冻结法凿井冻结温度场的数值反演与模拟

考虑了冻结孔的实际偏斜状况，提出了基于平面有限元模型的冻结温度场数值反演及模拟方法．介绍了模型的基本特征、计算参数及数值反演、模拟的基本步骤．由于能够模拟冻结孔的实际分布状况及冻结管外表面的温度下降过程，并且以土性参数的反演为前提，因而该模型能够以较高的精度模拟冻结温度场的发展过程．通过某冻结温度场的数值模拟实例验证了该方法的可行性，并对影响数值模拟结果的主要因素进行了分析．     

单级,两级相变材料复合体系的隔热降温特性

利用选择,配制出的两级相变材料体系,即：Ｃａ（ＮＯ３）２．４Ｈ２Ｏ＋４．７％碳酸盐成核剂＋１．９％增稠剂体系和Ｎａ２ＣＯ３．１０Ｈ２Ｏ＋６％硼酸盐成核剂＋４．５％增稠剂体系作为第一,第二级隔热相变材料;设计,制作了单级相变材料复合体系和两级相变材料复合体系的实验装置,对单级与两级相变材料复合体系的隔热降温特性进行了探讨。实验证明,两级相变材料复合体系的隔热降温性能优于单级体系。     

铸造铝合金时效过程模拟研究进展

为了增进对材料研究领域中计算机模拟技术发展动态的了解,深刻认识计算机模拟技术在金属材料加工过程研究领域的作用和重要性,针对铸造铝合金时效过程研究所使用模拟方法的发展及应用,从微观组织模拟、力学性能预测及电子理论研究三个方面进行了评述.微观组织模拟在实验无法触及的领域起着至关重要的作用,完善的相变动力学模型的建立是微观组织模拟的研究重点;时效合金力学性能计算的准确性依赖于强化机制、强化模型及相变动力学模型的完善;从电子层次上探索固态相变机理的电子理论研究方法也要依赖于计算机计算理论和方法的进一步发展;而多尺度、多方法结合的研究是未来模拟研究的主要发展方向.     

26Cr2Ni4MoV钢淬火过程的三场耦合数值模拟

为定量分析大型锻件淬火加工过程中工艺参数的影响，应用非线性有限元，建立了淬火过程数值模拟的三场耦合模型，模型考虑了温度场、应力场、组织场及其耦合关系；热膨胀、塑性功生热、变温相变、相变潜热、应力诱导相变和相变膨胀及相变塑性等的效应，模拟了由锻件金属材料26Cr2Ni4MoV制成的空心圆筒工件在不同尺寸和工艺下的淬火过程，计算得到的冷却曲线及残余应力分布与实验结果一致，数值实验表明只有考虑应力诱导相变和相变塑性的作用，才能得到合理准确的结果。     

筒式玉米烘干机烘干过程的计算机模拟

针对筒式玉米烘干机的烘干过程进行了理论研究,并列出了烘干过程的数值解法．通过编制的程序对烘干过程进行了计算机模拟．经过实验验证,证明此数学模型适合于玉米烘干过程的模拟．     

滴定实验过程的计算机图形动态模拟及CAI

本文描述了利用Borlandec 语言的图形工具开发出了滴定实验过程的计算机图形动态模拟及CAI系统，该系统以直观，动态，彩色和具有立体感的动画方式在计算机屏幕上模拟了滴定实验过程，即酸碱滴定，氧化还原滴定及络合滴定．该软件的结构化程度高，可移植性好，扩充性强，采用用户界面良好的下拉式菜单驱动各实验模块的实现．     

高聚物非等温结晶过程的Monte Carlo法模拟

采用Monte Cado方法模拟高聚物非等温结晶过程，获得PET试样在从熔体降温过程中相对结晶度随时间的变化曲线．通过Monte Carlo方法模拟曲线与DSC实验值的对比，发现通过调整结晶的起始温度和晶核数目可以使模拟曲线与实验值具有很好的一致性，表明所建模型正确，并为获取体系中晶核的数目和结晶起始温度奠定了基础。     

人工冻结过程中温度场的试验研究

为了研究人工冻结过程中温度场的变化规律，利用自行研制的人工冻结冻胀融沉模型试验装置，对徐州地区常见的粘土进行了12次大规模的冻融试验，分别模拟了封闭系统和开敞系统下人工冻土中温度场的变化情况，并与现场实测数据进行了分析比较，提出了在冻土体和受冻结影响的土体中的温度与距离分别近似成线性，已冻土体中的温度梯度比未受冻结影响土体中的大等几点结论．     

