激光穿透焊温度场及流动场的数值模拟

建立了复合热源作用下的激光穿透焊接熔池流动三维计算模型,热源由作用在激光表面的高斯热源以及沿激光入射方向的柱状热源组成,分别考虑了等离子体和小孔吸收机制。通过添加源项的办法解决了过渡区相变问题,从而将固态区和液态区组合一起求解,简化了固液边界条件的处理难度。通过TC1钛合金激光焊接试验验证了模型的正确性,计算所得的熔池截面与试验结果吻合良好。结果表明,Marangoni对流是形成激光穿透焊“沙漏”状熔池形貌的主要原因。     

渗氮炉内流速场的数值模拟

为了研究渗氮炉内气体的分布状态,建立了三维湍流数学模型,应用计算流体动力学(CFD)的方法分别得到了渗氮炉空炉和加入工件时的气体速度分布.该渗氮炉空炉时工作区域内气体速度比较均匀,工件加入后渗氮炉内流速场变化很大,因此对于不同形状和炉内不同位置的工件,需要分别模拟计算各自的速度场.同时用数字涡轮风速仪对炉内的气体流速进行了测量,测量结果与模拟计算结果基本吻合,所以该数值模拟方法可以作为热处理工艺和热处理炉型优化设计预测的依据.     

底吹钢包内流动与混合的数值模拟

利用数值模拟的方法对几种典型喷吹方式的底吹钢包内的流动与混合过程进行了理论分析结果表明,变化喷吹方式,即从中心喷吹到偏心喷吹、从单喷嘴喷吹到双喷嘴喷吹,钢包内的流动混合状态得到改善,因而有助于缩短钢包内的均匀混合时间     

有/无强制流动下定向凝固界面形貌的数值模拟研究

基于相场法对Ni-Cu合金的定向凝固过程进行了数值模拟,对比研究了抽拉速度、温度梯度对有/无强制流动下的凝固界面形貌的影响。结果表明,在强制流动的作用下,凝固界面向迎流方向倾斜生长;随着强制流速的增大,胞晶增大,沟槽的倾斜深度也逐渐增大,并且胞晶间的深度差别增大;在流动条件下,随着抽拉速度的增大,定向凝固界面演变模式为：平界面→深胞→浅胞→平界面,随着温度梯度的增大,凝固界面演化模式为：深胞→浅胞→平界面。此外,流动对凝固形成的胞晶一次间距产生重要影响     

塑料异型材挤出模头内流动的数值模拟

介绍了一种基于横截面法和流动路径法混合的异型材挤出成型中熔体在模头内流动的数值模拟方法 ,可用于预测截面复杂的异型材挤出模头压力降和具有多个分支流道的挤出模头出口处物料的平均流速 ,并通过两个例子说明了数值模拟结果的可靠性和用途     

模锻过程金属流动的数值模拟

本文简述了应用UBET研究模锻过程金属流动规律的模拟方法,对轴对称高凸台锻件模锻过程的金属充填高度和流动状态进行了仿真模拟,并且分析了飞边参数、摩擦因子、凸台直径等模锻参数的变化对轴对称高凸台锻件模锻过程中金属流动的影响。实践表明,UBET用于模拟模锻过程的金属流动规律是可行的。     

电磁连铸复合结晶器内钢液流场的数值模拟

采用数值模拟方法分析了电磁连铸复合式结晶器内的流场。对静磁场磁感应强度不同时组合磁场下的流场进行了比较,在此基础上,分析了电磁连铸复合式结晶器的工作原理。分析结果表明：电磁连铸复合式结晶器不仅具有电磁制动和软接触两种功能,而且能够控制弯月面区域的速率,使其保持在合适的范围内,从而有效地防止了电磁制动结晶器在需要较大制动强度时对弯月面制动过死及软接触结晶器弯月面波动剧易引起卷渣的弊端。     

