细长坩埚内分离结晶过程中熔体流型的转变

在微重力条件下,采用有限差分法对细长坩埚（无因次高径比A取2）内分离结晶生长CdZnTe晶体过程中的熔体热毛细对流进行了三维数值模拟。选取狭缝宽度B为0.1、0.075及0.05,考虑熔体顶部为固壁边界条件,得到了分离结晶过程中熔体热毛细对流的速度和温度分布,着重分析了熔体内部流型的转变过程。结果表明：当Marangoni数较小时,在下自由表面的表面张力作用下,熔体内部会产生顺时针方向的流胞,熔体的流动为稳态且流动较弱,但随着Ma数的增大,熔体的流动范围逐渐增大并且强度不断增强,熔体内部温度的非线性分布逐渐加剧;当Marangoni数超过某一临界值后,熔体内部的流动将由稳态转变为非稳态。     

利用超重力分离铝熔体中的夹杂颗粒

利用Al-17％Si-4.5％Cu熔体中密度较小的初生硅颗粒模拟金属熔体内部的夹杂物,并采用超重力场分离熔体中的夹杂颗粒,研究了不同重力系数条件下,金属熔体中夹杂物的分离规律.实验结果表明:经过超重力处理后,初生硅颗粒在试样上部区域发生明显的偏聚现象,试样内部出现无初生硅颗粒区域,且随着重力系数的增加,无初生硅颗粒的区域面积逐渐增大,说明重力系数越大,硅颗粒在试样上部区域的聚集程度越好.随着重力系数的增大,试样的净化效率逐渐升高,当重力系数(G)为500时,试样的净化率达到了84.98％.利用DPM离散相模型对超重力场下熔体内部硅颗粒的具体受力情况进行分析,并模拟研究铝熔体内部硅颗粒在不同重力场中的分离行为.数值模拟结果证明了夹杂颗粒在沿着超重力方向上的运动行为近似符合Stokes运动定律.这表明超重力场可以有效分离金属熔体中的夹杂物.     

牛顿流体圆管内非稳态Poiseuille流动特性

Poiseuille流动初始阶段存在速度发展的非稳态过程,会对测试结果造成偏差。为分析非稳态Poiseuille流动过程对测量黏度造成的偏差,以不可压缩牛顿流体为例,进行恒流量边界与非定常流量边界下的非稳态Poiseuille流动过程研究。以无量纲黏度和无量纲时间表征非稳态过程,建立数值模型,计算给出恒平均速度边界、从0线性增加平均速度边界和恒压力边界条件下无量纲黏度数值的变化规律。结果表明:非稳态过程中无量纲黏度数值随时间逐渐减小并最终趋于1,且不同边界条件下流动达到稳定对应的无量纲时间为定值。当边界类型确定时,非稳态过程的无量纲黏度数值可视为仅与无量纲时间有关的函数;对于不同类型边界条件,从0线性增加的平均速度边界、恒压力边界、恒平均速度边界条件对应的非稳态过程逐渐缩短。     

电脉冲作用下Al-5%Cu熔体内电场分布规律

采用数值模拟与实验验证相结合的方法,对电脉冲作用下Al-5%Cu熔体内电场分布规律进行了研究.结果表明:脉冲电场在熔体表层附近较强,随着熔体深度的增加,电场强度逐渐减弱;电极电阻率越小,电脉冲在熔体内部形成的电场强度越大,电极电阻率越大,电脉冲在熔体内部形成的电场强度越小;两电极间距越大,熔体内部电场强度越弱,越有利于电场强度的均匀分布;对于电极电阻率与熔体电阻率相近的情况下,电极插深对熔体内电场分布影响不大.     