蛇形管蓄能箱蓄热过程的数值模拟

对蛇形管换热及相变材料熔化的传热理论进行研究,利用Fluent软件对蓄能过程中蛇形管热交换及相变材料熔化过程进行数值模拟,得出了一套经济合理且能满足项目蓄能要求的设备,制作了实验用的设备并进行实验验证,得出建立的模型是比较合理的。研究表明：自然对流换热对相变材料的熔化过程影响较小。     

激光表面相变硬化工程的理论研究

激光在工业应用中，相变硬化是一个重要的方面，其工艺选择直接影响着相变硬化层的深度和宽度。本论文从热传导基本方程出发，得出了光功率密度为高斯分布的激光功率，离焦量，扫描速度等与相变硬化深度，宽度之间的关系，编制了工艺参数选择的计算机软件。经实验验证，理论计算了与实验结果垢相对误差为：硬化层宽度为５．７％，硬化层深度为１８．７％。     

埋地管道周围土壤水热耦合温度场的数值模拟

冻土区埋地管道遇到的最常见问题是冻害破坏, 研究埋地管道发生冻害及其科学有效的防止方法,首先应预测埋地管道周围冻土冻融过程中温度场的变化及温度场与水分场的变化关系。用有限单元法对埋地管道周围温度场进行了数值模拟, 计算中考虑了土壤中水分迁移和相变对温度的影响, 给出了不同时刻埋地管道周围温度分布。对计算结果分析表明, 水分迁移和相变对土壤的传热有一定影响.     

Numerical study on freezing-thawing phase change heat transfer in biological tissue embedded with two cryoprobes

A two-dimensional model for freezing and thawing phase change heat transfer in biological tissue embedded with two cryoprobes was established. In this model, the blood vessels were considered as tree-like branched fractal network, and the effective flow rate and effective thermal conductivity of blood were obtained by fractal method. The temperature distribution and ice crystal growth process in biological tissue embedded with two cryoprobes during freezing-thawing process were numerically simulated. The results show that the growth velocity of ice crystal in freezing process from 200 to 400 s is more rapid than that from 400 to 600 s. Thawing process of frozen tissue occurs in the regions around cryoprobes tips and tissue boundary simultaneously, and the phase interfaces are close to each other until ice crystal melts completely. The distance of two cryoprobes has a more profound effect on the temperature distribution in freezing process at 400 s than at 800 s. Foundation item: Project(50436030) supported by the National Natural Science Foundation of China     

Combination effect of seasonal freezing and artificial freezing on frost heave of silty clay

To investigate the frost-heave properties of silty clay under the combination action of seasonal freezing and artificial freezing, and verify the feasibility of combined freezing, eight combined freezing experiments were performed on silty clay with water content (mass fraction) of 23.5% and 28.0%, through developed frost-heave test apparatus, in closed or open system. Two sorts of freezing temperature models, namely, constant and sine models, were applied to artificial freezing. The experimental results indicate that the frost-heave degree in seasonal freezing stage accounts for over 90% of the total in open system and it is up to 95% in closed system; the change of artificial sine-freezing temperature has no influence on the frost-heave degree in closed system, however, slight influence in open system. It is found that the variation of temperature gradient of sine-freezing specimen lags behind that of sine-freezing temperature with half phase; sine-freezing temperature model can reduce frost-heave degree of soil. Brand new technology is proposed for the application of artificial ground freezing and new study field of artificial freezing is created.     

静磁场对鲤鱼冷冻过程影响的实验

实验研究了鲤鱼在静磁场中的冷冻过程,所有样本质量为600～800g,腹部最厚处的尺寸为46～ 52mm。冷冻过程在速冻冷库中进行,冷冻方式为鼓风式冷冻,冷库温度设定为-35℃。施加的磁场强度分别为0G、3.6G、7.2G、10.8G,测量并连续记录冷冻过程中样本表面和热中心的温度。实验结果表明,磁场对鲤鱼不同冷冻阶段的影响规律不同。磁场对鲤鱼冷却阶段的影响较小,对相变阶段有着明显的促进作用,对冻结阶段有延缓作用。     

定向渗流诱导的非对称冻结帷幕稳态温度场解析解

受水流对流传热以及冻结管热传导叠加影响,渗流场作用下人工冻结帷幕的形状具有明显的非对称性。为解决冻结帷幕形状不规则给冻结温度场计算带来的困难,以直线排布的三管冻结温度场为研究对象,采用分段等效的方法,对该类冻结帷幕的形状进行简化,基于稳态温度场的求解理论,推导得出定向渗流作用下非对称冻结帷幕稳态温度场解析解以及冻结帷幕厚度、平均温度的计算公式。为了对公式的合理性进行验证,自主构建水热耦合物理模型试验系统,并开展不同流速条件下三管冻结温度场演化规律的模型试验。研究结果表明：关键轴线上冻结温度的计算值与试验结果的吻合程度较高,解析解的合理性得到模型试验的验证。冻结帷幕的交圈时间以及非对称系数随着流速的增加急剧增大。当地层中存在渗流场时,冻结温度场变化过程较为复杂,但冻结帷幕的平均温度整体仍然表现出随着冻结帷幕厚度的增加而降低的规律。本文得出的解析解能够实现对渗流场作用下人工冻结温度场较为准确的数学描述,将为大流速渗透地层人工冻结温度场的计算提供参考。     

