渗流铸造过程中流场温度场的数值模拟

研究真空差压渗流铸造法制备SiCp/Al(颗粒碳化硅)复合材料的制备工艺,分析工艺参数对成形的影响.在考虑液态金属的传热和对流的情况下,根据多孔介质的连续介质模型及有限元方法,对多孔介质内的铝液的渗流行为进行流场温度场耦合的数值模拟.采用统计平均的方法描述多孔介质微观结构的影响,使用有限元方法,编写二维的渗流模拟命令流文件,计算渗流和传热耦合的瞬态过程,给出瞬态温度场分布,并且进一步预测不同时刻的渗流有效高度.     

离心渗透铸造产生液固共熔现象的数值计算

在离心渗透铸造工艺中,如果Al2O3颗粒预热温度过低,当渗透前沿达到一定深度时会出现瞬态液固共熔现象．针对离心渗透铸造工艺中金属铝熔液在旋转的Al2O3短纤维预型体内的充型过程,研究伴随有瞬态固化和再熔现象的流场温度分布,分析渗透前沿推移速度和再熔前沿推移速度的影响因素,提出各界面的移动速度计算公式．对这两个移动边界进行数值计算,得出程序收敛的判断标准．数值计算的结果得出了不同工况下,温度分布、压力分布和渗透速度分布图,对离心渗透铸造金属基复合材料的实际工艺起理论参考作用。     

天然气水合物降压开采中海床沉降特征及其影响因素

为计算天然气水合物降压开采过程中的海床沉降量,考虑水合物分解、气水两相渗流、多孔介质导热和传质传热、沉积物变形等多物理场耦合作用,采用Duncan-Chang模型描述水合物层的变形破坏特征,建立天然气水合物降压开采过程中的渗流场?温度场?变形场三场耦合模型,并基于有限元法进行求解.研究结果表明:在地温梯度影响下,降压开...     

地下水横向水平流速对人工水平冻结壁形成的影响

基于多孔介质传热和渗流理论,建立渗流场和冻结温度场的耦合数学模型,采用有限元方法模拟了某地铁隧道与车站对接的加固工程中冻结温度场变化和冻结壁形成过程.研究表明,在矩形布孔方式下横向水平流作用的冻结壁呈不均匀对称状,垂直于地下水流向的冻结壁形成慢,平行于流向的冻结壁形成较快,且上游冻结壁厚度薄,下游冻结壁厚度大;在交圈时间上,垂直于流向的冻结壁中部交圈迟缓;流速的改变对上游冻结壁平均厚度影响最为显著.     

CPL蒸发器多孔芯温压变化的数值模拟

应用二维气液两相分层饱和多孔介质模型,对蒸发器多孔芯内的传热传质过程进行了非稳态数值模拟．根据多孔芯内气液相界面移动时,内部温度场和压力场分布的计算特性,分析了系统启动和变工况运行过程中多孔芯温度和压力的变化机制。     

电场作用下多孔介质中单相流体的渗流速度

研究了外电场对多孔介质中单相流体渗流速度的影响。根据渗流力学和电渗理论,推导了外电场作用下多孔介质中单相流体渗流方程,建立了有限元数值模型,采用有限元方法进行了数值模拟。计算结果与实验结果拟合很好,二者之间的相对误差在5%左右。在此基础上探讨了外电场对多孔介质中单相流体渗流速度的影响,结果表明:在压力保持不变情况下电场可以将流体渗流速度增大1~7.5倍;相同电位梯度情况下,压力梯度越大,渗流速度之比越小。     

多孔介质内自然对流传热传质研究

该文研究了含内热源圆柱形多孔介质内不均匀温度分布产生的浮力效应引起的自然对流。给出了以流函数表示的无量纲基本方程,用控制容积法对方程离散并进行了数值计算,得到了多孔介质内的流场、温度场和浓度场,讨论了瑞利数Ｒａ和刘易斯数Ｌｅ对多孔介质传热传质的影响。     

