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</p><p><strong>專業(yè)的熱管模擬仿真模塊</strong></p><p>HeatPipePro是專用于熱管內(nèi)部流動(dòng)、傳熱和傳質(zhì)仿真的模塊。

它能夠精確分析熱管中的吸液芯毛細(xì)驅(qū)動(dòng)流動(dòng)問題，揭示流體在微小通道中的流動(dòng)機(jī)制；能夠有效處理吸液芯表面的兩相相變問題，準(zhǔn)確模擬液體蒸發(fā)和氣體冷凝過程；能分析冷凝器內(nèi)部壁面的冷凝問題，評(píng)估冷凝效率和冷凝液分布；能夠全面分析整個(gè)熱管回路的工作狀態(tài)，預(yù)測(cè)其在不同工作條件下的性能表現(xiàn)，為熱管產(chǎn)品的研發(fā)提供有力支持。功能特點(diǎn)采用可壓縮兩相流模型處理熱管內(nèi)部壓力、溫度變化條件下的流體問題。

圖4 仿真流動(dòng)跡線圖 圖5 仿真流動(dòng)中心面y向速度圖通過實(shí)際數(shù)據(jù)的控制，模擬出液體流動(dòng)速度得到的速度圖，可見分布槽內(nèi)的液體不僅僅能夠沿分布槽長度方向串流，而且其流速較快，這種流動(dòng)對(duì)混合油內(nèi)部的殘?jiān)S液相一起高速流動(dòng)，起到了很好的預(yù)期效果。

當(dāng)流體內(nèi)部的各層相互摩擦?xí)r，就會(huì)產(chǎn)生摩擦力。粘度高（例如蜂蜜）表示摩擦力較大，反之亦然。對(duì)于液體而言，粘度會(huì)隨著溫度的升高而降低。這是因?yàn)榉肿釉跍囟容^高的液體中移動(dòng)更自由，并且更容易相互滑動(dòng)。然而，對(duì)于氣體而言，粘度會(huì)隨溫度升高而增加。單維流與多維流流動(dòng)維度是指顯著影響流動(dòng)特性的空間維度數(shù)量，請(qǐng)注意，時(shí)間通常也被稱為一個(gè)維度。

顆粒無序分布的堆積床內(nèi)部流動(dòng)與傳熱分析. 推進(jìn)技術(shù), 2018, 39(3): 612-618. 楊建文，男，西安航天動(dòng)力研究所高級(jí)工程師，主要從事液體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)流動(dòng)、傳熱及燃燒相關(guān)的理論分析和仿真計(jì)算工作。

本案例利用Fluent中的VOF模型，對(duì)罐體晃動(dòng)問題進(jìn)行了仿真計(jì)算。在罐體晃動(dòng)問題中，一般需要定義區(qū)域速度。目前常用的定義方法有UDF與Fluent命名表達(dá)式兩種。本文主要對(duì)Flunet命名表達(dá)式的方法進(jìn)行仿真計(jì)算。采用該方法的優(yōu)點(diǎn)是可以將罐體晃動(dòng)進(jìn)行參數(shù)化計(jì)算，這一部分以后再講。

AVL FIRE M解決方案的獨(dú)特之處在于其仿真分析流程包含了噴嘴內(nèi)部流動(dòng)分析和發(fā)動(dòng)機(jī)缸內(nèi)過程分析的全過程。仿真的關(guān)鍵流程包括：CAD模型準(zhǔn)備、仿真設(shè)置、計(jì)算求解、后處理和報(bào)告生成，所有步驟都在同一個(gè)工具——AVL FIRE M中完成。此外，相比于競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手，AVL FIRE M中強(qiáng)大的材料數(shù)據(jù)庫能夠更好的支持多材料、多組件仿真分析任務(wù)。

LPG覆土罐結(jié)構(gòu)及布局型式如下圖1 所示，覆土層隔絕陽光對(duì)罐體的曝曬，緩解了環(huán)境因素對(duì)罐內(nèi)LPG液體的影響，同時(shí)還可以縮短相鄰罐體之間的安全距離，減少罐區(qū)的占地面積。目前，已經(jīng)建成使用的LPG覆土罐主要分布在英國等歐洲國家，少數(shù)遵循歐美建造標(biāo)準(zhǔn)的非洲國家也在逐步推廣。國內(nèi)的LPG儲(chǔ)罐主要以球罐為主，尚未出現(xiàn)自主設(shè)計(jì)、建造的LPG覆土罐，覆土類儲(chǔ)罐的設(shè)計(jì)資料也較為稀缺。

初始時(shí)刻氣體和罐體為室溫，氣體在壓差下流動(dòng)，最終達(dá)到氣壓平衡。 在氣體快速膨脹過程中，罐體內(nèi)氣體流速相對(duì)較低，但是閥門附近氣流可能達(dá)到音速。氣體的傳熱可分為2個(gè)階段，第一個(gè)階段由于焦耳-湯姆遜效應(yīng)氣體急速膨脹降溫，儲(chǔ)氣罐固體向內(nèi)部氣體傳熱。第二階段罐體內(nèi)的氣流形成自然對(duì)流，溫度逐步升高，最終和環(huán)境一致達(dá)到熱平衡。

其中，CombustionPro為專業(yè)的發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒模擬模塊,可用于航空發(fā)動(dòng)機(jī)、液體及固體發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部過程全流程模擬，可分析噴注器內(nèi)流動(dòng)、霧化特性、燃燒室燃燒、液膜冷卻與固體燃料燃面退移等問題，幫助客戶理解整個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部過程。CombustionPro是基于實(shí)際發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)邏輯而集成，降低了工程師使用門檔,提升了仿真效率。

