板坯电磁连铸结晶器内钢/渣界面波动及流动行为的数值模拟

建立了板坯电磁连铸结晶器内钢/渣界面波动行为的三维数学模型,利用数值模拟方法研究了磁场与流场耦合作用下不同工艺参数和电磁参数对结晶器内钢/渣界面波动行为及流场的影响,通过VOF方法对不同条件下的钢/渣界面进行捕捉,讨论不同磁极位置、水口倾角、拉速及线圈电流强度对结晶器内钢/渣界面波动行为和流动的影响。模拟结果表明：电磁制动的施加可以显著降低钢/渣界面波高,减小射流对结晶器窄面的冲击。拉速和水口浸入深度恒定时,磁极位置和水口角度直接影响结晶器内流场形式：当[P＝]40 mm时,增加线圈电流可以降低结晶器内钢/渣界面波高和表面流速,从而减小由液面波动引发卷渣的概率;当磁极距离水口较远时[（P＝]80 mm）,随着线圈电流强度的增大,水口射流的冲击方向向上偏转,引起上回流的流动强度增强,导致钢/渣界面波高增加,增大卷渣发生的概率。     

板坯结晶器电磁制动和吹氩过程的钢/渣界面行为

利用数值模拟方法研究了板坯结晶器电磁制动和吹氩耦合作用下吹氩量,拉速和线圈电流强度等不同工艺参数对钢/渣界面行为的影响规律,分析了结晶器内液面波动指数F与液面波动间的关系.研究表明,在一定拉速和电磁制动条件下,吹氩量增加会加剧钢/渣界面的局部波动,F值随吹氩量增加而增大,弯月面处的液渣厚度与F值呈线性递增关系;在一定吹氩量和电磁制动条件下,拉速增加并没有恶化水口附近的钢/渣界面波动,而使F值增大,弯月面处的液渣厚度与F值呈线性递减关系;在一定拉速和吹氩量条件下,增加线圈电流强度会加剧水口附近的钢/渣界面波动.     

方坯结晶器内钢液凝固及电磁制动的数值模拟

利用电磁流体力学（MHD）的基本理论及Bennon的连续介质模型,给出了方坯结晶器内钢液凝固及电磁制动的三维数学模型、磁场、流场和温度场的数值模拟表明,与钢液流场速度方向相反的电磁力是电磁制动的 直接原因;感生电流主要是集中在钢液入口处及其附近区域;电磁力能有效地改变方坯结晶器内的流场和温度场的分布,造成制动区域的下部呈现活塞流状态,降低了结晶器内高温钢液区域的温度梯度,提高了弯月面附近特别是上角部区域钢液的温度,减薄了上部凝固壳厚度。     

薄板坯连铸结晶器内钢液流场电磁制动的模拟研究

采用模型实验结合数值模拟的方法分析了薄板坯连结晶器的电磁制动过程，在模型实验中，测量了磁感应强度和工质锡液速度场，在数学模型中，使用低Ｒｅｙｎｏｌｄｓ数湍流模型封闭动量方程，结果表明，电磁制动能够有效地控制结晶器内流场，随着磁感应强度的增加，射流强度逐渐减弱直至在中途被堵截转向，同时，包括液面在内的整个结晶器内流场速度逐渐降低，在采用带形磁场制动的情况下，结晶器内液态金属的感应呈现为大范围的涡流分     

全幅一段电磁制动钢液流主夹杂物轨迹的数值模拟

本文利用电磁流体力学（ＭＨＤ）的基本理论,给出板坯结晶器内全幅一段电磁制动的数学模型,并利用ＣＦＸ软件进行了数值模拟,结果表明,全幅一段水平磁场 能有效地改变结晶器内的流场分布,并在该区域的下部呈现活塞状态;电磁制动有利于非金属夹杂物的上浮;磁场位置影响着弯月面的稳定,并对从出口处不同位置出来的非金属夹杂物的运动轨迹产生不同的影响。     

吹氩板坯连铸结晶器内钢/渣界面行为的数值模拟

利用VOF方法和Lagrange两相流模型描述了吹氩结晶器内钢/渣界面行为,并用水模型实验检验了数值模拟结果.在此基础上考察了吹氩量、拉速、结晶器宽度、水口浸入深度及气泡尺寸对钢/渣界面卷混的影响规律.结果表明:拉速为1.8 m/min时,增大吹氩量,结晶器的上回流区逐渐消失,气泡对界面的扰动则不断加剧;吹氩量一定时,拉速由1.2 m/min增至2.2 m/min的过程中,气泡的冲击深度增加,氩气泡对钢液流型和界面形状的影响减弱;增加水口浸入深度对抑制吹氩下界面波动作用明显,而结晶器宽度对此影响较小;气泡尺寸显著影响钢/渣界面行为.     

