固相变材料运动对熔融传热的影响

固相变材料运动对熔融传热的影响

一、固态相变材料的运动对熔化传热的影响(论文文献综述)

俞准,王姜,严中俊,庹晓糠,李水生,张国强[1](2021)在《生活水箱内相变材料封装结构改进及熔化性能研究》文中指出针对生活水箱内封装相变材料现有强化换热方法(如添加翅片或膨胀石墨)会导致蓄能密度降低与石墨沉降等问题,提出在不添加外物的基础上,对当前水箱中应用最为广泛的圆柱型封装结构进行优化改进,通过减小其底面/顶面半径比形成侧壁面倾斜的倒圆锥型结构,使得固态相变材料在重力作用下自然沉降时可充分与面积占比较大的侧壁面发生接触熔化,从而实现相变材料熔化性能的提高.为探究倒圆锥型封装相变材料熔化性能,建立相应熔化传热模型,并通过可视化实验进行验证.在该模型的基础上,对倒圆锥型和圆柱型结构封装相变材料的熔化性能进行了对比和分析.结果显示在相同体积(1.74e-04 m3)和高度(0.055m)下,倒圆锥型结构封装相变材料完全熔化时间为2 520 s,与圆柱型结构相比缩短了690 s,熔化性能提高了21.5%.倒圆锥型结构封装相变材料熔化过程中,除接触熔化外液态相变材料的自然对流也对熔化性能有显着影响,且侧壁处形成的Rayleigh-Bernard环流会削弱相变材料接触熔化性能.此外,发现在自然对流与接触熔化共同作用下,正圆锥型结构封装相变材料熔化性能与倒圆锥型结构相比更强,提高了16.7%.在实际应用中可将正圆锥与倒圆锥型封装结构结合使用,在有效利用空间的基础上实现蓄热量和蓄热效率的同时提高.

廉艳平,王潘丁,高杰,刘继凯,李取浩,刘长猛,贺小帆,高亮,李好,雷红帅,李会民,肖登宝,郭旭,方岱宁[2](2021)在《金属增材制造若干关键力学问题研究进展》文中研究指明金属增材制造是一种兼顾复杂结构和高性能构件成形需求的颠覆性制造技术,在航空、航天、交通、核电等领域具有广阔的应用前景和发展空间.该技术大规模推广应用所面临的制造效率和控形保性挑战是一个涉及力学、光学、材料、机械、控制等多学科交叉的难题.本文针对其中涉及的若干关键力学问题,阐述了近年来国内外在面向金属增材制造的结构拓扑优化设计、制造过程数值模拟、成形材料与结构的缺陷表征和性能评价方面的研究进展,并对金属增材制造的结构设计-制造模拟-性能评价的发展趋势进行了展望.

吴璠[3](2021)在《户用相变蓄热水箱性能分析及优化研究》文中研究表明资源紧缺和环境污染的现状对能源利用提出了更高的要求,开发和利用可再生能源是实现可持续发展的重要途径之一。在可再生能源利用领域,太阳能光热利用技术应用相对广泛。但由于天气、昼夜以及季节等因素的制约,太阳辐射具有非连续、不稳定的特点,影响了太阳能的有效利用率。蓄热水箱作为太阳能光热利用中的储热设备,可调节负荷波动及存储热水,有效改善气象参数对太阳能光热利用的影响。普通蓄热水箱以水作为储热介质,热量以显热方式蓄存,存在储热密度低和水箱体积大等不足。针对该问题,提出将相变材料与蓄热水箱结合,利用相变材料蓄热密度高、相变过程温度近似恒定的特点,在提升水箱蓄能密度、减小水箱体积的同时,有效降低太阳辐射不稳定性的影响,提高光热有效利用率。首先通过对比分析各类相变材料的性质及不同相变蓄热水箱的结构特点,结合家用生活热水使用规范确定相变水箱为以石蜡作为蓄热材料,相变层置于水箱箱体外侧的结构形式。分别应用Revit和COMSOL Multiphysics软件建立了相变蓄热水箱的物理模型与数值模型,在以实验数据验证了水箱数值计算模型的准确性后,对相变蓄热水箱的蓄放热过程进行了模拟分析,并根据模拟结果提出了水箱结构的优化方式。模拟结果表明,增设相变层的水箱蓄热过程明显延长,放热过程则随着相变层厚度的增加呈现先延长后缩短的变化趋势。在蓄热过程中,随着相变材料厚度的增加,相变材料的平均温度降低,相变层顶部与底部的液相比差值增大,底部液化趋势显着降低;放热过程中不同厚度相变材料的固相比变化趋势相同,在放热初期减小随后增大。与其他模拟工况相比,相变层厚度为30 mm时,放热过程中水温降低速率最小,放热过程比普通水箱延长5 h左右。另外,在相变层内部设置环形金属隔板可改善相变蓄热水箱的运行特性。蓄热过程中,环形金属隔板数量的增加和厚度的提升有利于固态相变材料熔化,潜热利用率得到提升,但也会使蓄热过程延长、制造成本提升、装置自重增加。放热过程中,增设环形金属隔板可使相变材料达到更低的液相比。但隔板的厚度并非越厚越好,厚度为5 mm的环形金属隔板对促进相变材料液化、维持水温的作用强于厚度为2 mm与10 mm的隔板。最后采用火积耗散对结构优化前后水箱的放热性能进行了分析。放热过程中,优化后的相变蓄热水箱处于潜热释热过程的时间较长,水和相变材料的换热温差几乎保持恒定,因此优化后的相变蓄热水箱火积耗散率绝对值较小,相变潜热维持水温的效果更加明显。火积耗散的分析从蓄能质量的角度验证了环形金属隔板对提升相变水箱放热性能的有效性。