冷卻管道曲折布置在電池間，冷卻液在管道內(nèi)部流動(dòng)，傳輸電池產(chǎn)生的熱量。報(bào)告顯示在行駛約16萬公里后，Roadster電池組的容量仍能維持在初始容量的80%～85%，而且容量衰減只與行駛里程數(shù)明顯相關(guān)，而與環(huán)境溫度、車齡關(guān)系不明顯[1,5]。 奧迪的A3油電混合動(dòng)力車，內(nèi)部搭載有8個(gè)模塊共計(jì)96個(gè)能量存儲(chǔ)單元。

冷卻管道曲折布置在電池間，冷卻液在管道內(nèi)部流動(dòng)，傳輸電池產(chǎn)生的熱量。報(bào)告顯示在行駛約16萬公里后，Roadster電池組的容量仍能維持在初始容量的80%～85%，而且容量衰減只與行駛里程數(shù)明顯相關(guān)，而與環(huán)境溫度、車齡關(guān)系不明顯[1,5]。 奧迪的A3油電混合動(dòng)力車，內(nèi)部搭載有8個(gè)模塊共計(jì)96個(gè)能量存儲(chǔ)單元。

本案例基于COMSOL軟件模擬了銅罐里水結(jié)冰引起的罐體凍脹變形過程，仿真結(jié)果如圖所示：罐體凍脹變形 外部較低環(huán)境作用時(shí)，在一開始罐體會(huì)發(fā)生微微冷縮現(xiàn)象，當(dāng)內(nèi)部水溫度降低并結(jié)成冰時(shí)，此時(shí)冰在罐體內(nèi)部產(chǎn)生凍脹力，使得罐體發(fā)生凍脹變形。感興趣的朋友可下載模型，歡迎交流

因此，本文將對(duì)應(yīng)用在液化天然氣輸送裝置中的超低溫上裝式球閥(后簡(jiǎn)稱“LNG超低溫球閥”)內(nèi)部的介質(zhì)流動(dòng)進(jìn)行仿真計(jì)算，為LNG超低溫球閥的安全使用提供一定的理論支持。2 物理模型和數(shù)值模擬方法2.1 LNG超低溫球閥物理模型計(jì)算所采用的LNG超低溫球閥三維如圖1所示。LNG超低溫球閥主要由支架、閥桿、加長閥蓋、球體、閥體、前后閥座以及連接件、密封件等構(gòu)成。

泥石流的破壞 泥石流斷路器 泥石流是包含固體、液體的兩相流動(dòng)，Particlworks中用Solid剛體粒子模擬巖石；用高粘度流體或者非牛頓流體，模擬泥濘的雨水；用Polygon壁面模擬泥石流斷路器的結(jié)構(gòu)。

圖7 進(jìn)氣支板結(jié)冰冰形仿真與試驗(yàn)對(duì)比 滑油系統(tǒng)多相流動(dòng)仿真 渦軸發(fā)動(dòng)機(jī)滑油系統(tǒng)的性能對(duì)整機(jī)的可靠性、壽命、安全性都意義重大，其內(nèi)部涉及油氣兩相、液體撞擊固體壁面、旋轉(zhuǎn)湍流等復(fù)雜流動(dòng)狀態(tài)，是典型的多相流動(dòng)問題。

<p>本案例建立了刮板清除封閉環(huán)境底部液體積料的數(shù)值模型。刮板采用2D平面應(yīng)變單元描述，底部液體積料為一非牛頓流體，采用兩相流技術(shù)描述了液體積料在空氣域中的界面流動(dòng)情況，采用流-固耦合結(jié)合動(dòng)網(wǎng)格技術(shù)，描述了刮板運(yùn)動(dòng)過程中的底部變形以及環(huán)境內(nèi)空氣以及液體積料流場(chǎng)的變化情況。

2.仿真模型的建立2.1 模型建立及簡(jiǎn)化直接導(dǎo)入stp格式的迷宮式調(diào)節(jié)閥的幾何模型，該模型為迷宮閥的封閉固體部件，閥片開度為50%，包括封閉的進(jìn)出口面、閥體、閥蓋、閥座、迷宮式芯包等。由于僅研究迷宮閥內(nèi)部的流動(dòng)特性，為了更好地計(jì)算精度，刪除固體域，保留流體部分。

ISPG進(jìn)行毛細(xì)管的仿真，這同樣是一個(gè)軸對(duì)稱的模型。內(nèi)外兩個(gè)容器，內(nèi)容器半徑0.5毫米，外容器半徑15.5毫米，液體在細(xì)管狀物體內(nèi)側(cè)，在表面張力和壁面吸附力的作用下，液體沿著壁面上升，最終整體形成凹面的形狀。將仿真得到的最高點(diǎn)壓力和液體高度與理論值做比較，誤差均在1%以內(nèi)，精度表現(xiàn)十分理想。上圖是使用ISPG模擬包邊工藝過程中的粘膠劑流動(dòng)過程的案例。

流道內(nèi)溫度圖隨著液體不斷在流道內(nèi)流動(dòng)，逐步吸收IGBT散出的熱量，冷卻液的溫度逐漸升高，從進(jìn)口到出口的溫升會(huì)達(dá)到5℃。流動(dòng)矢量圖流線圖通過上圖可以明顯看出，流道內(nèi)部存在局部渦流結(jié)構(gòu)。渦流會(huì)改變流道內(nèi)冷卻液的壓力分布情況，造成局部壓力異常升高或降低，影響冷卻液的正常輸送，導(dǎo)致某些部位供液不足。可通過改變流道的形狀來減弱渦流效應(yīng)。