中厚板GMAW近缝区焊接传热的边界元计算

依据焊接准稳态传热的边界元计算模型,编制了计算机程序。对中厚板熔化极气体保护焊(GMAW)条件下常见的指状熔深的近缝区传热问题进行了计算,计算结果与实测符合较好。说明用边界元法分析焊接热过程是有效的,为焊接热过程的计算机模拟提供了新的数值分析手段。在进行焊接近缝区传热计算时,如果以熔池边界直接作为热源,则忽略材料热物理参数的非线性对计算精度没有明显的影响,因此焊接近缝区传热计算的关键是熔池形状的确定问题。     

焊接瞬态温度场的边界元计算

采用边界单元法对薄板焊接瞬态温度场进行了计算，算例表明了边界单元法解决该问题的有效性和适应性，在焊接过程中，即使当焊件较小时也形成准稳态温度场。为计算机模拟焊接热过程提供了新的数值分析的手段。     

GTAW焊接热场的三维动态数值模拟

基于SYSWELD软件平台,采用双椭球体移动热源模式,利用有限元方法建立了运动电弧作用下GTAW焊接不锈钢薄板焊接热场的三维动态有限元分析模型。利用所建模型,对GTAW焊接热场和熔池形状参数的动态演变进行了预测,达到宏观准稳态的时间与试验结果基本一致。     

辐射-导热耦合换热边界元算法

本文提出了一种求解辐射-导热耦合换热问题的边界单元算法(BEM),该方法将两种传热方式通过辐射热源耦合起来.首先,采用BEM对辐射传热方程、辐射热源方程和含有辐射热源的热传导方程进行离散;其次,利用辐射传热方程消除辐射热源方程中的辐射热流项;然后,根据Stefan-Boltzmann定律形成含有温度四次方以及热流密度表示的非线性代数方程组.出现在所有积分方程中的域积分由径向积分法转换成边界积分,形成了对于参与性介质问题也只需在边界上划分单元的纯边界元算法.最后,用Newton-Raphson迭代法对方程组进行求解.提供的数值算例将表明本文所介绍方法的正确性与有效性.     

激光深熔焊接下临界功率的确定

在准稳态传热控制模型的基础上,推导了激光焊接热传导问题的有限差分方程。改变热物性参数(比热)替代相变潜热确定了热传导焊接的临界温度值,利用自编的MATLAB程序对有限差分方程进行求解,数值模拟了焊件的温度场。当材料表面刚好出现汽化时,激光焊接处于热传导焊与深熔焊之间的临界状态。在此临界状态下材料处于固相,可以避开材料的相变而简化模型。在此基础上,数值模拟了激光焊接时工件的热传导温度场,得到激光深熔焊接下临界功率的变化规律,即激光焊接的下临界功率随焊接速度的增加成一定比例地增加,为激光精密焊接中工艺参数的确定提供理论指导。     

一种改进的格子玻尔兹曼方法及其在流固耦合传热问题中的应用

含热源颗粒的方腔自然对流是一种常见的流固耦合热流动问题.本文提出一种使用分布函数修正的浸没边界格子玻尔兹曼方法来处理流固耦合和流场及温度场耦合问题,并把该方法运用到含移动热源颗粒的方腔自然对流的数值模拟中,分析了方腔内的速度,温度,热源颗粒的轨迹和受力,探究其热源颗粒对传热机理的改善,解决了含热源的自然对流情况下流固耦合传热问题.     

基于无网格边界元法的瞬态热传导问题研究

对于有内热源的瞬态传热问题,由于域内积分使求解复杂化,研究了一种无需域内离散划分网格的纯边界元法。首先采用格林定理将域内积分转换成边界积分,然后利用自适应辛普森法进行插值,推导了热源依赖时间参数和不依赖时间参数两种情况的数值实现方法。最后引入不同热源情况及时间依赖性的三个数值算例进行温度分布仿真分析。仿真结果与传统的有限元解吻合良好,证明数值推导的正确性及程序调试的有效性,且该方法计算量小,使有内热源的瞬态传热分析大大简化。     

焊接熔池的边界积分方程计算模型

本文提出了准稳态焊接熔池的三维边界积分方程计算模型,介绍了熔池作用力和边界条件的处理方法及计算模型的求解步骤。该计算模型是用边界单元法进行熔池现象计算机模拟的基础。     