王城智[4](2021)在《复合相变材料蓄热器传热特性及优化设计研究》文中研究指明相变蓄热技术是利用物质在相变的过程中吸收或者释放热量来实现能量存储与利用的节能新技术。其优点有能量密度大,相变过程温度变化范围小,所需装置简单等。近年来,在电力削峰填谷,建筑节能,绿色能源开发等方向得到了广泛应用。本文以水平管壳式相变蓄热装置为研究对象,采用Fluent软件进行数值仿真模拟,研究复合相变材料的相变传热过程及强化传热的措施。主要研究内容及结论如下:(1)通过建立复合相变传热模型,模拟分析了石蜡/膨胀石墨复合相变材料在相变过程中传热机制和影响规律,得出复合相变材料中膨胀石墨含量越大,完全相变的时间越短。在熔化过程中,膨胀石墨质量分数为20%的复合相变材料相比于纯石蜡完全熔化时间缩短了60%;凝固过程中,完全变为固态的时间缩短了37.9%。(2)改变换热流体的温度与流速,模拟这两种因素对相变过程的影响。得出换热流体温度提高传热的效率升高,到333K后随着换热流体温度继续上升,相变传热效率增大逐渐不明显。流速变化导致换热流体的出口温度明显变化。流速越低,管内介质与相变材料换热更充分。对于熔化过程,流速从0.3m/s降低到0.05m/s,出口温度从325K降到320K;而凝固过程,出口温度升高,流速为0.05m/s的情况下,换热流体可以从283K吸热升高到296.3K。(3)在相变材料填充总量一定的情况下,相变蓄热装置长度为900mm时的完全熔化时间比600mm时缩短了5.6%,换热管的长度增大能够加快相变材料的熔化,但效果不明显。综合考虑管材消耗和蓄热效率,针对本文的情况,长度为800mm的相变蓄热装置最优。(4)设置换热管沿Y轴负方向偏心距离,结果表明:偏心距离对熔化过程起到促进作用,偏心距离为-20mm的装置比同心结构完全熔化时间缩短了23%。凝固过程中,设置偏心距离对相变材料凝固起抑制作用,完全凝固时间比同心结构增大了17.9%。考虑到装置有熔化和凝固两种情况,因此不建议换热管偏心设置。(5)本文对相变蓄热装置的结构优化进行了一些数值模拟分析,通过添加肋片强化传热效果,模拟肋片数量、肋高、布置角度对相变传热性能的影响。肋片数为2比无肋片情况下的完全熔化时间缩短了22.3%,完全凝固时间缩短了15.9%。肋片按0°布置时熔化和凝固过程中传热性能最佳。通过模拟分析得出最佳肋片数量6,最佳肋高为10mm。

陈亚刚[5](2021)在《管束式相变储热器相变传热特性》文中提出相变蓄热技术的发展对清洁能源的保存以及解决能源的供需匹配问题至关重要,对相变材料(PCM)熔融过程的分析和优化对于提高相变蓄热系统在稳定热源下的储能性能具有重要意义,潜热蓄热的研究主要集中在如何提高蓄热效率和储能率上,这是评估储能系统整体热性能的关键指标。研究影响相变蓄热器强化换热的因素对加快相变蓄热器蓄热过程,提升储热效率有重要的意义。本文通过实验和数值计算相结合的方法,以竖直放置的单管管束式相变蓄热器为研究对象,研究了导热流体(HTF)的不同入口流速、入口温度和初始温度对相变蓄热器蓄热过程的影响,还通过改变实验段的放置方式研究了自然对流对管束式相变蓄热器相变传热特性的影响。实验中相变材料选用OP28E,采用水作为导热流体。数值计算方法采用焓-孔隙率法,为方便计算,将实验模型合理简化为二维轴对称模型。主要结论有:(1)开始蓄热时,相变材料区的热量主要靠热传导进行传递。当相变材料温度达到相变温度发生相变时,相变材料区开始出现对流换热。相变材料在相变储热单元内部的熔化过程是由内到外,从上到下依次进行的。(2)导热流体的入口温度对相变蓄热器蓄热过程影响较大,增加温度,蓄热速度越快。当温度较低时,温度的升高可以显着的加快蓄热过程,但是当入口温度升高到一定程度,再增大温度对相变蓄热器的蓄热过程影响很小。(3)导热流体的入口流量对相变蓄热器的蓄热过程基本没有影响。因为蓄热过程中的主要热阻在管壁和相变材料区域,增加流速对导热流体的热阻基本没有影响。(4)相变蓄热器的初始温度对蓄热过程也有较大影响。初始温度越高,蓄热时间越短,储热速度越快。增加初始温度可以加快相变蓄热器的蓄热过程,但是也不能无限的增加初始温度,要综合考虑所用相变材料的相变温度这一物性参数,不能让初始温度超过相变温度。(5)通过ANSYS FLUENT软件对相变蓄热器蓄热过程进行数值模拟。模拟结果与实验结果有较好的一致性,证明了实验结果的正确性。(6)相变蓄热器不同的倾斜放置角度对储热单元的传热特性影响不同,经过对比,发现水平放置时相变蓄热器蓄热速率最快。

