沙疗室加热系统的优化与仿真

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1、专业学位硕士研究生学位论文新疆大学论文题目(中文)：沙疗室加热系统的优化与仿真论文题目(英文)：TheOptimizationandSimulationofSandTherapyRoomHeatingSystem研究生姓名：张腾学位类别：专业学位专业名称：机械工程导师姓名职称：居来提·买提肉孜副教授论文答辩日期2015年05月28日学位授予日期2015年月日新疆大学硕士研究生毕业论文摘要室内沙疗室相对于天然沙疗场不会受天气、环境、地理位置等因素的影响。而且可以根据患者或医生的要求人工控制室内的温度、湿度、辐照度、沙疗时间等条件，使沙疗

2、起到更好的效果。因此室内沙疗室的建立和热物理模型的优化就显得尤为重要。国内外对沙疗室的研究比较少，目前对沙疗室的研究存在以下问题。首先人们对沙疗室加热过程只是针对某一种换热形式进行数值仿真，而沙疗室加热过程是多种换热方式的耦合作用。这也是导致数值仿真和实际结果误差大的原因之一。其次大多研究忽略了对沙体温度的研究，沙疗效果的好坏关键在于沙体层温度是否处在最适宜的沙疗温度；埋沙层的沙体垂直温度分布是否均匀。最后沙疗室的加热效率和能耗控制是一直以来不断探索的问题。针对目前沙疗室加热系统存在的问题，笔者通过实验研究和数值仿真相结合的方法。根据

3、计算流体力学和数值传热学的原理，利用计算机仿真技术，建立三维热物理模型。沙疗室传热过程中空气层采用辐射和自然对流耦合的换热方式，沙体层主要采用热传导方式进行数值仿真。经过研究发现数值仿真结果和实验结果吻合良好。其次分析了在顶面辐射灯加热条件下，不同加热高度下耦合换热过程中空气层的温度场和速度场变化，沙体层温度场的变化。同时在双面定向加热条件下，对沙体受热耦合层及热流密度曲线进行分析，揭示了加热过程中沙体传热的规律，确定沙层垂直温度分布的影响因素。最后对比了不同加热高度、不同加热方式对加热效率的影响，并对能耗进行计算对比。研究发现加热高

4、度的变化改变了沙表面的辐照度进而影响到加热效率；耦合层的宽度和垂直温度均匀性与加热高度、加热时间相关；通过热流密度曲线在“0区域”的形态可以解释耦合层的特点。双面定向加热方式效率最高，而能耗低于顶面辐射灯加热和底面碳晶加热板加热。关键词：沙疗室；数值仿真；耦合传热；优化I新疆大学硕士研究生毕业论文AbstractIndoorsandtreatmentroomwon’tbeaffectedbytheinfluenceoffactorssuchasweather,environment,andgeographicalpositionand

5、soon.ConditionssuchasIndoortemperature,humidity,radiationconditionandthesandtreatmenttimecanbecontrolledbyusaccordingtotherequirementofthepatientsordoctorswhichcanmakesandtherapyhavebettereffect.Thereforetheestablishmentofindoorsandtreatmentroomandoptimizationofthermalp

6、hysicalmodelisparticularlyimportant.Thereareonlyfewstudiesonsandtreatmentroomathomeandabroadandtherearesomeproblemsaboutit.Firstly.It’savarietyofheattransfercouplingaboutSandtreatmentroomheatingprocessbutthenumericalsimulationisonlyperformedagainstoneheattransferformdur

7、ingSandtreatmentroomheatingprocess.It’salsoleadtogreaterrbetweennumericalsimulationandactualresults.Secondly,mostofthestudiesignoredthetemperatureofthesandbody,however,theSandtreatmenteffectliesinwhetherthetemperatureofsandbodyismostsuitableandverticaltemperaturedistrib

8、utionofBuriedsandbedisuniform.Finally,Sandtreatmentroomheatingefficiencyandenergyconsumptioncontrolistheproble