基于广义Clapeyron方程的含盐土冻结特征曲线模型

未冻水质量分数是评估盐渍土和滨海地区土体冻结过程地层稳定性的关键参数,其主要影响因素为温度和盐的质量分数. 基于考虑溶质效应的广义Clapeyron方程,通过无盐分土冻结特征曲线得到冻土吸力的微分形式,联合考虑残余水的质量分数的Books-Corey模型,推导出在任意盐的质量分数和温度条件下冻土中未冻水质量分数的理论模型. 开展冻结试验,利用核磁共振法获得不同水的质量分数、盐的质量分数下粉质黏土和粉土的冻结特征曲线. 试验结果表明：未冻水质量分数随温度降低呈指数函数递减,在同一温度下未冻水质量分数随着初始溶液浓度的增加近似呈线性增加,不同初始水的质量分数下的无盐土体冻结特征曲线具有一致性,粉土相对于粉质黏土更容易达到残余状态. 将理论模型与试验数据进行对比,验证了该模型能够较为合理地预测含盐土体的冻结特征曲线.     

人凝血酶原复合物冻干工艺的研究

为建立最优的人凝血酶原复合物（PCC）冻干工艺,先通过实验确定共晶点,再采用正交实验法,对PCC真空冷冻干燥过程的预冻时间、主要干燥温度、主干燥时间、解吸温度和真空压力等关键参数进行研究。获得PCC最优的冻干工艺：-40℃预冻1h;主要干燥温度从-40℃升温至-28℃,再从-28℃升温至5℃,总耗时22 h,真空压力为25 Pa;解析温度维持在33℃,真空压力为5 Pa,终点测试压力无变化时结束。通过该工艺冻干出的PCC符合《中国药典》2010年版三部该项下的质量要求,经验证该冻干曲线能够应用于人凝血酶原复合物的大规模生产。     

Deformation of freezing water droplets on a cold copper surface

Freezing processes of water and peanut oil droplets on a cold surface are investigated in this paper. We observed during our experiments that the base surface of a water droplet that is in direct contact with the cold surface keeps its original shape, but the other part of the droplet shows an obvious growth along the direction normal to the base surface. One small protrusion appears on the top of the water droplet at the end of the freezing process. The experimental observations also show that no obvious shape change happens during the freezing of peanut oil droplets. It is postulated that the effects of sur- face tension and volume dilatation resulted from liquid-to-solid phase change cause the shape change and protrusions formation. Based on this postulation, a physical and mathematical model is developed. The results of the model of a water droplet’s freezing process correspond with our experimental observations. The observed phenomenon that frost-growth speed on the protrusion is higher than that on the other part of the water droplet is also analyzed.     

多孔建筑材料冻融现象研究中孔隙水冻结点的确定方法

为了定量地研究发生在多孔材料中的冻融现象,必须首先确定贮存在多孔材料中的液态水的冻结点。戌自由水不同,含湿多孔材料中孔隙水的冻地点是温度和液态水含量的函数,通过理论分析,提出了一种利用吸力势曲线或孔隙分布率曲线确定孔隙水冻结点的方法,这一方面已被应用到计算多孔材料冻融过程的模拟计算程序之中,大量的计算结果证明,该方法是有效的,作为该方法的应用,文中给出了一个模拟加气混凝土屋顶中结冰过程的计算实例。     

不同人工冻结方向条件下土的冻胀试验研究

为了解决人工冻结施工中的冻胀问题,从工程实际出发,进行不同人工冻结方向以及不同冻结温度模式(恒温和正弦变温)的冻胀试验研究,并对试样的温度场、冻胀量、含水率及干密度等进行对比分析.试验结果表明:在相同试验条件下,正弦变温冻结试样的冻胀量值最小,自下而上恒温冻结试样的冻胀量最大;自上而下恒温冻结、正弦变温冻结和自下而上恒温冻结试样的含水率和干密度变化趋势相同,可知在相同试验条件下,冷端输出的冷能一定时,人工冻结试样内部水分迁移规律将相同.