薄带连铸Kiss点前界面热流模型与凝固过程

设计了一套可测定双辊薄带连铸Kiss点之前钢液-铜辊界面热流的模拟装置,重点分析了模拟装置的数据处理方法,并通过对一种低碳钢的实例分析演示了计算方法的具体应用.建立了双辊薄带连铸Kiss点之前的界面热流分布模型,给出了液态接触、凝固过程以及坯壳生长等3个阶段的热流密度,并由此计算了凝固前沿的生长速率与凝固速率.结果表明,集总参数法适用于计算界面热流密度,低碳钢界面传热分为3个阶段:①热流密度随着时间逐渐增大,12 ms时到达最大值18 MW/m2;②热流密度随着时间快速下降,30 ms时达到相对稳定值,约7 MW/m2;③随着时间延长,热流密度呈轻微下降趋势.     

基于反算热流的结晶器内流动--传热--凝固耦合模拟

基于Navier-Stokes动量方程和湍流低雷诺数k-ε方程,综合考虑能量守恒和钢液凝固与糊状区对流动过程的影响,建立了描述结晶器内钢液流动、传热及凝固过程的三维耦合数学模型。以实测温度和结晶器反问题模型计算出的热流为边界条件,模拟计算了结晶器内钢水的流动、传热和凝固行为。钢液流动决定结晶器内的温度和热流分布,铸坯凝固受钢液流动和结晶器热流双重因素的影响。建立的模型以及由此得到的铸坯凝固非均匀特征可为进一步考察浇铸过程中纵裂和其他表面缺陷提供借鉴和参考。     

计算建筑围护结构中热桥传热的等效平板法

为了快速准确地计算建筑围护中热桥传热,提出了等效平板法.将热桥传热分解为室外温、邻室温、室温3种边界输入主导的传热过程,用Fourier方法分析了每种传热过程在边界输入按照正弦波规律变化的物理现象;得到了一维等效平板,并用于计算这几种传热过程的传热量.在动态边界输入条件下通过等效平板传入室内的热流与通过热桥传入室内的热流吻合得很好,且计算速度远高于现有计算方法,可方便地集成到常规建筑能耗模拟程序中.     

多片离合器定速滑摩过程摩擦元件间的热量分配系数研究

在多片离合器滑摩过程中,摩擦元件之间的热流分配系数会受厚度和材料特性的影响。建立有限厚摩擦元件的接触传热模型,用有限元耦合计算方法获得了摩擦元件热流分配系数的变化过程,并得到了摩擦元件厚度方向的温度分布。结果表明:热流分配系数在滑摩初期的表面温变时间范围内为定值,但随后会变成另一个稳态常数;半无限厚模型所得的定热流分配系数只在滑摩初始阶段适用,在长时滑摩过程中并不适用,但可用于确定初始热流分配系数。     

马钢一号水平连铸机工艺科研攻关

在马钢一号水平连铸机攻关期间,冶金系和热能系共承担了以下课题,作为鉴定材料,其内容简介如下: 1.水平连铸结晶器传热特性研究 建立了适用于水平连铸多级结晶器圆坯冷却二维数学模型,该模型特点是:(1)可以同时计算铸坯的冷却和结晶器传热;(2)考虑到沿铸坯圆周凝固速度不同而引入热流分布系数;(3)除考虑强制对流换热外,还考虑了局部过冷沸腾换热。通过大量的计算,提出了最佳冷却制度,现场热试过程中根据计算减小了冷却水量,提高了拉速,从而改善了铸坯质量。 2.水平连铸圆坯凝固特性研究 通过对多级结晶器热性能和坯壳凝固规律研究,得出以下看法:(1)采用小水量     

金属换热器传热过程的数学模型及应用

应用蒙特卡洛法仿真辐射式金属换热器内的辐射传热过程，建立了换热器综合传热的数学模型，利用概率论原理，把辐射能迁移过程仿真为一定累积概率分面下的随机过程，该模型能较好地反映换热器内传热过程的真实情况，可以计算出换热器内烟气、筒壁、空气的温度和壁面热流分布，以及研究烟气进口温度、换热器筒径和狭逢宽度对换热效果的影响。     

相变平板可变热容热阻简化模型研究

针对相变平板的传热问题建立了一种可变热容热阻简化模型,对相变平板凝固、熔化过程的传热特性进行了模拟分析.以相变平板传热数值模型的计算结果为参考,进一步将简化模型计算结果与相变平板传热数值模型的求解结果进行对比分析,结果表明:在凝固或熔化过程中平板温度变化及热流变化与数值计算结果基本一致,其平均温度误差小于0.5℃,热流相对误差小于10%;相变平板可变热容热阻简化模型准确性很好,其计算效率远高于数值模型,在同一台计算机上简化模型的计算时长仅为数值模型的1%左右.     

