异型坯连铸结晶器传热行为的数值模拟研究

利用ABAQUS有限元软件建立异型坯连铸结晶器铜板的三维有限元模型,并通过ABAQUS用户子程序施加传热边界条件,对现有的异型坯结晶器铜板温度场进行数值模拟研究,重点分析铜板热面温度的分布规律,并对其进行优化,得到合理的温度场分布.给出了水槽和水孔中冷却水流速、铜板厚度以及拉坯速度等工艺参数对结晶器铜板温度场的影响规律...     

移动床固体颗粒绕流顺排圆管的过程

工业中常用带埋管的移动床来加热或冷却固体颗粒物料,其过程涉及颗粒流与管壁间的复杂传热,而颗粒绕流圆管的流动过程对其传热效果起着决定性作用.为简化描述颗粒的流动过程,通过分析颗粒绕流圆管的特性,建立了拟漏斗流模型,并给出了模型所需颗粒绕流圆管描述参数的取值范围,模型可用以求取颗粒绕流圆管的速度场和时长等参数.建立了埋管移动床实验系统,考察了颗粒绕流顺排管束的过程;同时利用离散单元法(DEM)对该过程进行数值模拟,获得了颗粒绕流圆管的流动过程,并利用移动床实验结果对比验证了离散单元法数值模拟结果;最后,对比了基于拟漏斗流模型的计算结果和离散单元法数值模拟结果,并根据此结果对拟漏斗流模型的描述参数进行了确定.      

钢坯加热温度特性数学解析

将复杂的炉内火焰与钢坯传热过程简化为面热源传热,用数学解析的方法研究钢坯热过程温度响应特征.研究表明:可用非稳态导热数学模型表述钢坯热过程;用分离变量、傅立叶级数、傅立叶变换、线性叠加等方法,求得钢坯温度函数精确解;解析解与FEMLAB 3.1数值计算吻合良好,证实了钢坯热过程数学解析的有效性和准确性.     

高炉流场和温度场数学解析

采用有限元法推导并建立了高炉煤气流场和炉料流场数学解析模型；为解决高炉中心可能出现的强对流情况引起温度场数值解的振荡问题，采用迎风有限元法推导并建立了高炉煤气和炉料温度场数学模型。     

热轧带钢精轧过程中传热分析

通过对热轧带钢精轧过程中传热关系的分析，利用有限差分法建立了带钢精轧过程二维温度场的数值计算模型。结合唐钢热轧生产线的实际条件，对精轧过程中影响该模型温度场的轧制参数进行了深入的研究。从而优化了模型的建立，提高了数值模型模拟结果的可靠性。     

有限差分法在钢筋穿水冷却时温度场模拟中的应用

采用有限差分法对螺纹钢筋轧后穿水冷却时的传热行为进行了数值解析,对钢筋温度场控冷时的变化规律建立了数值模型,反算出了穿水冷却时的对流换热系数,得到了冷却过程中温度变化曲线,模拟结果符合现场实际情况.     

斜轧钢管缺陷的有限元分析

根据钢管斜轧过程的变形特点,利用ANSYS/LS-DYNA软件进行三维热力耦合弹塑性有限元分析,建立了二辊斜轧钢管有限元模型及其摩擦、传热和接触等重要边界条件。通过仿真计算,获得了二辊斜轧过程中的应力场、应变场、温度场参数的变化特点,并阐述了二辊斜轧过程中出现的多边形效应、前卡现象和扭钢现象以及产生的原因。     

连铸坯传热数学模型及其适用于微型机的数值计算方法

本文针对连铸坯的凝固传热特点,通过对传热方式和定解条件的适当简化和对有限差分格式的改进,建立了连铸圆形坯、小方坯的传热数学模型及其适用于微型机小内存特点的快速数值计算方法。该方法便于现场技术人员用来求算铸坯的温度场分布,也可做为工艺自动控制模型的基础。     

