ˆ 参加了美国国家工程院为期一学期的团队合作大挑战赛 ˆ 设想了一种提高太阳能电池板效率和促进可持续能源发展的新方法 ˆ 构建了计算方法来模拟陶瓷聚合物复合背板,模拟传热过程,并预测太阳能电池板的散热 ˆ 设计了制造陶瓷聚合物背板的技术阶段和财务计划 ˆ 向工业委员会提交了多次演示和完整的产品提案
图1。传热过程以不同的长度尺度出现:在最左边显示流经加热PIP的流体。在这里,温度场是连续的,因为所有粒子粒子相互作用均在时间尺度上平均(t)远高于松弛时间(𝜏),朝右,温度场不再连续,因为平均自由路径(𝜆)和放松时间(𝜏)的方法(𝜏)方法(𝜏)方法(d)的方法(d)和感兴趣的时间尺度(t)。在这里,宏观传热分析是无效的,需要考虑微/纳米级传热。
奔萨国立大学,奔萨,俄罗斯 Alexey-grishko@rambler.ru 摘要。背景。根据现代火箭和航天技术发展的理论,机载无线电电子设备系统的控制和管理极其重要。对可靠性的要求越来越高,并且用于各种用途的无线电电子设备(尤其是机载设备)的部署密度也越来越高,这大大限制了使用通风和对流在多层无线电电子模块中散热的可能性。同时,传导散热方法涉及使用热维护系统、特殊的热交换材料来密封无线电电子设备的元件。在许多情况下,不平衡的温度状态会导致传感器误差增加,从而导致整个火箭和航天技术综合体的稳定性受到破坏。这项研究的目的是分析和开发具有解析解的无线电电子模块传热过程的数学模型。材料和方法。提出了一种数学模型,用于分析和提供无线电电子模块中的热状态,该模块为准均质各向异性平行六面体,在稳定温度的条件环境中放置固定体积或平面热源。结果和结论。这种方法可以实现以下步骤:用更简单的热源替换复杂的空间排列;用具有有效传热特性值的准均质区域替换具有异质结构的多组分子系统;用描述区域边缘传热过程的量的空间排列替换它们的平均值。所提出的方法可以大大简化温度的计算值,这些模型可广泛应用于计算、测量和分析高密度无线电电子设备的无线电电子模块中的热状态,是热物理设计和确保火箭航天和特殊设备机载无线电设备稳定运行的便捷工具。
PCM 在潜热存储应用中的主要问题之一是提高热导率。已经进行了一些理论和实践研究来检查各种潜热存储系统的传热过程 [30]。目前,提高 PCM 热导率的主要方法是添加高热导率基质和化学改性添加剂的表面。这些包括表面和接枝功能团改性,以及添加多孔三维 (3D)、二维 (2D)、一维 (1D) 和零维 (0D) 结构添加剂。虽然改性和接枝功能团可以增加材料相容性并降低界面热阻,但改性的成功率较低且操作更复杂。加入导热基质可以形成导热链,从而减少声子散射并加快热量传输。另一方面,较高的添加剂质量含量将大大限制 PCM 的储热能力。因此,在选择提高 PCM 热导率的技术时,应考虑适当的添加量和实验条件。
摘要:本研究致力于开发一种模型,用于计算各种配置的薄壁直接沉积过程中产生的瞬态准周期温度场。该模型允许随时计算直接沉积过程中壁内的温度场、热循环、温度梯度和冷却速率。沉积壁内的温度场是根据移动热源非稳态热传导方程的解析解确定的,同时考虑到向环境的热传递。根据热源作用在每个过程中产生的瞬态温度场的叠加原理,计算热积累和温度变化。所提出的温度场计算方法可以令人满意地准确描述壁内的传热过程和热积累。通过与实验热电偶数据的比较证实了这一点。它考虑了壁和基板的尺寸、层与层之间的功率变化、各道次之间的暂停时间以及热源轨迹。此外,该计算方法易于适应同时采用激光和电弧热源的各种增材制造工艺。
印度尼西亚是一个热带国家,全年太阳辐射强度相对稳定,每天 10 到 12 小时,平均 4.8 kWh/m²/天。这一巨大潜力可用于加热沐浴用水。基于太阳能集热器的热水技术现已在商业市场上广泛使用。此外,太阳辐射的热能存储是使用显热进行的,需要很大的体积。假设下午才用水,那么加热后的水就会储存在管子里。在几项研究中,人们使用了相变材料 (PCM) 来最大限度地提高太阳辐射的热能存储 (TES)。此外,PCM 使用潜热来吸收和释放热量。这会根据太阳能集热器产生的水温进行调整,达到 70°C。因此,使用的潜在 PCM 是固体石蜡,它在市场上随处可见,熔化温度为 40° 至 50°C。这项研究是在使用 80 厘米 x 50 厘米平板集热器的太阳能热水系统上进行的,并使用石蜡进行热能储存。同时,热交换器使用一根直径为 1 英寸的管子串联起来,管长为 50 厘米,有 36 根棒。所用石蜡的质量为 15 公斤或 17.7 升。此外,测试是在水的流速变化下进行的,即:2、3 和 4 升/分钟,太阳辐射为:997.5 W/m²、1183 W/m² 和 1399.8 W/m²。从结果来看,在 15 公斤的 PCM 石蜡中,热能储存过程耗时 3.2 小时,总储存能量为 3.6 MJ。此外,1,399.8 W/m² 的太阳辐射被用作能源,流速为 4 升/分钟的水作为热传递介质。因此,这种辐射对于向 PCM 的传热过程有非常显著的影响,而 2 到 4 lpm 的流速则没有。
金属零件的定向能量沉积(DED)添加剂制造过程越来越流行,并且由于它们制造大尺寸的一部分的潜力而被广泛接受。由于过程物理学而获得的复杂热循环导致残留应力和失真的积累。但是,为了准确地对大零件的金属沉积传热进行建模,数值模型会导致不切实际的计算时间。在这项工作中,开发了具有安静/主动元件激活的3D瞬时元素模型,用于建模金属沉积传热过程。为了准确地模拟移动热源,戈德克的双椭圆形模型的实现是用足够小的模拟时间增量来实现的,从而使激光在每个增量过程中移动其半径的距离。考虑使用不同工艺参数制造的不锈钢316L的薄壁壁,用COMSOL 5.6多物理软件获得的数值结果通过在制造20层的底物上记录的实验温度数据成功验证。为了减少计算时间,实现了整个路径上的热源的拉长椭圆形热输入模型。已经发现,通过采取如此大的时间增量,数值模型会产生不准确的结果。因此,该轨道分为几个子轨道,每个子轨道都以一个模拟增量应用。另外,引入了校正因子,该校正因子进一步减少了伸长热源的计算误差。在这项工作中,进行了调查,以发现正确的模拟时间增量或子轨道大小,从而导致计算时间减少(5 - 10次),但仍会产生非常准确的结果(低于温度相对误差的10%)。最后,在发现正确的时间增量大小和校正因子值以减少计算时间产生准确结果的情况下,还建立了新的相关性。