深熔激光焊接熔池温度场的数值模拟

利用旋转GAUSS曲面体新型热源模型,忽略深熔激光焊时小孔对传热的影响,建立了移动激光热源作用下的三维数学模型。利用PHOENICS3.4软件,模拟了SUS304不锈钢深熔激光焊接热过程的温度场和熔池熔合线形状,得到了不同焊接速度下的温度场分布云图和＂钉头＂状的熔池形状,试验表明数值模拟结果与试验结果基本吻合。     

周期性热源下焊接温度场的边界元计算

采用边界单元法对周期性焊接热源作用下的三维焊接温度场在傅立叶变换空间域进行了求解，在计算中利用局部影响原理，大大减小了快速傅氏变换的计算工作量，使得本文算法的工程应用成为可能。     

Free boundary value problems for a class of generalized diffusion equation

The transport behavior of free boundary value problems for a class of generalized diffusion equations was studied. Suitable similarity transformations were used to convert the problems into a class of singular nonlinear two-point boundary value problems and similarity solutions were numerical presented for different representations of heat conduction function, convection function, heat flux function, and power law parameters by utilizing the shooting technique. The results revealed the flux transfer mechanism and the character as well as the effects of parameters on the solutions.     

用边界元法求解非稳态非线性凝固传热问题

建立了用边界元法求解凝固传热问题的数学模型．用ＦＯＲＴＲＡＮ语言编写了计算程序．以连铸坯凝固传热为例进行了计算．计算结果与实测结果接近．     

导电摩擦焊热源行为及其对工艺过程的影响

在对导电摩擦焊热源进行研究的基础上，建立了相应的传热方程，通过理论计算和实际测试，提示了导电摩擦焊热源的特征和导电摩擦焊工艺过程的特点。     

竖壁对流换热系数计算模型的探讨

根据流体边界层理论,研究了高普朗特数常物性不可压缩流体在重力作用下,沿竖直壁面无初速度加速流动过程中速度边界层和热边界层的形成规律,给出了速度边界层和热边界层的厚度函数·据此,研究了该模型下对流换热系数的计算方法,推导出计算公式·在短距离流动中,该模型的速度边界层和热边界层较流体外掠水平板模型厚,换热较弱,因此对流系数较小·工程实际中的许多换热问题都可以简化成流体在重力作用下沿竖直平板流动模型·把该模型下得到的对流系数公式应用于飞机附件机匣的传热计算中,得到了比较精确的结果·     

一类半空间间断系数椭圆型方程边值问题

讨论了半空间中一类间断系数椭圆型方程的边值问题，证明有关的存在性、唯一性及稳定性，这些问题来自半导体器件激光再结晶技术中的一类移动热源传热问题。     

机匣附面层对涡轮转子叶顶流动及换热的影响

以GE-E3型燃气涡轮发动机第1级高压涡轮转子为对象,通过改变进口段长度、机匣的壁面条件以及叶顶间隙的高度,调节二次流与泄漏流之间的强弱关系,分析了机匣附面层对叶顶区域气流流动和叶顶壁面换热特性的影响,并研究了叶顶边缘的倒圆处理对叶顶气流流动和壁面换热的影响.结果表明:泄漏流与二次流的相互作用,导致叶顶头部吸力面侧产生了高换热系数区域;减少二次流或增加泄漏流,均可使得叶顶头部吸力面侧的高换热系数区域减小,压力面侧的高换热系数区域增大.     

特解边界元法解线性与非线性热传导问题

本文提出了求解线性、非线性热传导问题的特解边界元法,对于非线性热传导问题还采用了基尔霍夫变换解法,这种方法可消除与内热源及非线性项目有关的区域积分,进一步发挥边界元法的特长,并具有精度高、计算时间短等优点.     

等离子弧焊接熔池温度场的三维数值模拟

建立了运动等离子弧作用下焊接温度场的三维瞬态数值分析模型，以分析等离子弧焊熔池温度分布情况以及焊接电流、焊接速度等焊接工艺参数对其影响情况．综合考虑了液态金属的对流传热和熔池外部的固体导热、材料热物理性能参数随温度的变化、焊件表面的散热以及熔化／凝固相变潜热等对熔池温度场的影响．采用三维锥体热源对小孔型等离子弧焊接过程进行了流体动力学和传热分析，利用ANSYS有限元软件求解所建立的模型，得到了等离子弧焊接过程中温度场的变化情况．模拟结果表明，随焊接电流的增大和焊接速度的减小，熔池体积增加，熔宽和热影响区都增大．试验结果验证了所建立模型的正确性和数值求解方法的可靠性．