熱流系統(tǒng)建模仿真與應用

目 錄
第1章 緒論 1
1.1 系統(tǒng)與系統(tǒng)建模仿真 1
1.1.1 系統(tǒng) 1
1.1.2 系統(tǒng)建模 1
1.1.3 系統(tǒng)仿真 2
1.2 熱流系統(tǒng)簡介 2
1.2.1 電池熱流系統(tǒng) 2
1.2.2 建筑HVAC系統(tǒng) 3
1.2.3 飛機熱流系統(tǒng) 4
1.3 熱流系統(tǒng)性能的建模與仿真 5
1.4 熱流系統(tǒng)建模仿真軟件 6
1.4.1 通用工程軟件 6
1.4.2 CFD（計算流體力學）模型 7
1.4.3 商業(yè)軟件 8
1.4.4 聯(lián)合仿真 9
1.5 模型的檢驗、驗證與校驗 9
第2章 熱流系統(tǒng)建模仿真的理論基礎(chǔ) 11
2.1 通用控制方程 11
2.1.1 控制方程的通用形式 11
2.1.2 質(zhì)量守恒方程 12
2.1.3 動量守恒方程 13
2.1.4 能量守恒方程 15
2.2 兩相流理論及均質(zhì)模型 16
2.2.1 兩相流理論 16
2.2.2 均質(zhì)模型的守恒方程 18
2.3 非牛頓流體的基本理論 20
2.3.1 非牛頓流體 22
2.3.2 固液混合物 24
2.4 ?理論 32
2.4.1 熵的產(chǎn)生 32
2.4.2 可逆過程、實際功和損失功 32
2.5 兩相流求解過程和參數(shù)設定 33
2.5.1 兩相流理論 33
2.5.2 兩相流混合焓 38
2.5.3 兩相流混合熵 39
2.5.4 兩相流混合密度 40
2.5.5 兩相流混合黏度 43
2.5.6 兩相流的混合熱導率 43
第3章 熱流系統(tǒng)傳熱組件的建模仿真 45
3.1 穩(wěn)態(tài)導熱 45
3.2 對流傳熱 46
3.3 熱交換模型 46
3.4 分布式熱源 47
3.5 組合式傳熱 47
3.6 薄膜對流傳熱 48
3.7 流體輻射傳熱 49
3.8 沖擊射流傳熱 50
3.9 表面輻射傳熱 51
3.10 案例3-1：熱交換器的建模仿真 52
3.11 案例3-2：冷凍水分配網(wǎng)絡的熱流系統(tǒng)模擬 62
第4章 熱流系統(tǒng)動力組件的建模仿真 86
4.1 離心泵 86
4.2 壓縮機 87
4.3 容積式壓縮機 88
4.4 容積泵 89
4.5 變速泵 89
4.6 渦輪 89
4.6.1 蒸汽渦輪模型 90
4.6.2 可壓縮或兩相流體渦輪模型 90
4.7 汽輪機 91
4.7.1 基本原理 91
4.7.2 可調(diào)節(jié)高壓汽輪機 92
4.7.3 高壓（HP）汽輪機 93
4.7.4 中壓（IP）汽輪機 93
4.7.5 低壓（LP）汽輪機 93
4.8 案例4-1：壓水反應堆循環(huán)系統(tǒng)仿真 93
4.8.1 問題描述 93
4.8.2 步驟概覽 96
4.8.3 算例小結(jié) 151
第5章 熱流系統(tǒng)節(jié)流組件的建模仿真 152
5.1 節(jié)流組件的基本形式 152
5.1.1 基本原理 152
5.1.2 簡化的控制閥 153
5.1.3 調(diào)節(jié)閥的工作原理 153
5.2 止回閥 154
5.3 溢流閥 154
5.4 控制閥 155
5.5 減壓閥 155
5.6 恒溫器 155
5.7 球閥 156
5.8 截止閥 156
5.9 蝶閥 157
第6章 熱流系統(tǒng)儲液組件的建模仿真 158
6.1 累加器 158
6.2 儲罐接口 158
6.3 開放容器 159
6.4 蓄水池 159
6.5 兩相槽 159
6.6 半密閉式容器 160
6.7 案例6-1：帶儲罐的管流模擬 160
6.7.1 問題描述 160
6.7.2 建模步驟 161
第7章 熱流系統(tǒng)流體輸配管網(wǎng)的建模仿真 175
7.1 流體輸配管網(wǎng)系統(tǒng)的基本組成與原理 175
7.1.1 流體輸配管網(wǎng)系統(tǒng)簡介 175
7.1.2 流體輸配管網(wǎng)系統(tǒng)組成 175
7.1.3 流體輸配管網(wǎng)系統(tǒng)分類 175
7.2 氣體輸配管網(wǎng) 176
7.2.1 氣體重力管流 176
7.2.2 氣體壓力管流 176
7.3 液體輸配管網(wǎng) 177
7.3.1 液體重力循環(huán)管流 177
7.3.2 液體機械循環(huán)管流 178
7.4 案例7-1：水力網(wǎng)絡的建模和仿真 178
7.4.1 問題描述 178
7.4.2 案例1 180
7.4.3 案例2 191
7.5 案例7-2：水力網(wǎng)絡的流量控制建模與仿真 205
7.5.1 問題描述 205
7.5.2 步驟 205
第8章 HVAC系統(tǒng)的建模和仿真 220
8.1 系統(tǒng)基本構(gòu)成 220
8.1.1 基本概念 220
8.1.2 系統(tǒng)分類 221
8.2 蒸汽壓縮式制冷熱力學原理 221
8.3 案例8-1：蒸汽壓縮循環(huán)制冷系統(tǒng)的建模和仿真 223
8.3.1 問題描述 223
8.3.2 設計標準和數(shù)據(jù) 224
8.3.3 步驟概覽 224
8.4 飛機座艙環(huán)境控制系統(tǒng)的建模仿真 289
8.4.1 座艙空氣壓強管理系統(tǒng) 289
8.4.2 座艙環(huán)境控制原理 292
8.4.3 座艙ECS的熱流系統(tǒng)建模與仿真結(jié)果 295
參考文獻 300