板坯连铸动态二冷与轻压下控制模型在南钢的应用

为进一步改善铸坯内部质量的控制效果,对奥钢联板坯连铸动态二冷与轻压下控制模型进行了详细解析。其中,模型将铸流离散成若干个切片,周期性地实时采集现场生产工艺参数,依据传热学理论与合理假设对每个切片建立传热微分方程,用有限差分法求解各切片传热微分方程,实现对铸坯实时温度场的动态跟踪和现场监控。考虑传热的滞后性,采用有效拉速,并基于目标表面温度控制法与轻压下理论实现了动态二冷与轻压下控制。     

连铸三维宏观传输模型—枝晶凝固微观特性的耦合研究

根据所建立的连铸三维宏观传输数学模型中，对枝晶凝固微观结构参数的影响效果进行了充分地耦合研究，包括：枝晶臂间距，枝晶凝固模式和糊状区渗透特性．宏观模型中，采用微观偏析半解析模型来对浇铸钢种的非平衡凝固路径进行近似确定，其中枝晶臂间距是重要的影响参数，即所谓的一次枝晶臂间距和二次枝晶臂间距，必须考虑后者随凝固过程的变化情况；连铸凝固过程中，两相糊状区的渗透特性对于铸坯的流场以及温度场和溶质浓度场具有重要的影响作用，模型中采用复合理论方法来对其加以了描述，即根据临界的固相分数值将糊状区分别视为非牛顿半固相流体和多孔介质；在确定多孔介质的渗透率时，考虑了枝晶凝固模式的影响效果，等轴晶区对应于各向同性渗透率，柱状晶区则对应于各向异性渗透率．采用该连铸三维耦合模型，并结合早前建立的连铸二维传热模型，针对某钢厂1号方坯连铸机进行了复合数值模拟研究，且研究成果已投入到铸机的实际生产运行中．工厂现场的生产状况表明，数值仿真结果具有较好的合理性和实用性，说明该三维耦合模型具有良好的仿真精度， 可广泛应用于实际连铸过程的数值仿真研究中．     

多头螺旋管换热过程的三维数值模拟

随着节能减排的生态发展理念深入人心,如何最大限度地提高能源的利用率,成为时下研究的热点．文中以多头螺旋管为研究对象,并以当量直径的光管作为基准管,运用有限元分析软件ANSYS对模型的传热过程进行数值模拟,得出了换热过程中温度场与流场的分布状况,而后结合传热学中的边界层理论和协同场理论对结果进行综合分析．结果表明：在等热流的情况下,多头螺旋管的换热性能明显优于光管,相对光管,多头管内流体的出口温升相对提高了2．6倍,出口速度相对下降50％;其特殊的内外凸筋结构,是强化传热的主要原因,同时,凸筋造成流体的有涡流动,也使得多头螺旋管管壁不易结垢．     

高频直缝焊管中频热处理参数分析

 为减小热影响区域残余应力集中,提高焊缝质量,高频直缝焊管需进行中频热处理。但在中频感应加热后,焊缝上下表面存在一定的温差,受传热顺序的影响,厚壁管材的下表面不易达到热处理温度,严重时会影响成品钢管质量。根据焊管中频电磁加热特点,分析了两组线圈轴向间距、线圈翻转角度和主、副线圈间距对感应加热效果的影响规律。焊缝上下表面温差和加热后H点温度随着两组线圈轴向间距的增大呈现减小趋势。当线圈角度为正值时,H点温度和温差随着角度的增大而增大,角度为50°时出现最小值;当角度为负值时,温差和H点温度在一定范围内波动,此时H点温度较高,温差较小。当单组主、副线圈间距为30 mm时,温差最小。利用专业焊接软件SYSWELD进行组织场模拟,对比分析了热处理后焊缝上表面的组织分布,并发现经过中频热处理后,铁素体体积分数增加到了25%左右,珠光体体积分数减少到75%。最终通过Gleeble热模拟试验和金相试验,间接验证了温度模型的正确性。为进一步优化直缝焊管热处理加热工艺参数提供理论参考,对企业的生产改进具有一定的指导意义。     

