激光照射下不同生物质材料传热特性的实验研究

来源 :中国工程热物理学会传热传质学学术会议 | 被引量 : 0次 | 上传用户:sj20091021
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采用快速瞬态温度检测系统,测定了高能脉冲激光作用下不同生物质材料的动态温度变化特性,研究了生物质材料的瞬态传热传质特性以及激光照射参数(脉冲宽度、功率密度)、生物质材料种类、厚度等对温度变化与水分迁移规律的影响.
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考虑超快速加热引起传热过程的非傅立叶效应,建立了第二类边界条件下的半无限体的动态热流场、动态热应力场方程组.用拉普拉斯变换法对方程组进行求解.结果表明,快速加热在半无限体内产生一个热波和两个热应力波.热波波面通过之处引起当地温度突然升高.应力波波面通过之处使该处应力突然增加;并对热波和弹性膨胀波波速比率对半无限体尖峰应力的影响作了研究分析.
在考虑非傅立叶效应和非斐克效应的基础上,对所建立的高强度快速传热传质的耦合方程进行了对流边界条件的数值模拟.
本文将随机模拟方法和渗流理论结合起来讨论流体在多孔介质中的扩散.
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对圆管内变物性流体在加速流时考虑了非定常流的影响,采用新的湍流迁移模型,对热交换过程进行数值模拟研究.与实验相比较,得到较一致的结果.表明:用一组封闭的迟豫方程来计算湍流应力τ和湍流热流密度q,从而建立起湍流迁移模型,此模型与大量实验结果相吻合,具有普适性.同时考虑变物性和非定常性的影响,使得数值模拟和实验的比较具有实际意义.
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本文通过将激光穿透焊的三维数值模拟结果与相应的二维数值模拟及移动热源分析解结果进行对比,对激光穿透焊中的传热机制进行了研究.结果表明,熔体受迫对流与Marangoni对流对激光穿透焊中的传热有重要影响,移动热源分析解中仅考虑了纯导热,很难得到正确的传热计算结果.
采用实验方法研究了干熄炉内焦炭的冷却过程,得到了实验条件下不同位置焦炭的冷却曲线和气体温度、压力损失的变化规律.根据多孔介质理论建立了非稳态传热和流体流动数学模型,对模型计算值和实验测量值进行了比较分析,结果表明模型具有良好的适用性,给出了二者存在偏差的原因.
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