内冷却器对方坯连铸结晶器内钢水流动影响的数值模拟

采用CFD软件Fluent对0．2％碳钢165mm方坯连铸结晶器内钢水在流场温度场耦合作用下钢水流动状况进行数值模拟并考察结晶器内冷却器的作用。结果表明内冷却器可以明显的减缓钢液的波动状况,降低钢液的流动速度。而使钢液的流动变得均匀。     

156 kA铝电解槽内电解质两相流动的数值模拟

以商业CFD软件CFX4．3为平台，采用欧拉-欧拉方法中多流体模型和标准湍流模型，对156kA铝电解槽内电解质层的气液两相流动流场（半槽）进行数值模拟。结果表明：阳极气体的推动对铝电解槽内的电解质运动起主要作用，电磁力的影响也较显著；电解质运动主要是以每个阳极周围的小循环为主；流速较大的区域主要分布在阳极间缝以及中缝和大面正对阳极间缝处；阳极气体的平均流速为0．199m／s，最大流速为0．74m／s；电解质的平均流速为0．079m／s，最大流速为0．717m／s；阳极以下以及大面和中缝正对阳极间缝处湍流最强。     

全氢退火炉炉内气体流动与换热特性的数值模拟

通过建立三维模型对全氢退火炉炉内循环气体的流动特性和换热特性展开研究。采用正交试验法研究保护气体的流量、炉内温度、钢卷外径3个因素对炉内各处对流换热的影响。结果表明,保护气体流量对炉内各处对流换热影响很大;随保护气体流量增加,炉内各处流量分配比例基本不变。     

小方坯连铸中间包流场数值模拟与分析

为了研究不同形状湍流抑制器及不同种类开孔挡墙对中间包流场流动特性及温度分布均一性的影响,以10流小方坯连铸对称双中间包为研究对象,通过Fluent软件对单边5流中间包流场进行数值模拟分析。研究结果表明,湍流抑制器可有效降低注流区湍流的产生,且中间包挡墙的形状和开孔的调整对浇注区各流出口流场及温度场的变化具有较为明显的影响作用。根据数值模拟结果,通过计算云图及指标对比得出了适用于本中间包尺寸及外形条件下的优选控流元件,并由现场实际温度的测量进行了验证。     

Numerical simulation of electromagnetic and flow fields of TiAI melt under electric field

This article aims at building an electromagnetic and fluid model, based on the Maxwell equations and Navier-Stokes equations, in TiAI melt under two electric fields. FEM (Finite Element Method) and APDL (ANSYS Parametric Design Language) were employed to perform the simulation, model setup, loading and problem solving. The melt in molds of same cross section area with different flakiness ratio (i.e. width/depth) under the load of sinusoidal current or pulse current was analyzed to obtain the distribution of electromagnetic field and flow field. The results show that the induced magnetic field occupies sufficiently the domain of the melt in the mold with a flakiness ratio of 5:1. The melt is driven bipolarly from the center in each electric field. It is also found that the pulse electric field actuates the TiAI melt to flow stronger than what the sinusoidal electric field does.     

电磁搅拌作用下弧形结晶器流场的数值模拟

研究了双侧孔浸入式水口条件下,弧形结晶器内流场受电磁搅拌作用的影响。建立了圆坯连铸结晶器电磁搅拌过程的电磁场和流场数学模型,分别采用有限元和有限体积法进行数值求解,讨论不同电参数下结晶器内流场分布特点。结果表明：电磁力在水平面沿圆周方向呈非对称分布,竖直面上呈“中间大,两头小”分布;电磁搅拌作用使得结晶器内流场除出现上回流区外,还产生主回流区和下回流区,促进钢水流动,有利于等轴晶的形成和热传递;励磁电流强度是影响电磁搅拌作用的主要因素,频率的影响效果有限,最佳搅拌参数是[I＝200 A,][f＝3 Hz。]     