热轧微合金高强钢卷冷却过程温度场数值模拟

 钢卷冷却过程中温度的变化对组织的形成、二次相的析出以及晶粒尺寸起着至关重要的作用,因此,获得钢卷冷却过程的温度场变化规律有重要的现实意义。计算符合实际冷却工艺的比热容及建立钢卷内表面换热系数和钢卷层与层之间热阻的模型,采用Deform-2D软件对微合金高强钢卷自然空冷过程进行数值模拟。比较模拟温降曲线与试验数据,验证了该模型的正确性,并研究分析了钢板厚度和卷取温度对钢卷冷却温度场的影响。结果表明,钢板厚度越大,钢卷温度分布越不均匀,卷取温度越高,钢卷发生相变的时间越长,但钢卷各部位冷速不会因此而改变。     

旋喷桩在烟囱基础工程中的应用

旋喷桩一般仅用于补强加固，在韶钢3号高炉原地大修改造工程中把旋喷桩作为60m烟囟基础的持力桩进行应用，桩基设计参照桩基工程规程、规范，现场地质条件、旋喷桩体的主要特征和力学特征，结合多年的施工经验，旋喷桩施工中采用单管旋喷注浆技术，最大喷射压力达到20MPa，同时在浆液中加入外加剂，并采取有效防止孔内串浆和漏浆等一系列技术措施，以保证单桩承载力达到700kN以上，有效直径达到700mm以上，经检验，完成后的桩体满足设计要求，从而表明旋喷桩可以作为持力桩加以开发应用。     

脉动热管的理论研究与应用新进展

作为一种工作机理独特的新型传热装置，脉动热管具有极高的传热效率、较高的抗烧干能力、良好的环境适应性，且结构简单、可变，成本较低，具有很高的实际应用价值，是目前传热技术领域的研究热点.本文在对脉动热管的优点、结构形式和工作原理进行总体介绍的基础上，首先从理论建模研究入手归纳了目前研究中通常采用的直管、单弯头管、部分单弯头管等结构模型和质量-弹簧-阻尼模型，质量、动量、能量方程模型以及其他数学模型，然后从实验可视化研究和计算可视化研究两方面综述了脉动热管的运行过程、工作机理以及近年来国内外在脉动热管方面的最新研究进展，从启动性能、传热性能和传热极限三方面系统介绍了管径、长度、截面形状、加热方式、充液率、倾斜角度、输入功率和工作流体种类等不同设计和使用参数对脉动热管性能的影响.进一步从设计与应用方面，对脉动热管在电子设备、太阳能集热、动力装置热管理和低温环境换热等方面的研究进行了综述，展示了脉动热管在实际应用中的效果和优势.最后对今后的研究方向与发展趋势进行了展望，指出可通过更详细的理论和仿真建模研究脉动热管的工作机理、工作性能、工作过程和优化设计方法.      

Assessment of the Axial Load Response of an H Pile Driven in Multilayered Soil

Most of the current design methods for driven piles were developed for closed-ended pipe piles driven in either pure clay or clean sand. These methods are sometimes used for H piles as well, even though the axial load response of H piles is different from that of pipe piles. Furthermore, in reality, soil profiles often consist of multiple layers of soils that may contain sand, clay, silt or a mixture of these three particle sizes. Therefore, accurate prediction of the ultimate bearing capacity of H piles driven in a mixed soil is very challenging. In addition, although results of well documented load tests on pipe piles are available, the literature contains limited information on the design of H piles. Most of the current design methods for driven piles do not provide specific recommendations for H piles. In order to evaluate the static load response of an H pile, fully instrumented axial load tests were performed on an H pile (HP?310×110) driven into a multilayered soil profile consisting of soils composed of various amounts of clay, silt and sand. The base of the H pile was embedded in a very dense nonplastic silt layer overlying a clay layer. This paper presents the results of the laboratory tests performed to characterize the soil profile and of the pile load tests. It also compares the measured pile resistances with those predicted with soil property- and in situ test-based methods.     