夏天亮[6](2021)在《套管式相变储能单元肋片强化传热研究》文中研究指明利用相变材料(phase change materials,PCM)的相变潜热进行储能是新能源开发和建筑节能等领域应用较多的相变储能技术。针对有机相变材料存在的导热系数小、传热性能差等问题,人们提出了许多强化传热措施,包括提高相变材料的导热系数(如加入纳米金属粒子、金属骨架等)、增大传热面积(添加金属肋片)、提高温差均匀性(过程优化、复合材料)等。相变储能单元内部加肋是一种传统的强化传热手段,但是肋片可能会抑制PCM熔化过程的自然对流现象,从而在一定程度上抵消强化传热效果。另一方面,肋片强化传热效果分析要综合考虑熔化和凝固的两类相变过程,以全面提高肋片管相变储能单元的蓄、放热性能。本研究以水平放置的内管带有纵肋的套管式相变储能单元为研究对象,相变材料为石蜡。在合理的简化性假设的基础上建立二维相变传热模型,利用FLUENT软件中内嵌的Solidication/Melting模型对考虑自然对流情况下肋片管内石蜡的熔化和凝固过程进行模拟。根据数值模拟的结果,分析肋片厚度、肋片高度、热流管偏心设置以及单元下部肋片加密等措施对直肋片管相变储能单元蓄放热过程的影响。本研究还设计了一种Y型肋片管相变单元,并对其蓄放热特性进行了数值模拟分析。此外,本文还针对三维直肋片相变储能单元的蓄热过程进行了可视化实验研究。综合来说,本文的主要研究工作及主要结论如下:(1)开展了直肋相变储能单元蓄热和放热特性的数值模拟研究。对典型直肋管相变单元的肋厚和肋高进行了数值模拟,研究了肋厚和肋高对相变单元换热性能的影响,重点研究了不同肋片结构参数下蓄释能过程中的液相率分布、相界面变化、温度分布、速度矢量分布及蓄放热功率等情况。研究结果表明,肋厚对于蓄热过程强化换热的作用效果影响很小,2.0mm、2.5mm、3mm、3.5mm和4.0mm的五个肋种肋厚的蓄热速率最大差异不超过8%,增加肋高对提高单元内部相变材料的相变速率更加行之有效。以肋高37mm的情形为基准,肋高47mm、57mm和67mm的完全熔化蓄热时间分别缩短了 3 7.9%、68.5%和78.4%,完全凝固放热时间分别缩短了 43.4%、62.9%和68.1%。(2)对带直肋内管的偏心设置及下部区域加肋等强化传热措施展开研究。蓄热过程中热流上升,冷流体沉降,上部区域相变速度明显快于下部,为了充分利用自然对流的效果,促进上下区域同时完成相变,将换热内管向下进行偏移,并对不同偏心率工况下的熔化和凝固过程进行了模拟研究。模拟结果显示,偏心设置在一定程度上可以增强上部区域自然对流换热,改善下部区域相变速度过慢的问题,存在最佳偏心率ε=0.15,但相比同心单元也仅节省了 4.1%的相变时间。下部区域相变过慢,加肋对改善熔化蓄热的效果显着,研究结果表明,加一片肋和加两片肋条件下蓄热时间分别减少31.1%和39.8%,但加肋对PCM凝固时间的影响不大。当增加一片肋时,蓄热功率提升47.0%,当增加第二片肋时,蓄热功率仅在原有基础上提升16.0%,放热功率几乎没有变化,在兼顾换热效果和经济性的基础上,下部区域增加一片金属肋片是较为经济的做法。(3)设计了一种内管带Y型肋的套管式相变储能单元。肋片热导率远大于相变材料,增大肋片与相变材料的换热面积可以有效提高相变单元的储能和释能速率。相较于典型直肋,Y型肋片的分支结构不仅增加肋换热面积,同时改善了热流传递路径,Y型肋片对应的PCM蓄、放热所需时间分别缩短约20.1%和41.4%,平均蓄热功率提高40.0%,平均放热功率提高72.7%。而且Y型单元内部温差分布明显减小,降低了单元局部过热的可能性,从实际应用的角度延长了蓄热器及相变材料的使用寿命。(4)搭建了可视化的直肋相变管蓄热实验台。对该单元的蓄热过程进行实验观测,研究了不同换热流体水温、不同热流体流量对储能单元性能的影响。实验结果表明:循环水温对于相变单元蓄热的影响远大于循环水量,相同流量下循环水温升高10℃,平均蓄热功率提高48.26%;相同水温下流量增大一倍,单元平均蓄热功率提高23.26%。

张慧[7](2021)在《纤维素/聚乳酸激光烧结成型机理及实验研究》文中研究表明激光烧结技术(laser sintering,LS)是增材制造(additive manufacturing,AM)研究领域里的一项主流技术分支,对当今社会的生产模式产生了重要的影响。在LS技术不断多元化、普及化的发展中,解决传统加工耗材难成型、可用耗材种类少、性价比低等问题仍是LS技术的研究热点。聚乳酸(polylactic acid,PLA)AM技术近年兴起,丝线PLA熔融沉积成型(FDM)这项AM技术分支趋于成熟化,已进入市场。然而,粉状PLA基复合材料LS技术还面临着诸多难题:多数PLA难于或无法LS成型;一些实验室合成的聚乳酸工艺复杂、稳性定差、成本高且产量少;国内外缺少对新PLA基复合材料LS技术的完整研究,导致难以推广应用。针对上述发展现状与问题,本文提出一种低成本的、可完全降解的纤维素/聚乳酸共混物的新型生物质LS耗材,采用理论分析、宏微观多尺度的数值计算与模拟分析以及实验测试方法对纤维素/聚乳酸激光烧结技术进行系统性研究。以纤维素/聚乳酸激光烧结成型机理为核心理论,从材料设计与制备、LS工艺、制件退火处理等多个环节突破PLA基复合材料激光烧结的一些技术难题。主要工作归纳如下:(1)进行纤维素/聚乳酸的材料设计与制备。从材料物化特性的表征与分析着手研究,结合多层LS试验测试多种PLA的加工性,筛选出具备一定可行性的PLA材料。以纤维素为填料制备多配比的纤维素/聚乳酸共混物,减少PLA基体材料LS过程的收缩形变,达到提高PLA基材综合成型性能的目的。(2)研究组分配比对纤维素/聚乳酸LS工艺及制件成型性能的影响。借助分子动力学模拟方法分析纤维素添加量对纤维素/聚乳酸相容性和LS过程分子间相互作用的影响,从分子层面探明宏观组分配比对材料LS成型性能的影响。通过LS实验和性能测试验证了组分配比对纤维素/聚乳酸材料物化特性、LS制件成型性能的影响规律,最终获得材料综合性能良好的组分配比。(3)探究纤维素/聚乳酸LS过程激光能量传递过程、作用机制及影响规律。宏观层面借用MATLAB数值模拟和ANSYS有限元方法分析激光能量密度和LS温度场分布的影响因素和规律,并建立相关数学模型。微观层面采用分子动力学模拟方法研究热作用对纤维素/聚乳酸体系分子运动行为、分子结构、界面结合作用的影响规律,在微观尺度上揭示纤维素/聚乳酸LS过程的热影响机制和宏观的液相烧结成型机理。(4)以提高纤维素/聚乳酸激光烧结制件成型性能为目的,探究工艺参数、打印方向、退火处理工艺对制件密度、力学性能、尺寸精度、微观形貌、结晶性能等的影响。通过全因子试验设计方法分析工艺参数对LS制件力学性能的显着性影响,并建立数学模型,获得力学性能最佳的工艺参数。