裂隙岩体传热的流热耦合分析

通过对裂隙岩体介质的热传导和渗透特性的分析,建立了耦合传热模型.采用导热微分方程描述裂隙岩体的温度场分布,并用加权余量的Galerkin法对岩体热传导方程进行离散,结合边界条件及计算参数对其进行数值求解.数值模拟结果表明,岩体内裂隙水流引发的热质迁移对裂隙岩体的温度场分布有重要影响.随着裂隙内水流渗透速度的增加,热交换的速度加快,缩短了达到热平衡的时间.渗流速度越大,交界面处温度等值线的不连续现象越明显,热交换越不充分.随着渗流速度的降低,热质迁移量减少,热交换的充分性增加,岩体内的温度等值线平滑连贯,温度梯度降低,裂隙内温度等值线的锐化现象逐步消除.沿着裂隙水流的流动方向,温度等值线变化率逐渐减小,热交换的速率逐渐降低.流固耦合作用对渗流作用下裂隙岩体的温度场分布具有明显的影响,流体温度的变化会影响裂隙岩体温度场的变化梯度.     

储层多孔介质中烃类液体非平衡吸附实验研究

油气体系在地层多孔介质中储集和渗流,与储层多孔介质形成一个相互作用的系统.由于储层岩石孔隙小、比表面大,部分流体将吸附于孔隙表面,形成吸附相,进而影响流体相态和渗流规律,尤其在低渗透多孔介质中,吸附现象更为严重.在分析研究多孔介质中液烃吸附特点的基础上,进行了真实岩心中三元烃类液体混合物的吸附实验研究.研究结果表明,对于低渗透储层,吸附的影响不能忽略.     

蠕变作用下多孔介质渗流的固流耦合数学模型

针对岩体是一种可变形的多孔介质,岩体在荷载作用下发生蠕变的问题,岩体孔隙度、渗透率等物性参数随之变化;同时,孔隙和渗透特性的变化又引起压力场、速度场的改变,带动蠕变特性的变化。在研究渗流的过程中,考虑岩体蠕变的影响,基于岩体流变力学和渗流力学理论,应用对应性原理,建立了含有蠕变参数的动态应力平衡方程,推导了蠕变作用下多孔介质渗流的固流耦合数学模型。     

熔渗法制备高温自润滑复合材料的动力学仿真分析

通过对熔融固体润滑剂与微孔预制体在真空压力下熔渗过程的动力学分析,基于Dacry定理得出熔渗深度的数学表达式,并采用有限元法对压力浸渗过程中的熔融固体润滑剂的渗流过程进行数值模拟,分析影响熔渗过程的主要因素.结果表明:熔渗过程中,熔渗压力5.5 MPa、熔渗温度800℃和熔渗时间50 min对熔融固体润滑剂熔渗效果有显著影响.     

Preparation of WC/CoCrFeNiAl_(0.2) high-entropy-alloy composites by high-gravity combustion synthesis

The WC/CoCrFeNiAl_(0.2) high-entropy alloy(HEA) composites were prepared through high-gravity combustion synthesis. The preparation method is presented below. First, using a designed suitable multiphase thermite system, the molten CoCrFeNiAl_(0.2) HEA was fabricated using low-cost metal oxides. The molten HEA was subsequently infiltrated into the WC layer to fabricate WC/CoCrFeNiAl_(0.2) composites in a highgravity field. The porosity of the WC/CoCrFeNiAl_(0.2) composites was down-regulated, and their compressive yield strength was up-regulated when the high-gravity field was increased from 600 g to 1500 g because this infiltration process of a HEA melt into the WC layer is driven by centrifugal force. The WC particles in the composites exhibited a gradient distribution along the direction of the centrifugal force, which was attributed to the combined action of the high-gravity field and the temperature gradient field. The Vickers hardness of the sample was down-regulated from9.53 to 7.41 GPa along the direction of the centrifugal force.     

高重力燃烧合成WC/CoCrFeNiAl0.2高熵合金复合材料

The WC/CoCrFeNiAl_0.2 high-entropy alloy (HEA) composites were prepared through high-gravity combustion synthesis. The preparation method is presented below. First, using a designed suitable multiphase thermite system, the molten CoCrFeNiAl_0.2 HEA was fabricated using low-cost metal oxides. The molten HEA was subsequently infiltrated into the WC layer to fabricate WC/CoCrFeNiAl_0.2 composites in a high-gravity field. The porosity of the WC/CoCrFeNiAl_0.2 composites was down-regulated, and their compressive yield strength was up-regulated when the high-gravity field was increased from 600gto 1500gbecause this infiltration process of a HEA melt into the WC layer is driven by centrifugal force. The WC particles in the composites exhibited a gradient distribution along the direction of the centrifugal force, which was attributed to the combined action of the high-gravity field and the temperature gradient field. The Vickers hardness of the sample was down-regulated from 9.53 to 7.41 GPa along the direction of the centrifugal force.     

