外周血中IL-2、IFN-γ和IL-4的含量;对剩余大鼠进行长期生存观察。结果:磁性纳米粒子在肿瘤中心区域呈均匀分布,而在肿瘤边缘则分布不均;其主要聚集于肿瘤细胞间隙,并且可以进入肿瘤细胞内。47TC、47T、多次42TC和多次42T组大鼠的肿瘤生长受到抑制(P均<0.05),并且生存率较高。47TC、47T和空白对照组外周血中IL-2和IFN-γ的表达水平升高,而IL-4的表达水平降低(P均<0.05)。结论:47℃30 min及多次42℃60 min热化疗能在一定程度上抑制大鼠乳腺癌的生长,并且延长大鼠生存时间,这可能与47℃30 min热化疗激活了机体的免疫功能有关。 展开更多
关键词 乳腺肿瘤 甲氨蝶呤 磁流体 热疗 热化疗 免疫功能
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基于ANSYS Workbench的高温机械臂热流耦合分析
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作者 杜晓静 管殿柱 +1 位作者 刘高照 施磊 《青岛大学学报(工程技术版)》 2025年第3期30-35,共6页
针对一款高温工作下对中机械臂的热防护需求,设计了一种水冷装置,通过ANSYS Workbench仿真软件中的流体与稳态热分析模块,进行热流耦合的数值模拟,验证设计的合理性。建立对中机械臂-水冷机构-液压缸多物理场的耦合模型,通过双向耦合器... 针对一款高温工作下对中机械臂的热防护需求,设计了一种水冷装置,通过ANSYS Workbench仿真软件中的流体与稳态热分析模块,进行热流耦合的数值模拟,验证设计的合理性。建立对中机械臂-水冷机构-液压缸多物理场的耦合模型,通过双向耦合器进行耦合,使流体(冷却水)与固体(机械臂)通过共轭传热界面实时交换能量,分析水冷系统的传热特性、流场分布及机械臂的温度场响应。分别对入口流速为1 m/s、2 m/s、3 m/s和4 m/s的工况进行仿真,分析流体入口速度对水冷系统散热效果的影响。结果表明,冷却水流速超过2 m/s时,能在有效规避汽化风险的同时,将液压缸区域温度降至28.3℃,远低于液压缸区域的安全工作温度,验证了水冷装置的合理性。本研究为高温环境下机械臂的热防护设计和水冷散热的热流耦合分析提供了理论依据。 展开更多
关键词 热流耦合 水冷系统 机械臂热防护 ANSYS Workbench
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热压罐框架式成型工艺装备拓扑设计及性能仿真
15
作者 尹荣颖 云庆文 +3 位作者 吴继超 李飞 马吉川 马英辉 《纤维复合材料》 2025年第5期16-22,共7页
框架式成型工艺装备是热压罐成型复合材料蒙皮、壁板等构件的关键工艺装备,框架式工艺装备成型模板的温度均匀性、框架支撑结构刚度及开敞性对于复合材料构件成型质量、热气流有效利用具有重要影响。以提高工艺装备温度均匀性、减重及... 框架式成型工艺装备是热压罐成型复合材料蒙皮、壁板等构件的关键工艺装备,框架式工艺装备成型模板的温度均匀性、框架支撑结构刚度及开敞性对于复合材料构件成型质量、热气流有效利用具有重要影响。以提高工艺装备温度均匀性、减重及保持整体刚度为目标,采用拓扑优化方法生成了框架式成型工艺装备新构型,基于有限元仿真评估了结构刚度并完善支撑结构设计。进一步基于CFD仿真,从整体热均匀性、成型区域升温效率两方面,对比分析了常规结构、拓扑结构框架式成型工艺装备的热性能。结果显示与常规工艺装备相比,优化设计后工艺装备支撑结构减重35%,升温过程中工艺装备整体热均匀性提升18%以上,且热均匀性随着拓扑结构重量降低而进一步升高,同一时刻及位置的工艺装备成型区域温度提升4℃以上,尤其是受流通性影响较大的成型中心区域温度差异达14℃,拓扑结构的减重及开敞性对工艺装备性能有明显提升,验证了拓扑优化方法在成型工艺装备设计上有效性。 展开更多
关键词 直升机 工艺装备 拓扑优化 结构设计 CFD流热固耦合仿真
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含瓦斯煤热流固耦合三轴伺服渗流装置的研制及应用 被引量:103
16
