喷射铸造复合轧辊温度场的数值模拟

喷射铸造是一种先进的可用于制造高性能复合轧辊的技术,但复合轧辊界面冶金结合困难是这种新型工艺所面临的关键问题.通过计算机数值模拟研究喷射铸造过程中复合轧辊内部温度场及各种喷射工艺参数对温度场的影响.结果表明,辊芯预热温度、辊芯平移速度和喷射速率对温度场的影响较大.     

TC4钛合金锥形环热辗轧应变及温度场对轧辊尺寸的响应规律

 提出采用等效半径来描述锥形轧辊(驱动辊和芯辊)及锥形环坯的呈线性变化的径向尺寸,进而建立了确定锥形环件辗轧关键工艺参数合理范围的方法。基于ABAQUS软件平台,研究建立了TC4钛合金锥形环热辗轧三维热力耦合有限元模型,进而模拟阐明了TC4钛合金锥形环热辗轧过程应变及温度场对轧辊尺寸(等效半径)的响应规律与机理。主要结果表明:随着驱动辊等效半径增大,环件内侧等效塑性应变及温度明显增大,环件温度分布越均匀;随着芯辊等效半径增大,环件内侧等效塑性应变及温度明显减小,温度分布越不均匀;驱动辊和芯辊各存在一个最佳的等效半径,使得环件应变分布最均匀。     

采用激光熔覆技术生产高速线材轧辊的工艺研究

采用激光熔覆技术生产高速线材轧辊是一种新的轧辊生产工艺.使用大功率CO2激光器,采用同步送粉法,在钢坯表面熔覆厚度适当、性能优异的钴基合金层作为轧辊的工作表面,熔覆层硬度和抗弯强度接近粉末烧结的硬质合金辊环性能.在激光熔覆制造热轧辊的过程中,钴基合金开裂倾向大,解决熔覆层开裂是制造轧辊的关键问题.本课题选取最佳工艺参数及熔覆顺序,采用特制的加热炉进行预热及后热处理,激光熔覆获得了无裂纹的熔覆层,实现了激光熔覆生产热轧辊的目的.     

冷轧机轧辊偏心的仿真与分析

冷轧机在轧制过程中,HGC系统中很多环节都会引起钢板板形的波动,影响了轧机生产的效率和板材的精度。本文基于轧辊偏心在对偏心补偿理论研究的基础上,利用有限元分析软件重点对轧辊的偏心做了轧制过程的仿真,仿真中考虑了工作辊的偏心影响,并针对轧制条件(轧制速度、摩擦系数)的不同情况,分别进行了有限元仿真,分析了工作辊的偏心对于轧制钢板板形的影响,从而为更好地对轧辊偏心进行补偿提高精度提供了理论依据。     

一种改进的压气机叶片辊轧成型前滑计算模型

航空发动机压气机叶片在辊轧过程中,由于辊轧出口处构件速度大于轧辊速度,存在前滑现象,从而影响叶片辊轧成形精度。针对此问题,为实现叶片无余量辊轧成型,在分析对称辊轧前滑计算模型的基础上,提出并研究了叶片辊轧前滑,建立了叶片辊轧前滑计算模型。为验证前滑计算模型精度,设计了薄板件、V形板件和叶片这3类典型构件CAD模型,基于DEFORM-3D对其辊轧成型过程进行数值计算分析。结果表明,该模型能够精确表达截面不规则类构件辊轧前滑量,为截面变化类构件辊轧前滑研究奠定基础。     

基于CAFE的铝双辊连续铸轧凝固微观组织

基于元胞自动机CA的形核和长大模型与宏观传热模型相耦合对双辊连续铸轧纯铝薄带凝固微观组织进行了模拟,模拟计算中采用连续性异质形核模型和修正的枝晶尖端生长动力学模型(KGT)。另外,模拟研究了铸轧工艺参数和金属凝固参数对双辊连续铸轧纯铝薄带凝固微观组织的影响规律。模拟结果可很好地解释和预测啮合点前柱状晶和等轴晶之间的转化和晶粒尺寸大小,柱状晶主要分布在靠近铸轧辊面附近,等轴晶则是远离铸轧辊面而靠近薄带的中心区域。     

冷轧机补偿原理及其控制算法

液压压下控制系统是冷连轧机控制系统中十分重要的组成部分,它主要实现机架辊缝大小的控制,对于轧制板材的板形有着直接的影响.在轧制过程中,由于轧辊偏心(包括工作辊和支撑辊)、油膜厚度的波动、轧机的弹跳等因素.为了解决这些问题,对于液压压下控制系统中存在的偏心补偿、油膜补偿和弹跳补偿进行了深入的理论分析,研究了冷连轧机液压压下控制系统中偏心补偿、油膜补偿、弹跳补偿的数学模型、实现过程,并与国内外相关理论进行了对比,阐述了各自的优缺点.     