铝保温炉气体搅拌下熔体流场和温度场数值模拟研究

采用CFD非稳态分析法对透气砖气体作用下加热工序的升温过程中炉内熔体的流场和温度场进行了数值模拟研究。结果表明:气体作用下铝液表层,熔体垂直速度最小而水平速度最大;在铝液中层,熔体垂直速度最大而水平速度最小;在底层,这两个速度值均居中。炉内铝液的温度场分布比较均匀,高温区主要在侧部与角部。     

等离子割炬中的电极冷却流场分析

利用Fluent流体数值模拟软件建立了等离子割炬电极冷却流道的二维模型、对其进行仿真分析，研究电极的冷却介质流场与电极结构几何形状的关系，获得4种不同电极结构对冷却介质流场分布的影响．A型电极冷却介质存在滞止区，B型和C型电极冷却介质的流动存在回水区和死水区，D型带圆弧过渡的圆台型电极流场分布有利于电极的冷却．同时模拟了毛细管插入深度对冷却流速的影响，当毛细管插入深度与毛细管直径之比大于0．5时存在死水区，当毛细管插入深度与毛细管直径之比在0．2左右时，流场的分布有利于对电极的冷却，为等离子割炬的设计提供了依据．     

薄钢板气体射流控冷结构数值模拟与试验验证

对3种用于薄钢板冷却的气体射流控冷结构进行了数值模拟分析,通过比较气体射流控冷结构内风速流场和钢板温度场,确定单均风板气体射流控冷结构可满足薄钢板淬火要求,且冷却均匀性较好,并进行了试验验证。结果表明:与无均风板相比,设置一个或两个均风板时,工件近壁面风速流场与温度场均匀性得到提高,利用单均风板气体射流控冷结构对钢板进行风冷时,在20 s时工件上存在的最大温度差约为63.8 ℃。在20 s内钢板平均温度从920 ℃冷却至Ms点(412 ℃)以下,最低冷速约为27.2 ℃/s,大于马氏体转变临界冷却速度27 ℃/s,表明单均风板气体射流控冷结构可用于薄钢板气体射流淬火工艺。     

热浸镀Galvalume熔池流动与传热的数值模拟

根据热浸镀Galvalume熔池的几何结构及工艺参数,建立了Galvalume熔池的数学模型,对不同速度、宽度和入池温度带钢热浸镀Galvalume过程中的熔池进行了数值模拟。结果表明:熔池内锌液流速与带钢速度成正比,随着带钢速度加快,熔池低速流动区域减少;带钢宽度影响熔池整体的流动形态,熔池内低温区域随着带钢宽度变大明显增多;带钢入池温度升高使得熔池内温度分布更均匀。     

非晶带材成形用冷却铜辊内流道传热数值模拟

非晶带材成形采用急速冷却方法,其中冷却铜辊内流道设计是非晶带材成形装备研究中的关键问题。根据带材成形的冷却工艺要求,提出了冷却铜辊内流道设计准则。在此基础上,设计出4种典型的冷却铜辊内流道结构。采用流-固耦合传热方法对所设计的4种不同的冷却铜辊内流道流场进行数值模拟分析,得到了不同流道结构所对应的压力场、温度场随进水流量的变化规律。为了评价内流道的换热能力,提出了内流道综合换热系数作为量化换热能力的指标。分析表明:散射肋形流道进出口压降较小,且其换热能力优于其他3种结构,适用于冷却铜辊内流道结构。     

大直径非金属高速圆盘三维流场的数值模拟

由空气动力学问题引起的大直径非金属高速圆盘的变形和破裂问题,不仅直接影响了操作频率检测系统的可靠性,同时也引起圆盘破裂并威胁到人身安全.在气动热环境中建立了空气流场的有限元模型,从而奠定了基于流固耦合方法的数值模拟分析基础,指出了不同参数(速度、圆盘大小和厚度、托盘直径、装置外壁的尺寸)影响下的最大变形量的影响规律.