通过枝晶间距反求薄带连铸界面的热流

根据导热微分方程，推导出了在二次枝晶间距基础上计算双辊薄带连铸界面传热热流的数学解析式，并以1Cr18Ni9Ti不锈钢作为研究对象，进行了数值计算.数值计算结果表明，随着凝固时间的增加，界面热流密度呈下降趋势；在弯月面附近热流密度下降速度很快，越靠近Kiss点，热流密度下降速度越慢；薄带连铸界面热流密度的计算数值与文献所报道的实验数据在同一个数量级上.此外，进一步的计算还表明，双辊薄带连铸属于亚快速凝固过程，这与实际情况是一致的.     

高超声速气动热的耦合计算方法研究

为了准确预测高超声速飞行器承受的气动热载荷,需要进行流动-传热耦合分析.采用耦合传热方法,考虑流体流动和结构传热之间的实时相互影响,对圆柱壳高超声速气动加热风洞实验进行了三维非定常数值模拟,将数值模拟结果与实验结果进行了全面对比,得到的表面压力、冷壁热流、热壁热流和温度分布与实验结果符合良好,验证了耦合计算方法的准确性,提高了气动热模拟精度,实现了气动加热的准确计算.     

脉冲热流冲击有限厚度材料双曲型热传导方程数值计算

针对快速热流加热的特点，考虑传热过程的非傅立叶效应；在脉冲热流加热条件下，采用双曲型方程和抛物型方程研究有限厚度材料内部的非稳态传热过程．数值计算结果表明，两种模型得到的内部温度场有诸多方面的不同．双曲方程的解表明：加热产生的独立运动热波使温度的变化具有波动性、延迟性，热波的叠加造成内部温度有可能超过边界温度；任意时刻热的传递方向处于复杂的境地。     

沟槽内壁结晶器铸坯初期凝固过程

以初期凝固坯壳为研究对象,在结晶器内壁纵向划分沟槽,建立数学模型,计算划分沟槽与不划分沟槽结晶器内铸坯的温度场和应力场,研究沟槽内壁结晶器对铸坯初期凝固过程的影响。结果表明,沟槽内壁结晶器可显著改善铸坯传热,降低坯壳应力并使其均匀分布。     

考虑气隙的电磁连铸圆坯传热凝固数值模拟

通过双向迭代耦合的方法,建立了电磁连铸结晶器区域内的传热凝固有限元分析模型.通过对凝固坯壳与结晶器接触状态的数学描述,来模拟软接触结晶器内的热和力学状态,研究了高频交变电磁场对气隙分布及铸坯温度场的作用规律.结果表明,采用双向迭代耦合的方法,可更准确地描述电磁软接触连铸结晶器内的热-力学行为;高频交变磁场下,钢液的初始凝固点位置较常规连铸下移,初始凝固壳减薄,气隙生长延迟;在结晶器下段,由于电磁力的搅拌作用凝壳厚度又有所增加,气隙量大于常规连铸.     

小方坯结晶器锥度优化

利用商业软件Thercast建立了描述水冷结晶器内钢液凝固传热和弹塑性变形的有限元模型,对凝固过程进行三维热力耦合求解。首先在坯壳表面施加热流密度,从而得到铸坯结晶器内凝固收缩量和坯壳温度分布,并分析钢水静压力的影响,提出结晶器锥度的设计原则,以确定合适的结晶器纵断面锥度。然后在结晶器铜管冷面施加水冷换热系数,并考虑保护渣和气隙对坯壳凝固的影响,研究坯壳在结晶器内的凝固过程,从而验证所提锥度的合理性。     