试用多元统计方法研究“秦岭地轴”花岗伟晶岩矿床的成因

笔者通过对“秦岭地轴”伟晶岩区的野外观察和室内研究后,认为花岗伟晶岩的成因,是由深熔花岗岩浆源分异的伟晶岩浆上侵结晶形成。深熔花岗岩浆源,是由上地幔物质上升,对地壳物质交代熔融而成,在压力降低的条件下,分异出伟晶岩浆独立上侵;上侵过程中,开始熔浆在相对高温高压下,对围岩发生交代、再结晶,形成混合岩(长英质混合岩)或伟晶状花岗岩、无矿伟晶岩;随着温度压力降低,熔体的挥发分发生分馏,因内外压力差,以流渗方式迅速向低温低压地段流动,形成各种脉状伟晶岩。此阶段对围岩交代作用不明显。当温度压力降低到超临界状态时,挥发分和水从熔体中分离,向围岩中扩散,形成各种近矿围岩蚀变带,同时硅酸盐熔体迅速结晶,停止向前流动,形成各种矿化伟晶岩。     

电脉冲作用下A1—5％Cu熔体内电场分布规律

采用数值模拟与实验验证相结合的方法,对电脉冲作用下A1-5％Cu熔体内电场分布规律进行了研究。结果表明：脉冲电场在熔体表层附近较强,随着熔体深度的增加,电场强度逐渐减弱：电极电阻率越小,电脉冲在熔体内部形成的电场强度越大,电极电阻率越大,电脉冲在熔体内部形成的电场强度越小：两电极间距越大,熔体内部电场强度越弱,越有利于电场强度的均匀分布：对于电极电阻率与熔体电阻率相近的情况下,电极插深对熔体内电场分布影响不大。     

超导材料Y123生长时的流动、传热与传质特性

为了了解超导材料YBa2Cu3O2-x(Y123)Czochralski法晶体生长时的流动、传热与传质特性,利用有限差分法对Ba-Cu-O熔体中单相Y123晶体生长时的流场、温度场及钇浓度场进行了非稳态二维数值模拟,模拟计算的格拉晓夫数范围是Gr=4.91×105～3.92×106.结果表明:当Gr数较小时,流动为稳态流动,随着温差的增加流动将失去其稳定性,转化为振荡对流.     

电脉冲孕育铝铜熔体电极加入方式

为增强电脉冲孕育熔体作用效果,采用数值模拟与实验验证相结合的方法,设计了区别于传统脉冲电极加入方式的绝缘套管法.研究结果表明:绝缘套管法可以把电势直接导入到熔体内部,减弱了普通电极加入方法导致的表面效应,明显改善了熔体内部电场、电势的分布状况,使电脉冲作用范围有了较大提高;设计了高温熔体内部电场强度测量装置,对熔体内部电场强度进行了测量,并对模型的有效性进行了检验.     

利用交变磁场分离空心圆柱状金属熔体中非金属夹杂的理论研究

对空心圆柱熔体中非金属夹杂的电磁分离过程进行了动力学分析 ,通过解析法计算得出了无量纲数 r1 /δ、磁感应强度 Be、电磁力作用时间 t和颗粒粒径 dp 等与夹杂分离效率 η的关系 .结果表明 ,采用空心圆柱形状 ,可以使实心圆柱熔体大部分区域受力较弱的情况得到改善 ,提高分离效率 ;取频率 f=10～ 15 k Hz、r1 / δ=1.5～ 2时 ,可获得最大电磁分离效率 ;对粒径小于 5μm的夹杂颗粒 ,电磁分离作用不显著 ;磁感应强度和电磁力作用时间的最佳取值范围是 t>5 s、Be>0 .1T.     

表面蒸发对环形液池内稳态热毛细对流的影响

为了解表面蒸发对环形液池内热毛细对流的影响,对4℃冷水在其纯蒸汽环境中蒸发时的热毛细对流进行了数值模拟。结果表明,表面蒸发质量通量与液池内热毛细对流相互耦合,随着蒸发Biot数的增加,表面温度降低,热壁附近蒸发质量通量增大,但冷壁附近蒸发质量通量与Marangoni数密切相关;当Marangoni数较小时,蒸发界面无因次总蒸发质量随蒸发Biot数的增加而增大,当Marangoni数较大时,总蒸发质量随蒸发Biot数先增大、后减小;随着液池深宽比和半径比的增加,流动增强,总蒸发质量也增加。