Behavior of Open- and Closed-Ended Piles Driven Into Sands

Both the driving response and static bearing capacity of open-ended piles are affected by the soil plug that forms inside the pile during pile driving. In order to investigate the effect of the soil plug on the static and dynamic response of an open-ended pile and the load capacity of pipe piles in general, field pile load tests were performed on instrumented open- and closed-ended piles driven into sand. For the open-ended pile, the soil plug length was continuously measured during pile driving, allowing calculation of the incremental filling ratio for the pile. The cumulative hammer blow count for the open-ended pile was 16% lower than for the closed-ended pile. The limit unit shaft resistance and the limit unit base resistance of the open-ended pile were 51 and 32% lower than the corresponding values for the closed-ended pile. It was also observed, for the open-ended pile, that the unit soil plug resistance was only about 28% of the unit annulus resistance, and that the average unit frictional resistance between the soil plug and the inner surface of the open-ended pile was 36% higher than its unit outside shaft resistance.     

带钢卷取温度与铁素体晶粒长大模拟

建立了Q235热轧带钢卷取后冷却过程中的传热模型，考虑了钢卷导热系数的正交各向异性与导热系数在冷却过程中随温度的变化，用ABAQUS软件对钢卷冷却过程中的温度场进行了模拟，确定了钢卷不同位置的冷却曲线。以钢卷不同位置的温度演变为基础，用自行开发的热轧过程组织性能预报软件ROLLAN对带钢沿长度方向的铁素体晶粒尺寸进行模拟，通过现场开卷取样和大量的定量金相实验，测试分析了沿带钢长度和宽度方向铁素体晶粒尺寸的变化。模拟与实验结果吻合良好。     

钢管冷却喷淋水量对换热系数的影响

 采用一种钢管外喷淋装置,通过在钢管中预埋热电偶测量钢管冷却期间的温降曲线,研究了喷淋水量对钢管冷却强度的影响。利用有限元模拟软件对测量结果进行分析,建立了钢管表面对流换热系数和水流密度的数学关系模型,将模型嵌入了钢管温度场计算软件当中,软件的计算精度进行了工程验证。结果表明,融合了该换热数学模型的钢管温度场模拟软件计算精度达到90％以上。     

开口管桩贯入特性的大尺度模型试验

开口管桩由于其承载力高、质量可靠、施工方便等优点得到越来越广泛的应用.土塞的生成使得开口管桩沉桩阻力不同于闭口管桩, 不仅包括桩外侧摩阻力、桩端阻力, 桩内侧摩阻力亦是其重要组成部分.针对开口管桩沉桩受力特性, 采用自主研发的大尺度模型试验装置, 进行不同桩靴形式下开口管桩的贯入试验, 并与闭口管桩进行对比分析.研究表明, 开口管桩随沉桩深度的增加趋于闭塞, 沉桩阻力随沉桩过程基本呈线性增加, 桩内、外侧单位摩阻力均存在"侧阻退化"效应; 桩体贯入时桩周地表隆起量随径向距离增加逐渐减小, 隆起速率随沉桩深度增加逐渐变缓, 桩周土影响范围约为5~7倍桩径; 桩靴对开口管桩土塞生成、沉桩阻力和挤土效应均有重要影响, 内30°桩靴土塞生成高度、桩内侧摩阻力及其所占总沉桩阻力比例最大, 桩周土地表隆起量最小, 外30°桩靴与内30°桩靴情况相反, 直角桩靴居中; 闭口管桩沉桩阻力、外侧摩阻力与挤土程度均大于开口管桩.