点焊钛合金蜂窝芯平压性能模拟研究

在对蜂窝芯力学性能的模拟研究中,常采用将双层壁之间的连接简化为双层壁厚的建模方法,但其不适用于点焊连接的钛合金蜂窝芯.本文提出利用LS-DYNA-EDWELD命令建立点焊连接蜂窝芯有限元模型的方法,对钛合金蜂窝芯进行平压模拟研究.同时,进行了钛合金蜂窝芯的平压力学性能试验,并将平压极限载荷值R.与模拟值进行了对比,结果显示点焊连接蜂窝芯有限元模型的平压模拟误差为6.5％,证明了此模型的准确性.最后,应用此模型得到了平压过程中焊点正拉和剪切力随位移的变化关系,研究了焊点正拉和剪切失效强度对蜂窝芯平压力学性能的影响,结果显示焊点正拉失效强度对蜂窝芯平压极限载荷的影响较大.     

蜂窝夹层结构稳定性模拟研究

蜂窝夹层结构随面板厚度或芯层厚度的逐渐变化会出现不同的屈曲现象。建立考虑芯层几何特征的有限元模型,研究临界失稳载荷与失稳形式的内在关系,分析了面板厚度、芯层厚度和面板-芯层厚度比对夹层结构稳定性的影响规律。研究结果可为蜂窝夹层结构的工程应用提供依据。     

新型多排针式附面层调试技术研究

研究发展了一种新型多排针式附面层调试装置。其主体由三排不同高度的钢针穿过一定厚度的有机玻璃板构成。利用该装置 ,研究了调试附面层速度分布的规律 ,得出了三排针各自高度对附面层厚度和形状因子的影响趋势 ,即第三排针主要影响附面层的厚度δ ,而第一、二排针则主要影响附面层的速度剖面即形状因子H。最后利用该装置调试出了具有相同H值的三种厚度附面层速度分布。其研究工作为以后需要精确调试附面层厚度和形状因子的场合提供了一种简便而又行之有效的附面层调试技术。     

针栓喷注器径向孔形状对喷雾特性影响实验研究

径向孔型针栓喷注器是目前所用的针栓喷注器中广泛应用的构型,径向孔的构型直接影响其喷雾特性,包括空间分布特性和雾化性能.在保持总流通面积和阻塞比(BF)一致的前提下,设计加工了4种结构的径向孔型液液针栓喷注器,并通过冷试试验具体研究了径向孔的几何形状及高宽比对喷雾形态、喷雾锥角、喷雾浓度分布特性和雾化性能的影响.采用背景...     

气/液同轴离心式喷嘴流量及雾化特性实验

通过实验方法，研究气／液同轴离心式喷嘴的流量特性及气液之间的相互影响，研究压降及缩进长度对喷嘴雾化特征的影响。研究表明，液喷嘴流量受气喷嘴压降影响，流量增大或减小取决于缩进室内气喷嘴对液喷嘴产生的是引射还是堵塞作用；同一喷嘴，液膜破碎长度及液滴尺寸随压降增大而减小；液滴尺寸分布沿喷嘴横截面呈马鞍型分布，曲线的最高点和分布宽度随喷嘴几何特性及压降变化；提高气／液之间的相对运动速度，可提高雾化质量；随着缩进长度增大，雾化质量明显变好。     

汽油液膜喷射和圆喷射雾化过程的PIV测量对比研究

利用PIV设备,在相同喷射压力和不同喷射脉冲下对分属液膜射流和圆形射流两种理论喷射类型的典型喷油器-涡旋喷孔和双喷孔喷油器的汽油雾化性能进行对比研究。研究表明：涡旋射流的油锥前锋以及外缘部分的油膜破碎均匀且雾化效果较好;双孔射流的雾化油滴粒子都集中分布在喷射中心线上,且油膜连接比较完整,雾化效果较差。涡旋射流雾化粒子的速度场分布比较膨胀和发散,而双孔射流的雾化粒子集中分布在中心线上（与浓度分布规律一致）;相同时刻,双孔射流雾化粒子的速度绝对值最大值均明显大于涡旋喷孔。针对两种喷嘴都存在：喷射过程中越靠近喷嘴出口处的区域速度绝对值越大,而停喷后,高速区都集中在喷雾的前锋;在一定的喷射压力下,喷射结束时的贯穿距离与喷射脉宽基本呈正比关系。     

雾化槽喷嘴下游油雾场特性的研究

本文在雾化槽喷嘴出口处雾化特性的研究基础上,进一步利用激光全息测量了雾化槽下游的油雾场.比较、分析了雾化槽喷嘴油雾场在运动过程中,雾化性能的变化情况.讨论了雾化槽喷嘴宽度、喷嘴直径和气流速度等参数变化对雾化性能的影响.     