结晶器电磁制动钢液流场数值模拟

建立了连铸结晶器内电磁制动过程的三维数学模型,采用一种改进的交错网格方法来模拟耦合的电磁场和流场.结果表明,电磁制动能明显减缓钢水主流股的流速,缓解对铸坯窄面的冲击,有效地抑制表面波动,减小钢水的冲击深度;磁场和流场的相互作用程度直接影响电磁制动效果.     

渣-金界面气泡夹带行为数值物理模拟EI北大核心CSCD

利用物理模拟和数值模拟研究气泡和熔渣不同物性参数对气泡在渣-金界面夹带量的影响。研究结果表明,影响气泡夹带量和渣-金界面面积的主要因素是气泡直径,其次是渣层密度,渣黏度和界面张力对气泡夹带影响相对较小。气泡初始直径由10 mm增大到16 mm,气泡夹带量增大了7.41倍,渣-金界面面积增量最大值增大3.67倍。渣层密度由2000 kg/m^(3)增大到5000 kg/m^(3),气泡夹带量增大了62.3%,渣-金界面面积最大值增大了13.1%。渣-金界面张力和黏度增大,气泡夹带量和渣-金界面面积均降低。渣-金界面张力从0.65 N/m增大到1.10 N/m,气泡夹带量减小了30.6%,渣-金界面面积最大值减小6.4%。渣层黏度由0.05 Pa·s增大到2.0 Pa·s时,气泡夹带量降低18.4%,渣-金界面面积最大值减小10.2%。     

电磁制动下薄板坯结晶器内钢液流动优化

电磁制动对结晶器内钢液流动具有显著影响,为明确电磁力对高拉速薄板坯结晶器内流场分布的影响规律,建立了薄板坯电磁连铸结晶器内钢液流动的三维数学模型,利用数值计算方法研究磁场与流场耦合对钢液的流动影响。模拟结果表明,五段式电磁制动技术产生的恒稳磁场可以显著抑制钢液湍流流动,降低弯月面波动,且具有稳定钢渣界面的作用;通过研究高拉速与制动力的产生关系,揭示了由线圈产生的磁感应强度与不同拉速的匹配程度。     

全幅二段电磁制动连铸复合钢坯的模拟研究

根据电磁连铸生产复合钢板的工艺原理，建立了一个数学模型来分析该工艺过程结晶器内两种异质钢液流动及分布特征。采用低Reynolds数湍流模型计算湍流参数，并以虚拟凝固壳来代替实际的凝固计算。根据对模拟结果的分析，提出了采用全幅二段恒稳磁场控制流动的方法。与文献中的实验结果对比证明了模型的可靠性。     

气化模铸钢件的界面行为

讨论气化模铸造铸钢件的界面行为与铸件表面质量，界面行为与铸件表面组织变异的关系。     

钢液内宏观超声空化特征的数值模拟

本文基于CFD软件FLUENT,通过编写UDF来模拟钢液内由于超声波振动所产生的空化特征.结果表明:未加空化模型的钢液流场内存在正负压,分别可达到5.5MPa和-5.4MPa;加入空化模型的钢液流场内只存在正压,且压力值显著减小,最大值稳定在0.10MPa～0.12MPa,最小值稳定在0.08MPa～0.1MPa.两者变化趋势正相反.每一时刻都有一部分钢液区域不析出气体.加入空化模型后压力积分值变化曲线位置随时间小幅度增高,含气率积分值曲线变化趋势与此正相反.各亚松弛因子的变化对空化模拟计算结果的精确度产生的影响不大.湍流动能、湍流耗散率、密度和体积力等亚松弛因子对低压流体比较敏感.改变湍流模型和壁面函数对空化模拟计算结果基本无影响.不可压缩气体的存在有利于空化作用的产生.     