作者 许江 彭守建 +3 位作者 尹光志 陶云奇 杨红伟 王维忠 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第5期907-914,共8页
介绍自主研发的含瓦斯煤热流固耦合三轴伺服渗流装置,该装置主要由伺服加载系统、三轴压力室、水域恒温系统、孔压控制系统、数据测量系统以及辅助系统等6个部分组成,其最大轴压为100MPa、最大围压为10MPa、最高加热稳定温度为100℃,试... 介绍自主研发的含瓦斯煤热流固耦合三轴伺服渗流装置,该装置主要由伺服加载系统、三轴压力室、水域恒温系统、孔压控制系统、数据测量系统以及辅助系统等6个部分组成,其最大轴压为100MPa、最大围压为10MPa、最高加热稳定温度为100℃,试件尺寸为φ50mm×100mm。该装置具有如下特点:(1)所进行的试验能反映地应力、瓦斯压力、温度等对含瓦斯煤渗透率的综合影响;(2)实现伺服液压控制加载功能,能进行多种形式的加载;(3)实现"面充气",更加逼真地反映实际煤层瓦斯源的情况;(4)设计有导向装置,实现加压活塞杆和支撑轴的对位,避免在加压过程中产生晃动,使得试件受压均匀而稳定;(5)数据采集使用更加灵敏、精确度更高的各类传感器;(6)设计有大型水域恒温系统,并安装有水域循环水泵,加热过程更加均匀;(7)具有研究含瓦斯煤渗透性、变形特性等多种功能。采用该装置进行含瓦斯煤在不同围压、不同温度条件下的渗透试验,结果表明含瓦斯煤变形存在4个阶段,其抗压强度随着围压的增加而增大;含瓦斯煤渗流流量在应力–应变过程中存在阶段性变化且随着温度的升高呈现总体减小的趋势。该装置可用于含瓦斯煤热流固耦合渗流领域的研究,为进一步深层次揭示煤层瓦斯运移规律和研究煤层瓦斯抽采技术提供理论基础。 展开更多
关键词 采矿工程 含瓦斯煤 热流固耦合 渗流 伺服控制系统
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含瓦斯煤热流固耦合渗流实验研究 被引量:40
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作者 尹光志 蒋长宝 +2 位作者 许江 彭守建 李文璞 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第9期1495-1500,共6页
以晋城煤业集团赵庄矿3号煤层的无烟煤为研究对象,运用自主研发的"含瓦斯煤热流固耦合三轴伺服渗流实验装置",进行了恒定瓦斯压力和围压条件下含瓦斯煤热流固耦合全应力-应变瓦斯渗流实验。研究结果表明:随着煤样温度的升高,... 以晋城煤业集团赵庄矿3号煤层的无烟煤为研究对象,运用自主研发的"含瓦斯煤热流固耦合三轴伺服渗流实验装置",进行了恒定瓦斯压力和围压条件下含瓦斯煤热流固耦合全应力-应变瓦斯渗流实验。研究结果表明:随着煤样温度的升高,煤样的三轴抗压强度降低,承受变形的能力减小,弹性模量增大;在全应力-应变整个过程中,煤样的渗透率总体呈下降趋势;煤样渗透率小不利于采煤之前的瓦斯抽放,导致煤层深处与工作面之间的瓦斯压力梯度较大,并且高温煤样在屈服阶段的渗透率增长更快,使煤与瓦斯突出的危险性增大。煤体渗透率与应力之间的关系不是单调的随应力的增大而减小,而是要看煤体处于何种应力-应变状态。 展开更多
关键词 热-流-固耦合 全应力-应变 煤与瓦斯突出 渗透率
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喷雾电火花铣削加工的能量分配与材料蚀除模型 被引量:9
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作者 薛荣 顾琳 +1 位作者 杨凯 张发旺 《机械工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第21期175-182,共8页