MMC制备过程中预制件变形分析

从液态渗透理论分析了采用液态渗透法制备金属基复合材料（ＭＭＣ）过程中短纤维预制件的受力变化情况以及影响预制件变形的主要因素,并通过实验观察了氧化铝短纤维增强基复合材料制备过程中预制件的变形情况。     

电磁作用下铝熔体中产生涡流的影响因素

在电磁分离铝熔体杂质的过程中易产生涡流·涡流的产生会降低分离杂质效果·为了抑制涡流,提高杂质分离效果,在不同磁感应强度,不同的分离器与磁场相对位置,不同感生电流密度等条件下进行实验,观测铝熔体表面状态·实验结果表明,铝熔体中产生的涡流随磁场强度增大而剧烈;随铝熔体表面与磁极表面垂直距离的减小而增强;随铝熔体中水平电流密度提高而加强·通过调整磁场和改变分离器结构可以抑制涡流的产生     

液力透平的数值计算与试验

设计了液力透平试验台,对一单级液力透平进行了试验,得到了外特性曲线.采用全流场和结构化网格技术对液力透平内部流动进行了数值计算.分析了液力透平在不同流量下的压力场和速度场,得到了内部流场的分布规律.应用速度三角形对液力透平叶轮和尾水管内部速度场随流量变化规律进行了研究.结果表明:离心泵反转可用作透平运行,并具有较高的效率;最高效率的数值计算与试验结果相对误差为4.85％;透平内部的压力从蜗壳进口经叶轮到尾水管逐渐减小,进出口压差随流量增加而逐渐增加;在透平叶片背面和工作面存在漩涡区域,漩涡位置和区域大小随流量而变化;在尾水管横截面上存在的圆周速度分量随流量而变化.     

方坯连铸凝固末端电磁搅拌工艺优化的数值模拟

利用ANSYS和CFX软件建立了描述160mm×160mm方坯连铸凝固末端电磁搅拌过程的数学模型.通过确立钢液黏度与温度的定量关系,考虑凝固时钢液黏度的重要影响,研究了方坯凝固末端糊状区磁场和流场的分布,以及电流强度对凝固前沿钢液最大搅拌速度的影响规律.结果表明:搅拌电流强度每增加100A,铸坯中心磁感应强度增加250×10-4T,切向电磁力增加1933N/m3,最大流速增加69cm/s.现场实验检验结果表明:60#钢凝固末端电磁搅拌器安装位置处液芯半径为344mm,最佳电磁搅拌频率为6Hz,最佳搅拌电流为380A,此时凝固前沿最大流速为165cm/s,铸坯中心碳偏析得到明显改善,中心碳偏析指数为104.     

非饱和流固耦合模型在垃圾坝体稳定性中应用

基于多孔介质流体动力学理论，建立了降雨条件下垃圾填埋体内水分传输的流-固耦合模型，并采用交替有限差分方法给出了耦合模型的数值格式；通过开发的计算程序，模拟了降雨条件下．垃圾坝体范围内孔隙水压力和流速分布情况。数值模拟的结果表明：持续的降雨会加大对孔隙介质的载荷作用，填埋介质被压缩，使土壤颗粒间基质吸力减少，导致水流渗透率降低。同时，填埋介质变形影响了孔隙水压力和水流速的分布规律。因此，在垃圾坝体稳定性分析研究中，渗流场和应力场的耦合效应不能忽略，其研究可为评价垃圾坝体的稳定性及预测预报坝体滑坡提供技术支持。     

单级涡壳式离心泵内二维流场的数值模拟

通过使用FLUENT软件模拟计算单级涡壳式离心泵的二维流动,采用标准的湍流模型,计算分析了离心泵内的速度矢量图、压力等直线图。结果表明离心泵叶轮内各通道的流量、流速及压力分布有显著差别,呈现明显的非对称性。利用数值模拟方法能真实反映泵内部的复杂流动,为泵内叶轮的设计、改进提供了理论依据。