双带式非晶薄板连铸熔池流动传热数值模拟

以非晶合金新型双带连铸工艺为研究对象,考虑气体层与自由液面之间的交互作用,建立了熔池流动传热三维VOF两相流模型,通过对比分析,验证了新型布流器结构设计的合理性,考察了布流器水口倾角和浸入深度对熔池流场和温度场分布的影响。结果表明,新型布流器能够有效地降低熔池侧封区自由液面的波动程度;随着水口倾角和浸入深度的变化,熔池自由液面的波动速度和温度分布,均表现出强烈的"双波峰"现象;布流器水口倾角每增加15°,液面波动速度波峰约减小0.015m/s,温度波峰约减小10℃;水口浸入深度每增大5mm,液面速度波峰约减小0.01m/s,温度波峰约减小15℃;当水口倾角为30°,浸入深度为25mm时,熔池流场和温度场分布最为合理。     

基于CFD的不同工作介质下射流管伺服阀流场特性仿真研究

运用CFD软件对射流管伺服阀在不同工作介质下的流场特性进行仿真分析,重点研究伺服阀的结构参数对流场特性的影响,这些影响因素主要包括:射流管直径d1、接收管直径d2、射流管到接收管的端面间隙b、两个射流接收管的夹角α、射流管偏转角φ、系统背压pt等。为射流管伺服阀结构的优化设计提供理论依据。     

基于FLUENT的射流管伺服阀前置级放大器流场的数值仿真

利用FLUENT软件对射流管伺服阀的前置级放大器的流场进行数值仿真,获得射流管放大器喷嘴在不同结构参数下的恢复压力和流量,并建立恢复压力和恢复流量的数学模型,为射流管伺服阀的设计及性能预测提供了参考依据。     

电磁阀内部流场数值模拟

在液体火箭发动机系统仿真过程中,对于控制发动机脉冲工作的电磁阀,其数学模型建立的准确性将对仿真结果产生很大的影响.本文采用商用CFD软件Fluent,对某电磁阀分别进行了稳态流场和非稳态流场的数值计算.通过稳态流动模拟,得到了电磁阀出口的质量流量和阀门前后压降的关系式.通过非稳态流场的计算,得到了电磁阀出口的质量流量以及阀门前后压降随阀门关闭过程的变化情况,并对流量和压降的这种变化进行了分析.结果表明:使用Fluent软件对阀门内部流场进行数值模拟,较好地反映了其工作状态,是建立电磁阀数学模型的基础.     

电磁制动对宽板坯高拉速结晶器内流场的影响

以Fluent6.3为计算平台,采用数值模拟方法研究了电磁制动不同参数下宽板坯高拉速结晶器内的流场。结果表明,电磁制动可有效控制结晶器内钢液的流动,改变钢液的流动方向,改善钢液上下环流区的分配率。在静磁场作用下,上部环流区的流动增强,下部环流区流动减弱,自由液面的波动减轻。     

宽厚板坯连铸结晶器内的钢液流场的数值模拟

基于流体力学的基本理论,针对连铸结晶器的结构和工艺参数,利用商业软件fluent的k-ε湍流模型,实现了对结晶器内钢液流场的三维数学模拟。重点分析了浸入式水口的插入深度、水口侧孔倾角以及拉速等工艺参数对结晶器钢液流场的影响。结果表明：对于断面为2300mm×250mm的板坯结晶器,水口插入深度为150mm,水口倾角为向下15°,拉坯速度为1.2m/min时,结晶器内的流场较好。数值模拟结果可为宽厚板坯连铸结晶器确定合理工艺参数提供理论依据。     

高速钢／结构钢双金属复合材料界面研究

采用镶铸法,以液固结合的方式制备了高碳钡系高速钢/结构钢双金属复合材料。研究了不同结合条件下,双金属复合材料界面结构及形态。试验结果表明,镶铸是靠外层合金带入的过热热量来获得界面结合的,当外材与芯材在体积比大于8.0的条件下,才有可以获得界面结合,其界面结合为扩散结合,复合材料界面结构由芯材扩散层,激冷凝固层、方向性生长层和胞状晶粒层组成,外层材料凝固时有明显的方向性生长,其液固相线推移速度对在液固结合条件下外层材料的凝固组织具有明显影响,当外材与芯材体积比为1.25时,外层材料的凝固速度最快,出现了棒状伪共晶组织,随体积比的增长,凝固组织表现为沿径向传热方向拉长的胞状晶粒。     

钢颗粒增强铜基复合材料的界面和传导性

采用悬浮浇铸工艺并控制冷却速度成功地得到了钢颗粒增强纯铜基铸造复合材料。研究表明,钢颗粒与纯铜基体结合良好,钢颗粒没有固溶于纯铜基体,没有造成铁污染,也没有过度扩散,其电阻率为2.132×10