针对喷雾电火花铣削加工(Electrical discharge milling,ED-milling)建立电蚀坑形成过程的热-流耦合模型,并改进电火花加工中放电能量在阴极及阳极分配系数的判断方法来为所建立的蚀除模型提供边界条件。此外,通过试验得到不同放电参数... 针对喷雾电火花铣削加工(Electrical discharge milling,ED-milling)建立电蚀坑形成过程的热-流耦合模型,并改进电火花加工中放电能量在阴极及阳极分配系数的判断方法来为所建立的蚀除模型提供边界条件。此外,通过试验得到不同放电参数下的电蚀坑半径,并对蚀坑半径随脉宽和电流变化的规律采用最小二乘法进行拟合作为等离子体扩张方程。基于材料蚀除的热-流耦合二维模型,应用仿真-试验比对的方法得到雾中电火花铣削加工时放电能量在正极的分配系数近似为0.29,负极分配系数约为0.025。根据相关加工参数及所建立的模型,对喷雾电火花加工的电蚀坑尺寸进行计算并与试验测量结果进行对比,两者误差约在8%,证明该模型是可信的。通过对比试验和分析结果,可知喷雾电火花铣削加工中放电通道中的能量分配在阳极的比例远大于阴极,从而揭示了在雾中电火花加工中工件接正极时材料去除率更高的原因。通过所建立的阴、阳极的蚀除模型,用于对喷雾电火花加工的材料去除率、表面粗糙度等进行推导和预测,从而优化工艺参数并减少加工成本。此外,所建立的模型可进一步扩展应用到液中、气中等多种电火花加工(Electrical discharge machining,EDM)中,并为EDM加工机理的研究提供了一种可行的方法。 展开更多
关键词 喷雾电火花铣削加工 电蚀坑 热-流耦合模型 能量分配系数
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SRM点火瞬态凝相粒子对火焰传播过程的影响 被引量:6
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作者 唐金兰 樊建龙 +1 位作者 李进贤 冯喜平 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第5期1602-1606,共5页
以Fluent计算软件为工具、时均化N-S方程、RNGk-ε湍流模型、P1辐射模型、颗粒轨道模型为基础、美国"大力神4"运载火箭助推发动机PQM-1为算例,采用流固耦合传热的火焰传播边界条件,建立了二维轴对称纯气相流动和气固两相流动... 以Fluent计算软件为工具、时均化N-S方程、RNGk-ε湍流模型、P1辐射模型、颗粒轨道模型为基础、美国"大力神4"运载火箭助推发动机PQM-1为算例,采用流固耦合传热的火焰传播边界条件,建立了二维轴对称纯气相流动和气固两相流动模型,分析了大长径比SRM点火瞬态凝相粒子对火焰传播过程的影响。分析结果表明,与纯气相流动模型相比,两相流模型中凝相粒子的辐射、阻尼、拖拽等作用改变了火焰在装药燃气通道、径向翼槽内的传播过程;两相流动模型可正确预示大长径比SRM的初始发火点和火焰传播过程。 展开更多
关键词 固体火箭发动机 点火瞬态 火焰传播 两相流动 流固耦合
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固体火箭发动机点火瞬间火焰传播模型比较研究 被引量:7
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作者 樊建龙 唐金兰 +1 位作者 李进贤 冯喜平 《固体火箭技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第6期575-578,582,共5页
以N-S方程、k-ε湍流模型、P1辐射模型为基础,采用流固耦合传热的火焰传播边界条件,分别对固体火箭发动机点火瞬间的层流粘性模型、湍流粘性模型、层流粘性辐射模型、湍流粘性辐射模型进行了比较分析研究。以PS-1发动机点火过程为算例... 以N-S方程、k-ε湍流模型、P1辐射模型为基础,采用流固耦合传热的火焰传播边界条件,分别对固体火箭发动机点火瞬间的层流粘性模型、湍流粘性模型、层流粘性辐射模型、湍流粘性辐射模型进行了比较分析研究。以PS-1发动机点火过程为算例的分析表明,燃气和推进剂热力参数相同时,层流粘性模型不能形成火焰;湍流粘性模型虽然形成了燃面,但不可自持燃烧;层流粘性辐射模型的点火诱导期长;湍流粘性辐射模型可正确预示初始发火点和火焰传播过程。 展开更多
关键词 固体火箭发动机 火焰传播 点火准则 流固耦合 点火过程
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