熱流系統建模模擬與應用

目 錄
第1章 緒論 1
1.1 系統與系統建模模擬 1
1.1.1 系統 1
1.1.2 系統建模 1
1.1.3 系統模擬 2
1.2 熱流系統簡介 2
1.2.1 電池熱流系統 2
1.2.2 建築HVAC系統 3
1.2.3 飛機熱流系統 4
1.3 熱流系統性能的建模與模擬 5
1.4 熱流系統建模模擬軟件 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 商業軟件 8
1.4.4 聯合模擬 9
1.5 模型的檢驗、驗證與校驗 9
第2章 熱流系統建模模擬的理論基礎 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 質量守恆方程 12
2.1.3 動量守恆方程 13
2.1.4 能量守恆方程 15
2.2 兩相流理論及均質模型 16
2.2.1 兩相流理論 16
2.2.2 均質模型的守恆方程 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 熱流系統傳熱組件的建模模擬 45
3.1 穩態導熱 45
3.2 對流傳熱 46
3.3 熱交換模型 46
3.4 分佈式熱源 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 錶面輻射傳熱 51
3.10 案例3-1：熱交換器的建模模擬 52
3.11 案例3-2：冷凍水分配網絡的熱流系統模擬 62
第4章 熱流系統動力組件的建模模擬 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 可調節高壓汽輪機 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：壓水反應堆循環系統模擬 93
4.8.1 問題描述 93
4.8.2 步驟概覽 96
4.8.3 算例小結 151
第5章 熱流系統節流組件的建模模擬 152
5.1 節流組件的基本形式 152
5.1.1 基本原理 152
5.1.2 簡化的控制閥 153
5.1.3 調節閥的工作原理 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 恆溫器 155
5.7 球閥 156
5.8 截止閥 156
5.9 蝶閥 157
第6章 熱流系統儲液組件的建模模擬 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 熱流系統流體輸配管網的建模模擬 175
7.1 流體輸配管網系統的基本組成與原理 175
7.1.1 流體輸配管網系統簡介 175
7.1.2 流體輸配管網系統組成 175
7.1.3 流體輸配管網系統分類 175
7.2 氣體輸配管網 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 177
7.3.1 液體重力循環管流 177
7.3.2 液體機械循環管流 178
7.4 案例7-1：水力網絡的建模和模擬 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：水力網絡的流量控制建模與模擬 205
7.5.1 問題描述 205
7.5.2 步驟 205
第8章 HVAC系統的建模和模擬 220
8.1 系統基本構成 220
8.1.1 基本概念 220
8.1.2 系統分類 221
8.2 蒸汽壓縮式製冷熱力學原理 221
8.3 案例8-1：蒸汽壓縮循環製冷系統的建模和模擬 223
8.3.1 問題描述 223
8.3.2 設計標準和數據 224
8.3.3 步驟概覽 224
8.4 飛機座艙環境控制系統的建模模擬 289
8.4.1 座艙空氣壓強管理系統 289
8.4.2 座艙環境控制原理 292
8.4.3 座艙ECS的熱流系統建模與模擬結果 295
參考文獻 300