陈嘉伟,熊飞宇,黄辰阳,廉艳平[8](2020)在《金属增材制造数值模拟全文替换》文中指出金属增材制造过程是一个多尺度多物理场耦合问题,包括复杂的传热传质、相变和材料微观组织演化等物理现象.因此,本文从传热传质和材料微观组织演化两个方面,详细论述了金属增材制造的数值模拟研究现状.以所关注的物理现象和求解问题的尺度不同为主线归纳了已有的热源模型、传热传质数值计算模型(包括粉末尺度的高保真热流耦合模型、基于连续体假设的热流耦合模型、基于连续体假设的热传导模型)和微观组织演化预测模型(包括相场模型、元胞自动机法、动力学蒙特卡洛法),并分析了各个模型的优势和适用范围,进一步论述了"过程-组织-性能"集成耦合模拟模型.在此基础上,总结了金属增材制造数值模拟面临的挑战和发展趋势.

金万春[9](2020)在《管壳式相变蓄热器环形肋片强化传热特性研究》文中进行了进一步梳理相变蓄热技术在新能源开发和节能领域具有广泛的应用前景。但由于相变材料(PCM)导热系数小、传热性能差,相变蓄热器的性能和应用受到了很大的限制。对此,人们针对PCM侧提出了诸多以拓展导热路线为主的强化传热措施。实际上,相变蓄热器PCM液相区的自然对流在一定程度上也有强化传热的作用,仅以拓展导热路线为依据的强化措施会抑制自然对流,使得最终强化传热效果不明显。为了避免这种现象,需要对管翅式相变蓄热器肋片强化传热与自然对流强化传热的综合传热效果进行研究,以提高管翅式相变蓄热器蓄/放热性能。本文采用正十八烷(n-octadecane)为相变材料,以竖直布置且带环形肋片的单管管翅式相变蓄热器为研究对象。通过合理简化,建立了二维数学模型,并通过焓—孔隙率法对其进行研究。通过对肋片强化传热和自然对流传热进行耦合分析,获得不同肋片布置对相变蓄热器蓄/放热过程液态区自然对流的影响,以及对整个蓄热器蓄/放热速率的影响。主要结论有:(1)自然对流对PCM熔化过程有较大的影响,且引入肋片强化传热会抑制相变蓄热器蓄热时PCM液态区的自然对流。但对凝固过程,自然对流影响较小。(2)相变蓄热器蓄热时,肋片强化传热主要对熔化的前期影响较大,而对熔化后期影响较小。且受自然对流的影响,熔化进行到后期仅底部剩余未熔化的PCM,但这部分PCM完全熔化却需要大量的时间,特别是当肋片当量高度超过0.2后,剩余的10%相变材料完全熔化所需时间占整个熔化过程的20%以上。而在蓄热器放热时,凝固过程后期仅顶部和底部剩余有液态的PCM,这部分PCM凝固也需要大量的时间。(3)肋片高度对相变蓄热器的蓄/放热性能有较大的影响。对于蓄热过程,肋片高度越大换热面积越大,同时液态区自然对流受到的抑制作用也越强,因此肋片高度持续增加时,每单位增高量所获得的强化传热效果呈下降趋势。对于放热过程,肋片的强化传热效果也有此类现象,且当肋片高度L?分别为0.8和1时,两条液相率曲线趋于一致。(4)对于放热过程,肋片数越大,放热速率越快。但当肋片高度较大时,持续增大肋片数,单位肋片数所产生的强化传热效果呈下降趋势。当肋片高度较小时,则该趋势不明显。(5)相变蓄热器蓄热时,在肋片结构相同的情况下,肋片间距越大,自然对流越能够充分发展,PCM熔化速率越快。且最后一肋片距离蓄热器底部越近,后期剩余固态相变材料熔化越迅速。而放热时,改变肋片间距后两条液相率曲线前期基本一致,但肋片距蓄热器顶部和底部距离越小,后期剩余PCM凝固越迅速。

钟佳毅[10](2020)在《新型波纹板式相变蓄热器换热特性研究》文中指出能源始终是人类生存和社会发展必不可少的重要因素,但是大量的能源消耗所引起的环境问题也日益凸显出来,因此用新能源、可再生能源等代替目前大量使用的以煤炭为主的化石能源是能源结构转型的方向。以太阳能、风能为主的可再生能源在供需之间往往存在着时间或空间上的不匹配问题,同时无论是化石能源还是可再生能源最终基本都以电能的形式被利用,而电力系统又存在着严重的负荷峰谷差。储能技术可以很好的解决能源供需不平衡的问题也能在电力领域起到削峰填谷的作用,相变材料是目前用于储能领域最多的储能材料,所以,对相变蓄热器及其换热性能的研究显得格外重要。本文基于目前传统的人字形波纹板式换热器以及相变材料,提出了新型波纹板式相变蓄热器,通过建模软件对其进行建模并划分流域和网格,用流体动力学软件Fluent中的凝固熔化(Solidification/Melting)模型对相变材料在该新型波纹板式蓄热器中的熔化过程进行了数值模拟的研究。本文均以石蜡作为相变材料,水或空气作为热流体,以三层5 mm厚的相变材料层作为换热单元进行研究。本文研究了该新型板式相变蓄热器在不同结构设计条件下以及在不同的流体入口条件下对换热过程的影响。数值模拟的结果表明,相变材料总体积不变的条件下,相变材料层厚度越小,相变蓄热器的换热性能越好,相变材料总熔化时间越短,厚度从15 mm缩小到5 mm时,相变材料总熔化时间从720 s缩短到了只需90s;在对波纹倾斜角为30°、45°、60°三种波纹板结构进行研究时,换热结果并没有显着变化;入口流体温度越高、流速越快,相变蓄热器的换热性能越好,且随着温度的升高、流速的变快,性能增强的效果越来越弱,当入口流速增加时,流体总流程的压降也随之增大。本文通过添加翅片的方式来对该波纹板式相变蓄热器进行强化传热,并且计算分析了其翅片布置的方式、翅片数量即翅片间距和翅片在相变材料侧的高度等翅片参数对换热过程的影响,结果表明,以人字形布置的翅片相较于等翅片间距的横向及纵向翅片所带来的强化传热效果更好,且添加翅片的相变蓄热结构的换热性能均明显优于无翅片结构,其中人字形布置的翅片结构中相变材料完全熔化所需的时间仅为无翅片结构的81%。本文在人字形波纹板式结构的基础上提出了一种呈波浪式的复合波纹板式结构,所形成的相变材料区域是由两个正交方向均为正弦曲线复合叠加而成,研究了其对换热过程的影响。结果表明,与光滑平板式结构相比,复合波纹板式换热单元中相变材料总熔化时间可以减少约36.7%,中心点完全熔化即潜热完全吸收所需的时间,复合波纹板式结构比普通平滑板式结构要少约46%;同样换热单元的换热性能随入口流体流速温度的增加而变强,且该变强的趋势随着流速和温度的增大而逐渐变小。