电磁搅拌对钢坯凝固过程中热工参数的影响

采用自行设计的单侧冷却凝固实验装置进行了有无电磁搅拌作用下钢坯的凝固实验,并通过计算机数据采集系统对钢坯凝固过程中的各种热工参数进行了实时测试和分析·研究结果表明:施加电磁搅拌以后,钢坯凝固初期的铸型热流量明显增加,促进了铸型内钢液过热的耗散,使得钢坯内的温度分布趋于均匀,降低了凝固前沿的温度梯度·这不仅抑制了柱状晶的发展,同时易于在钢液内部同时形核,有利于等轴晶凝固组织的形成,使得钢坯的等轴晶比率由无电磁搅拌作用下的47%提高到76%·这也说明了电磁搅拌促进钢液中的过热耗散是提高铸坯凝固组织中等轴晶比率的重要原因之一·     

末端电磁搅拌位置确定及对SWRH82B钢中心偏析的影响

结合方坯连铸机二冷各段的实际情况,采用有限元软件ANSYS建立了传热数学模型,并利用射钉结果修正数学模型中各段的传热系数,提高数学模型的准确性.结果表明,利用修正过的数学模型可以模拟整个铸机的传热凝固过程.根据射钉和数值模拟结果,确定电磁搅拌位置.采用电磁搅拌后,铸坯中心碳偏析和缩孔下降.     

沟槽内壁结晶器坯壳初期凝固过程模拟研究

以锡液水冷铜板浸渍实验模拟钢连铸过程 ,研究结晶器内壁划分沟槽对坯壳初期凝固过程的影响 .结果表明 ,沟槽内壁结晶器可改善铸坯传热效果和初期凝固坯壳不均匀程度 ,减少铸坯表面纵裂纹的产生     

FTSC薄板坯连铸结晶器内钢水凝固传热的数学模拟

建立FTSC薄板坯连铸结晶器内铸坯的凝固传热模型,对凝固传热方程进行了离散化,应用大型有限元软件ANSYS对钢水凝固传热过程进行模拟求解,描述了凝固坯壳的温度分布与坯壳生长历程。模拟结果与连铸实际过程基本一致为制定合理的工艺参数、提高铸坯质量、减少漏钢发生提供了理论依据。     

离心力铸造异形铸件时工艺因素对质量的影响

本文论述了采用水和石腊模拟试验方法,探索异形铸件用离心力铸造方法生产时成形过程的规律,找出了离心力铸造异形铸件时常见缺陷的成因和消除这些缺陷的工艺措施。试验结果表明,获得外形完整、内部无缩孔和气孔的致密异形铸件的条件是:(1)有足够大的作用于腊液的离心压力;(2)要使内浇道内的腊液最后凝固,形成异形铸件先凝固内浇道后凝固的格局,以利于补缩;(3)一定的铸型转速和排气孔位置的正确设计,是消除异形铸件中气孔缺陷的重要工艺措施;(4)内浇道形状、内浇口尺寸和浇注速度要与转速等工艺参数相匹配。     

方坯结晶器角部钢液初始凝固行为及其影响因素的数值模拟分析

针对方坯结晶器内角部区域钢液的初始凝固行为,建立耦合方坯、保护渣和结晶器铜板的传热数学模型,研究结晶器圆角半径、角部铜板厚度及冷却水量对铸坯角部温度分布及凝固坯壳厚度的影响。结果表明,增大结晶器圆角半径、增加角部铜板厚度或降低结晶器内冷却水量,均可一定程度上改善初始凝固区域铸坯凝固坯壳厚度的周向均匀性,提升铸坯质量;其中,增大结晶器圆角半径的影响效果最为显著。     

方坯连铸机结晶器凝固传热的数学模型

研究和开发了方坯连铸机结晶器非稳态凝固传热的数学模型,预测铸坯温度分布和凝固状态,模型考虑了凝固时结晶器气隙的存在,使得传热不均匀,同时,采用等效比热法处理了凝固前沿产生的结晶潜热·以生产厂方坯为研究对象,得出了温度分布规律、凝固坯壳生成规律,分析了拉速对铸坯温度和坯壳厚度的影响·结果表明,经模型计算得出的温度、坯壳厚度值与现场测定的温度、拉漏数据基本相符·