高强度钢表面镀锌、镉层加速腐蚀试验研究

通过模拟海洋大气环境所设计的中性盐雾、加速盐雾、多因子复合3种加速腐蚀试验方法,考察了高强度钢表面镀锌、镉层的腐蚀性能与特点,并将实验室加速试验结果与厦门海洋大气腐蚀结果进行了相关性分析。研究结果表明:中性盐雾试验对镀锌层具有一定的加速腐蚀效应,对镀镉层的腐蚀则比较缓慢,而且与海洋大气环境的腐蚀结果相关性差;采用含有Cl^-,SO^2-₃,NO^-₃,SO^2-₄,pH等环境成分因子的加速盐雾试验,对镀镉、镀锌层具有较好的加速腐蚀效应,且镀锌层腐蚀结果与海洋大气环境腐蚀具有一定的相关性;多因子复合加速腐蚀试验方法将SO₂气氛、湿热、紫外线照射、加速盐雾等环境因子引入试验,明显加快了镀锌、镀镉层的腐蚀速度,且镀锌层腐蚀结果与海洋大气环境的腐蚀结果存在着对应的线性关系,线性相关系数为0.9889,与厦门外场腐蚀环境具有较好的相关性。     

模型燃烧室冷态喷雾场的实验研究

使用相位多普勒分析仪ＰＤＡ（Ｐｈａｓｅ Ｄｏｐｐｌｏｒ Ａｎａｌｙｚｅｒ）对模型燃烧室内的喷雾场进行了实验研究,测量了喷雾场不同工况下的喷雾特性,分析了喷雾压力和旋流器对喷雾场的影响。证明喷嘴压力提高可以增大喷雾场中粒子速度、通量及降低平均直径;空气流则可以改变喷雾分布型,形成回流区并扩大喷雾场范围。     

往复式汽油直喷发动机燃油喷雾特性研究

通过试验研究了高压燃油喷射系统和涡旋喷油器的喷雾特性,在不同喷射压力、背压压力和喷油持续期条件下,利用高速摄像机对喷入定体积容器的雾态燃油进行了喷雾贯穿距离、喷雾锥角、喷雾远端燃油发展速度和液滴特性等参数的测量.试验结果表明在低背压压力下,喷雾呈现出空锥、较大范围的分布形态,有利于实现燃油与空气的均质混合;然而在高背压条件下,喷雾呈现出紧凑密集的分布形态,有利于实现燃油与空气的分层混合.获得的贯穿距离经验公式与试验测量值在一定范围内是一致的.低背压条件下,涡旋形态出现在喷雾的远端,而在高背压条件下,涡旋形态出现在喷雾的中部.      

超声速气流中横向煤油射流的数值模拟

为了对超声速气流中液体横向射流进行数值模拟,采用Eulerian Lagrangian方法描述气液两相流动现象,用随机轨道模型追踪液滴的运动历程,并考虑气流可压缩性、流场不均匀性及液滴变形对液滴运动的影响,开发了相应的计算程序。计算结果发现,液体射流与气流之间存在着强烈的相互作用,液滴在进入气流中不久就破碎成很小的子液滴,受煤油液雾的影响气流速度、温度急剧下降,同时在喷孔上游出现一道弓形激波。与液雾结构的纹影图像和液雾穿透的实验结果对比显示,数值计算结果基本合理。     

飞机轮胎溅水鸡尾流特性数值模拟

当飞机起落架的多轮经过涉水跑道时，除侧向溅水之外，在轮胎之间由于两股侧向水流汇聚，会形成类似公鸡尾的溅水形态，称之为鸡尾流。相比于轮胎的侧向溅水，鸡尾流成因复杂，且水量更大，溅水高度更高，可能对飞机安全造成更严重的危害。采用数值分析方法对飞机轮胎溅水产生的鸡尾流现象成型机理开展研究。根据轮胎几何结构特点建立飞机轮胎溅水模型，其中轮胎及跑道采用FEM方法建模，积水模型采用SPH法，给出了鸡尾流的形态和速度分布，通过与侧向溅水形态分布的分析与比较，揭示了鸡尾流溅水的形成机制，并研究了水深、轮胎间距、轮胎速度等因素对于鸡尾流形态以及速度分布的影响规律，初步验证了ESDU工程算法对于无翻边轮胎鸡尾流形态描述的可参考性。