二、固态相变材料的运动对熔化传热的影响(论文开题报告)

(1)论文研究背景及目的

此处内容要求:

首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。

写法范例:

本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。

(2)本文研究方法

调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。

观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。

实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。

文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。

实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。

定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。

定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。

跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。

功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。

模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。

三、固态相变材料的运动对熔化传热的影响(论文提纲范文)

(1)生活水箱内相变材料封装结构改进及熔化性能研究(论文提纲范文)

1 实验装置及步骤
2 模型建立与验证
    2.1 模型建立
    2.2 模型验证
3 结果与讨论
    3.1 两种封装结构内相变材料液相体积分数变化
    3.2 倒圆锥型封装结构内相变材料熔化过程
    3.3 底面/顶面半径比对相变材料熔化性能的影响
4 结论

(2)金属增材制造若干关键力学问题研究进展(论文提纲范文)

1 引言
2 面向金属增材制造的结构优化设计
    2.1 造物制于形:考虑增材制造工艺约束的拓扑优化
        2.1.1 最小/最大尺寸约束
        2.1.2 自支撑约束
        2.1.3 连通性约束
        2.1.4 成形材料力学性能的各向异性约束
        2.1.5 残余应力与变形约束
    2.2 造物不止于形:基于增材制造的材料/结构多尺度拓扑优化
        2.2.1 尺度分离模型
        2.2.2 尺度相关模型
    2.3 小结
3 金属增材制造的数值模拟
    3.1 传热传质过程数值模拟
        3.1.1 热-流耦合模型
        3.1.2 热-固耦合模型
        3.1.3 热-流-固耦合模型
    3.2 凝固微观组织数值模拟
        3.2.1 枝晶尺度模型
        3.2.2 晶体尺度模型
    3.3 过程-组织-性能一体化数值模拟
    3.4 小结
4 金属增材制造材料与构件缺陷表征与性能评价
    4.1 缺陷类型及表征
    4.2 强度分析评价
        4.2.1 实验测试方法
        4.2.2 数值模拟方法
    4.3 疲劳性能评价
        4.3.1 缺陷诱发疲劳失效机理
        4.3.2 疲劳性能表征
        4.3.3 疲劳寿命预测方法
    4.4 抗冲击性能评价
    4.5 小结
5 展望

(3)户用相变蓄热水箱性能分析及优化研究(论文提纲范文)

摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 研究背景
        1.1.1 能源与环境现状
        1.1.2 蓄热技术简介
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 相变传热强化技术研究
        1.2.2 相变蓄热水箱研究
    1.3 本文研究内容
第2章 相变蓄热水箱设计
    2.1 相变材料遴选
    2.2 水箱结构设计
    2.3 本章小结
第3章 相变蓄热水箱性能模拟研究
    3.1 相变传热过程原理
    3.2 模拟软件介绍
    3.3 相变蓄热水箱数学模型
        3.3.1 流态判定与基本假设
        3.3.2 控制方程
    3.4 网格无关性验证
    3.5 工况设置及模型验证
    3.6 本章小结
第4章 相变层厚度对蓄热水箱性能的影响
    4.1 蓄热过程
    4.2 放热过程
    4.3 本章小结
第5章 相变蓄热水箱结构优化
    5.1 蓄热过程
    5.2 放热过程
    5.3 组合式相变材料
    5.4 性能评价
    5.5 本章小结
第6章 结论与展望
    6.1 结论
    6.2 展望
参考文献
攻读学位期间取得的研究成果
致谢

(4)复合相变材料蓄热器传热特性及优化设计研究(论文提纲范文)

摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 国内外相变材料的研究
        1.2.2 国内外关于优化传热的研究
    1.3 研究目的及意义
    1.4 研究内容和方法
第2章 相变传热理论模型和数值求解方法
    2.1 引言
    2.2 相变材料的分类
    2.3 相变材料的选取原则
    2.4 相变传热的数学模型
        2.4.1 相变蓄热的基本原理
        2.4.2 相变传热的数学模型
    2.5 相变传热求解方法
        2.5.1 相变传热的精确分析解
        2.5.2 相变传热的数值求解方法
    2.6 Fluent模拟相变问题的基本理论
        2.6.1 Fluent简介
        2.6.2 凝固/熔化模型
    2.7 本章小结
第3章 相变蓄热装置蓄放热过程的数值模拟
    3.1 引言
    3.2 物理模型和数学模型
        3.2.1 物理模型
        3.2.2 数学模型
    3.3 相变材料的选择
    3.4 模型的算法和独立性验证
        3.4.1 模型算法验证
        3.4.2 网格独立性和时间步长独立性验证
        3.4.3 Fluent参数设置
    3.5 不同膨胀石墨含量对复合相变材料相变传热过程的影响
        3.5.1 不同膨胀石墨含量对复合相变材料熔化过程的影响
        3.5.2 不同膨胀石墨含量对复合相变材料凝固过程的影响
    3.6 换热流体温度对相变换热性能的影响
        3.6.1 换热流体温度对熔化过程的影响
        3.6.2 换热流体温度对凝固过程的影响
    3.7 换热流体流速对相变换热性能的影响
        3.7.1 换热流体流速对熔化过程的影响
        3.7.2 换热流体流速对凝固过程的影响
    3.8 本章小结
第4章 管壳式相变蓄热装置数值模拟优化
    4.1 引言
    4.2 相变蓄热单元换热管长度优化
    4.3 偏心距离对相变传热的影响
        4.3.1 偏心距离对熔化过程的影响
        4.3.2 偏心距离对凝固过程的影响
    4.4 肋片角度对相变传热的影响
        4.4.1 肋片角度对熔化过程的影响
        4.4.2 肋片角度对凝固过程的影响
    4.5 肋片数量对相变传热的影响
        4.5.1 肋片数量对熔化过程的影响
        4.5.2 肋片数量对凝固过程的影响
    4.6 本章小结
第5章 结论与展望
    5.1 结论
    5.2 展望
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文及其他成果
致谢

