大气压强对舱内空气流动与传热特性的影响研究
[Abstract]:Independent research and development of Antarctic scientific research support platform is of great strategic significance to ensure the reliable development of scientific research in the Antarctic inland area of China.The support platform mainly includes two parts: power generation cabin and instrument cabin. A large number of equipments and devices are integrated in the power cabin and the instrument cabin. The primary task of the platform operation in the Antarctic cold environment is to keep warm. The equipment in the cabin generates a lot of heat during the work process, which can provide an important heat source for the insulation of the platform cabin. However, if the air flow in the cabin is not properly organized, Hot air rises in the cabin and cold gas gathers in the lower part of the cabin, which will lead to the unbalanced temperature distribution in the cabin, which will lead to local overcooling or overheating in the cabin, and then affect the normal operation of the cabin instruments and equipment. Moreover, the current research on the heat transfer characteristics of the cabin equipment and devices is mainly focused on atmospheric environmental conditions, and the change of environmental pressure in the cabin. The influence mechanism of air flow and heat transfer is still unclear, and it is rare to study the multi-heat source coupled heat transfer of equipment and devices in the cabin under the conditions of Antarctic low temperature and low atmospheric pressure. The theoretical models of air flow heat transfer and equipment heat transfer are solved numerically, and the effects of environmental conditions, power consumption and other factors on temperature field and velocity field in cabin are obtained. In general, the main research contents and conclusions of this paper are as follows: The numerical study of air flow and heat transfer in the cabin of Antarctic scientific research support platform (power cabin and instrument cabin) shows that: (1) in the power cabin, with the decrease of ambient pressure, the air temperature near the diesel engine set decreases. In the vertical direction, the nearer to the top of the cabin, the higher the average temperature of the section. The air temperature in the power cabin is affected by the environmental pressure, the heat of the diesel engine and the temperature of the external environment. The gas exchange inside and outside the instrument cabin is mainly accomplished by air convection. Compared with the power generation cabin, the air flow rate is smaller, so the cabin temperature level is higher. The experimental results show that: (1) the decrease of atmospheric pressure is directly reflected by the decrease of air density, which will weaken the convective heat transfer capability between electronic devices and the environment, and increase the surface temperature after the device works stably. Forced convection can significantly enhance the heat transfer capability and reduce the maximum surface temperature of the device under low pressure. When forced convection is used, the enhancement of air fluidity can compensate for the weakening of heat dissipation caused by the decrease of pressure. (3) With the decrease of ambient pressure, the convective heat transfer capability of the air decreases, which makes the device reach a heat balance with the environment. Thermal conductivity and heat capacity equivalent ratio are the internal factors affecting the thermal time constant of the device. Specifically, the larger the thermal conductivity, the smaller the heat capacity equivalent ratio, and the smaller the time constant of the thermal response process of the device. The influence mechanism of ambient pressure on the air flow and heat transfer in the cabin is revealed. The influence of ambient pressure on the surface temperature and thermal response of the devices in the cabin is obtained experimentally, which is of great significance to the design and operation of the Antarctic scientific research support platform.
【学位授予单位】:东南大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2015
【分类号】:TK124
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本文编号:2202798
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