(5)管束式相变储热器相变传热特性(论文提纲范文)

摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 课题背景及研究意义
    1.2 蓄热技术概述
    1.3 国内外研究现状
    1.4 本文主要研究内容
2 相变蓄热理论
    2.1 相变蓄热理论基础
    2.2 强化相变蓄热的方法
    2.3 固液相变问题的解法
        2.3.1 分析法
        2.3.2 界面追踪法
        2.3.3 固定网格法
    2.4 相变蓄热的数学模型
        2.4.1 温度法模型
        2.4.2 焓法模型
    2.5 考虑自然对流的糊状区流动的处理
        2.5.1 变黏性系数法
        2.5.2 附加源项法
    2.6 本章小结
3 管束式相变储热器传热特性实验研究
    3.1 实验系统
        3.1.1 实验装置
        3.1.2 实验部件
        3.1.3 热电偶
    3.2 实验步骤及研究内容
        3.2.1 实验步骤
        3.2.2 研究内容
    3.3 实验误差分析
    3.4 实验结果与分析
        3.4.1 蓄热过程分析
        3.4.2 入口流量对相变蓄热器蓄热过程的影响
        3.4.3 入口温度对相变蓄热器蓄热过程的影响
        3.4.4 初始温度对相变蓄热器蓄热过程的影响
    3.5 本章小结
4 管束式相变储热器传热特性数值研究
    4.1 物理模型和数学描述
        4.1.1 物理模型
        4.1.2 数学描述
        4.1.3 边界条件和初始条件
    4.2 网格独立性考核和时间步长选择
        4.2.1 网格划分及独立性考核
        4.2.2 时间步长选择
    4.3 数值计算结果与实验结果对比分析
    4.4 不同参数对相变蓄热过程的影响
        4.4.1 入口流量对相变蓄热器蓄热过程的影响
        4.4.2 入口温度对相变蓄热器蓄热过程的影响
        4.4.3 初始温度对相变蓄热器蓄热过程的影响
        4.4.4 改变导热系数对相变蓄热器蓄热过程的影响
    4.5 本章小结
5 自然对流对管束式相变储热器相变传热特性的影响
    5.1 物理模型
    5.2 实验结果与分析
        5.2.1 倾斜30°放置对相变蓄热器蓄热过程的影响
        5.2.2 倾斜45°放置对相变蓄热器蓄热过程的影响
        5.2.3 倾斜60°放置对相变蓄热器蓄热过程的影响
        5.2.4 水平放置对相变蓄热器蓄热过程的影响
        5.2.5 不同倾斜角度对比
    5.3 水平放置相变蓄热器传热特性数值研究
    5.4 本章小结
结论与展望
致谢
参考文献
附录 主要符号表
攻读学位区间的研究成果

(6)套管式相变储能单元肋片强化传热研究(论文提纲范文)

摘要
Abstract
符号表
第1章 绪论
    1.1 课题研究背景与意义
    1.2 国内外研究成果及现状
        1.2.1 相变蓄热材料的研究进展
        1.2.2 相变蓄热器的结构和强化传热技术
        1.2.3 套管式相变储能单元优化
    1.3 本课题主要研究内容
    1.4 本章小结
第2章 相变传热模型及求解方法
    2.1 相变传热特点分析
    2.2 相变传热的数值模型
        2.2.1 焓方法模型
        2.2.2 显热容法模型
    2.3 相变问题的数值求解方法
    2.4 FLUENT软件处理相变问题
        2.4.1 FLUENT简介
        2.4.2 Solidication/Melting模型
    2.5 本章小结
第3章 直肋强化相变传热过程的数值模拟
    3.1 几何模型及边界条件
        3.1.1 肋片管蓄热单元物理模型
        3.1.2 定解条件
        3.1.3 FLUENT参数设置
        3.1.4 相变材料及热物性参数
    3.2 网格划分及独立性验证
    3.3 典型直肋相变过程数值模拟
        3.3.1 肋片厚度和高度
        3.3.2 偏心设置对换热过程的影响
        3.3.3 肋片管下部肋片加密
    3.4 本章小结
第4章 Y型肋强化相变传热过程的数值模拟
    4.1 物理模型
    4.2 熔化蓄热过程分析
        4.2.1 PCM温度变化
        4.2.2 液相率变化
        4.2.3 其他指标
    4.3 凝固放热过程分析
        4.3.1 PCM温度变化
        4.3.2 液相率变化
        4.3.3 其他指标
    4.4 液相率的拟合分析
    4.5 综合比较
    4.6 本章小结
第5章 直肋相变蓄热单元的实验研究
    5.1 实验系统组成及方法
        5.1.1 实验系统
        5.1.2 实验原理、步骤及方案
        5.1.3 实验误差分析
    5.2 实验结果分析
        5.2.1 典型实验分析
        5.2.2 水温对蓄热过程的影响
        5.2.3 流量对蓄热过程的影响
    5.3 本章小结
第6章 结论与展望
    6.1 结论
    6.2 创新点
    6.3 展望
参考文献
攻读硕士学位期间发表的学术论文与研究项目及获奖情况
致谢

(7)纤维素/聚乳酸激光烧结成型机理及实验研究(论文提纲范文)

摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 选题背景及来源
        1.1.1 选题背景
        1.1.2 课题来源
    1.2 激光烧结技术的国内外发展现状及发展前景
        1.2.1 激光烧结技术的产业现状
        1.2.2 激光烧结技术的发展前景
    1.3 生物质激光烧结材料的研究进展
        1.3.1 激光烧结技术耗材的种类及特性要求
        1.3.2 常见的生物质激光烧结耗材
        1.3.3 聚乳酸基激光烧结耗材的国内外研究情况
    1.4 激光烧结成型过程的数值计算及模拟分析研究
        1.4.1 激光烧结工艺优化的研究方法及现状
        1.4.2 激光烧结热作用过程的研究现状
    1.5 研究目的及意义
        1.5.1 研究的目的
        1.5.2 研究的意义
    1.6 主要研究内容及技术路线
        1.6.1 主要研究内容
        1.6.2 技术路线
2 纤维素/聚乳酸的材料制备及性能研究
    2.1 引言
    2.2 纤维素/聚乳酸的组分选取
        2.2.1 聚乳酸粉末的化学结构分析与组分选取
        2.2.2 纤维素粉末的化学结构分析与组分选取
    2.3 纤维素/聚乳酸理化性质的表征
        2.3.1 纤维素/聚乳酸理化性质的检测仪器
        2.3.2 纤维素/聚乳酸理化性质的测试
    2.4 纤维素/聚乳酸理化性质的分析
        2.4.1 纤维素/聚乳酸组分的粒径分布
        2.4.2 纤维素/聚乳酸的粉床密度
        2.4.3 纤维素/聚乳酸的微观形貌
        2.4.4 纤维素/聚乳酸的热性能
        2.4.5 纤维素/聚乳酸的结晶性分析
        2.4.6 纤维素/聚乳酸的流变性能
    2.5 纤维素/聚乳酸的制备与激光烧结可行性分析
        2.5.1 纤维素/聚乳酸的制备工艺
        2.5.2 聚乳酸基共混物的激光烧结可行性分析
    2.6 本章小结
3 纤维素/聚乳酸激光烧结分子建模及动力学模拟分析
    3.1 引言
    3.2 纤维素/聚乳酸系统的动力学分析
        3.2.1 分子动力学的运算过程及算法
        3.2.2 力场的选取
        3.2.3 系统势能的计算方法
        3.2.4 平衡系综的选取
    3.3 纤维素/聚乳酸分子模型的建立与结构优化
        3.3.1 PLA 3001D分子模型的建立
        3.3.2 α-纤维素分子模型的建立
        3.3.3 建立纤维素/聚乳酸共混物及其界面的分子模型
    3.4 组分配比对纤维素/聚乳酸相容性的影响
        3.4.1 Floy-Huggins相互作用参数法
        3.4.2 径向分布函数g(r)法
        3.4.3 分子间相互作用能(ΔE)法
    3.5 纤维素/聚乳酸激光烧结过程的分子热运动模拟分析
        3.5.1 热作用对纤维素/聚乳酸体系的分子运动的影响
        3.5.2 温度对纤维素/聚乳酸体系相容性的影响
        3.5.3 纤维素/聚乳酸组分界面分子运动的热影响模拟分析
    3.6 本章小结
4 激光烧结成型机理及温度场的模拟研究
    4.1 引言
    4.2 纤维素/聚乳酸激光烧结成型机理分析
        4.2.1 激光能量密度及热源模型的计算分析
        4.2.2 激光烧结成型热作用机理分析
        4.2.3 激光烧结熔池的形成及动力学分析
        4.2.4 纤维素/聚乳酸激光烧结液相烧结的演变过程
    4.3 激光烧结成型温度场的数学模型
        4.3.1 激光烧结粉床的热传导方程
        4.3.2 纤维素/聚乳酸材料热性能的数学模型
    4.4 激光烧结温度场的有限元模型构建
        4.4.1 建立激光烧结温度场有限元模型的流程及初始条件
        4.4.2 建立激光烧结温度场的有限元模型
    4.5 纤维素/聚乳酸激光烧结温度场的模拟与分析
        4.5.1 激光作用时长对瞬态温度场的影响
        4.5.2 工艺参数对温度场的影响
    4.6 本章小结
5 纤维素/聚乳酸激光烧结实验及制件成型性能分析
    5.1 引言
    5.2 组分配比对纤维素/聚乳酸激光烧结制件成型性能的影响
        5.2.1 激光烧结制件成型性能的表征
        5.2.2 组分配比实验结果分析
    5.3 工艺参数对激光烧结制件成型性能的影响
        5.3.1 基于全因子试验设计方法的实验分析
        5.3.2 工艺参数对激光烧结制件尺寸精度的影响
        5.3.3 工艺参数对激光烧结制件微观结构的影响
        5.3.4 工艺参数对纤维素/聚乳酸激光烧结的影响机制
    5.4 打印方向对激光烧结制件成型性能的影响研究
        5.4.1 激光烧结制件的打印方向的选定
        5.4.2 打印方向对激光烧结制件密度的影响
        5.4.3 打印方向对激光烧结制件尺寸精度的影响
        5.4.4 打印方向对激光烧结制件力学性能的影响
        5.4.5 打印方向对激光烧结制件微观组织的影响
    5.5 退火处理工艺对激光烧结制件成型性能的影响
        5.5.1 退火处理对激光烧结制件的密度和尺寸精度的影响
        5.5.2 退火处理对激光烧结制件的力学性能的影响
        5.5.3 退火处理对激光烧结制件的微观形貌的影响
        5.5.4 退火处理对激光烧结制件的结晶性能的影响
        5.5.5 三种优化工艺方法的对比分析
    5.6 本章小结
结论
参考文献
附录
攻读学位期间发表的学术论文
致谢
东北林业大学博士学位论文修改情况确认表

(9)管壳式相变蓄热器环形肋片强化传热特性研究(论文提纲范文)

摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 课题背景及研究意义
    1.2 蓄热技术概述及应用
    1.3 相变蓄热的强化传热措施
    1.4 国内外研究现状
    1.5 本文主要研究内容
2 管壳式相变蓄热器物理模型及算法考核
    2.1 相变传热问题的数学模型介绍
        2.1.1 温度法模型
        2.1.2 焓法模型
    2.2 相变传热问题求解方法介绍
        2.2.1 界面追踪法
        2.2.2 固定网格法
    2.3 考虑自然对流的相变传热问题糊状区流动处理
    2.4 本文研究模型及数学描述
        2.4.1 物理模型
        2.4.2 数学描述
    2.5 定解条件
        2.5.1 蓄热过程(PCM熔化)定解条件
        2.5.2 放热过程(PCM凝固)定解条件
    2.6 算法及网格独立性考核
        2.6.1 算法考核
        2.6.2 网格独立性考核
    2.7 本章小结
3 环形肋片对管壳式相变蓄热器蓄热过程传热特性影响
    3.1 肋片高度对相变蓄热器蓄热过程影响
        3.1.1 蓄热器蓄热过程不同阶段所需时间
        3.1.2 肋片高度对蓄热时间影响分析
        3.1.3 熔化过程液相分数影响分析
    3.2 肋片间距对相变蓄热器蓄热过程影响
        3.2.1 肋片间距对液相分数影响分析
        3.2.2 肋片不同布置流场分析
    3.3 本章小结
4 环形肋片对相变蓄热器放热过程传热特性影响
    4.1 肋片高度对相变蓄热器放热过程影响
        4.1.1 蓄热器放热过程不同阶段所需时间
        4.1.2 肋片高度对放热时间影响分析
        4.1.3 凝固过程液相分数影响分析
    4.2 肋片数和肋片间距对相变蓄热器放热过程影响
        4.2.1 肋片数对放热时间的影响分析
        4.2.2 凝固过程液相分数影响分析
        4.2.3 肋片间距对凝固过程的影响分析
    4.3 本章小结
结论与展望
致谢
参考文献
附录 主要符号表
攻读学位期间研究成果

(10)新型波纹板式相变蓄热器换热特性研究(论文提纲范文)

摘要
ABSTRACT
符号说明
第1章 绪论
    1.1 研究背景及意义
        1.1.1 研究背景
        1.1.2 研究意义
    1.2 相变材料研究
        1.2.1 相变材料的分类及特点
        1.2.2 相变材料的选取
    1.3 相变储能技术的研究现状
        1.3.1 国内研究现状
        1.3.2 国外研究现状
    1.4 相变蓄热器及其强化传热技术
        1.4.1 相变蓄热器现状
        1.4.2 强化传热技术
    1.5 本课题的主要研究内容
第2章 相变传热理论及数值计算方法
    2.1 相变传热的原理及特点
        2.1.1 相变传热原理
        2.1.2 相变传热特点
    2.2 相变传热问题的数学模型
        2.2.1 温度法模型
        2.2.2 焓法模型
    2.3 相变问题的数值模拟方法
        2.3.1 Fluent软件介绍
        2.3.2 Solidification/Melting模型
    2.4 本章小结
第3章 波纹板式相变蓄热器数值模拟研究
    3.1 物理模型和数学模型
        3.1.1 物理模型
        3.1.2 数学模型
        3.1.3 边界条件
        3.1.4 热物性参数
    3.2 网格独立性及模型验证
    3.3 相变蓄热器结构对换热过程的影响
        3.3.1 相变材料层厚度对换热过程的影响
        3.3.2 波纹倾斜角对换热过程的影响
    3.4 传热流体参数对换热过程的影响
        3.4.1 传热流体入口流速对换热过程的影响
        3.4.2 传热流体入口温度对换热过程的影响
    3.5 本章小结
第4章 翅片对波纹板式相变蓄热器强化传热的研究
    4.1 翅片物理模型
    4.2 翅片排布结构对换热过程的影响
        4.2.1 物理模型
        4.2.2 对换热过程的影响
    4.3 翅片数量对换热过程的影响
        4.3.1 物理模型
        4.3.2 对换热过程的影响
    4.4 翅片高度对换热过程的影响
        4.4.1 物理模型
        4.4.2 对换热过程的影响
    4.5 本章小结
第5章 复合波纹板式蓄热器的数值模拟研究
    5.1 研究对象及物理模型
        5.1.1 研究对象
        5.1.2 物理模型
    5.2 数学模型及边界条件
        5.2.1 数学模型
        5.2.2 边界条件
    5.3 数值计算结果及分析
        5.3.1 三种不同结构换热单元比较
        5.3.2 入口流速对换热过程的影响
    5.4 本章小结
第6章 结论与展望
    6.1 结论
    6.2 展望
参考文献
致谢
学位论文评阅及答辩情况表

四、固态相变材料的运动对熔化传热的影响(论文参考文献)

  • [1]生活水箱内相变材料封装结构改进及熔化性能研究[J]. 俞准,王姜,严中俊,庹晓糠,李水生,张国强. 湖南大学学报(自然科学版), 2021(11)
  • [2]金属增材制造若干关键力学问题研究进展[J]. 廉艳平,王潘丁,高杰,刘继凯,李取浩,刘长猛,贺小帆,高亮,李好,雷红帅,李会民,肖登宝,郭旭,方岱宁. 力学进展, 2021(03)
  • [3]户用相变蓄热水箱性能分析及优化研究[D]. 吴璠. 太原理工大学, 2021(01)
  • [4]复合相变材料蓄热器传热特性及优化设计研究[D]. 王城智. 华北电力大学, 2021
  • [5]管束式相变储热器相变传热特性[D]. 陈亚刚. 兰州交通大学, 2021(01)
  • [6]套管式相变储能单元肋片强化传热研究[D]. 夏天亮. 扬州大学, 2021(08)
  • [7]纤维素/聚乳酸激光烧结成型机理及实验研究[D]. 张慧. 东北林业大学, 2021
  • [8]金属增材制造数值模拟全文替换[J]. 陈嘉伟,熊飞宇,黄辰阳,廉艳平. 中国科学:物理学 力学 天文学, 2020(09)
  • [9]管壳式相变蓄热器环形肋片强化传热特性研究[D]. 金万春. 兰州交通大学, 2020(01)
  • [10]新型波纹板式相变蓄热器换热特性研究[D]. 钟佳毅. 山东大学, 2020(11)

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固相变材料运动对熔融传热的影响
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