方坯连铸流动传热的三维耦合数值仿真

在考虑速度粘性耗散项的情况下建立了方坯连铸三维稳态流动传热耦合数学模型,模型中对二冷区传热边界条件的处理与以往模型相比更加准确.应用该模型和早前基于有效导热系数方法所建立的方坯连铸二维非稳态有效导热系数模型对涟钢1号ROKOP方坯连铸机(150×150mm2)连铸过程中拉坯方向上一定区域内的流动与传热现象分别进行了数值仿真,计算结果对比分析得出,在仿真运算所选取的钢液对流较强的计算域内,三维耦合模型能更为准确地预测出铸坯的温度场.另外,通过两种数学模型对铸机整个冶金长度范围内的凝固过程进行了复合数值模拟并设计出了相应的二冷方案.连铸机的生产实践表明,二冷设计方案非常合理,连铸过程的数值仿真结果具有较好的可靠性和实用性.     

异形坯连铸液固温耦合三维仿真系统

1 引言“异形坯连铸液固温耦合三维仿真系统”是国家“九五”重点攻关项目（项目编号95-528-03-01-03C）。该项目以马鞍山钢铁公司异形坯连铸工程为依托,以异形坯连铸过程流场、温度场与热应力场耦合分析为主攻目标,建立了钢液液固温耦合三维仿真系统,,开发了三维耦合分析软件,可计算各种工艺条件下流场及温度场的分布并模拟异形坯凝固过程坯壳厚度变化的基本规律以及各处应力分布情况,可为异形坯连铸过程工艺参数的优化提供理论依据。2 系统软件开发该系统由三个子系统组成：流场子系统、温度场子系统、应力场子系统,采用VB6.0编制…     

半固态挤压变形体传热有限元模型及动态仿真

在对半固态挤压工艺实质进行分析研究的基础上，建立了半固态挤压复合材料变形体传热有限元模型，基于Fortran语言及Matlab开发了半固态挤压复合材料成形过程仿真及动态显示软件，可以对液态金属浸渗、凝固、挤压状态进行动态跟踪，得到任意时刻复合材料变形体内部的温度分布规律和液态熔池位置，并能够直观、形象地显示出来。仿真结果与实验结果吻合较好，说明了有限元模型及其仿真软件的可靠性。为工艺过程设计、预测成形质量和选择最佳工艺参数提供了理论依据。     

方坯连铸三维动态凝固模型有限元模拟

方坯连铸三维动态凝固模型能够真实反映工艺参数变化时的温度动态调节过程,考虑数值求解计算量大和计算速度慢等难题,改变铸坯横断面节点和单元网格的人工生成模式为自动生成模式,采用密度函数和网格质量评价函数,控制节点和单元网格及优化网格形状以保证网格划分的合理性;引入单元节点商和节点商及节点最大最小编号为约束条件的优化方法优化节点编号,缩小带宽节约存储空间.仿真结果表明,动态凝固模型采用有限元网格自动生成和优化方法以后具有更高的计算速度和计算精度.     

板坯连铸二次冷却过程动态交互式仿真系统

连铸二次冷却过程控制水平的提高对提高连铸坯的质量和产量具有重要作用。为研究二次冷却设定控制算法,把铸流切片的生命周期模型与凝固传热模型相结合,对非线性热物性参数与凝固潜热进行处理,建立了二次冷却过程的动态仿真模型;并以此为基础研制了动态交互式仿真软件系统。系统由虚拟二次冷却对象、控制算法、监控操作、平台管理四个子系统组成;能够对板坯和方坯在非稳态浇铸工况下铸流的凝固过程进行仿真,得出暂态和稳态全过程的铸流内部温度场、凝固坯壳厚度、凝固终点位置、液相穴形状等的变化过程;给出二次冷却过程对输入与扰动信号的动态响应。系统在仿真过程中的人机交互、可移植性方面做了专门设计,为深入研究和优化二次冷却设定控制算法提供了有力的实验平台。仿真模型与仿真软件系统成功应用于某钢企二次冷却与轻压下设定控制系统的研制、测试与在线运行。     

水润滑轴承的动态仿真分析

利用有限元方法研究了水润滑轴承的三维模态及其应力分布规律和谐响应结果,模态频率与实验结果基本一致.由水润滑轴承的物理模型建立其三维数值分析模型,并应用有限元工具求解,分析了外壳材料对特征频率的影响关系,并着重探讨了内外层材料结合对谐响应的影响规律,为降低试验成本以及材料设计和结构改进提供依据.     

连铸坯装炉温度在线实时计算模型及其应用

准确掌握连铸坯热装温度对实施连续加热炉的优化加热控制具有十分重要的意义。根据某公司现场的实际生产情况,利用已建立的“连铸坯凝固过程传热数学模型”开发了“铸坯装炉温度在线实时计算模型”,并将其成功地应用在某公司连续加热炉计算机控制中,与传统的经验模型相比所开发的数学模型具有计算速度快、计算精度高等特点,为实施炉内铸坯温度的在线跟踪提供了准确的初始条件。     

变形体凝固传热焓式有限元数学模型与过程仿真

建立了变形体凝固传热焓式有限元控制数学模型，并开发了相应的连续铸轧过程数值仿真软件。应用该软件可以对铸轧坯凝固状态进行动态跟踪，得到任意时刻铸轧坯温度场分布，冷凝层厚度与铸轧坯截面位置之间的关系以及表面温度与凝固时间之间的关系，并直观地以图象形式输出，为最佳工艺参数及连续铸轧机设计提供理论依据。     

基于改进PSO算法的连铸二冷过程优化仿真

连铸小方坯二冷过程优化是在实现二维传热建模和数值求解的基础完成的。冶金准则的多目标性,模型数值离散化大的计算量以及凝固相变存在引起模型求解的非线性,导致传统优化方法搜索效率低下。采用粒子群算法优化连铸二冷过程。为加强局部搜索能力,引入混沌序列对陷入局部极小点的惰性粒子重新初始化,在迭代中产生局部最优解的邻域点,帮助惰性粒子逃离束缚并且快速搜寻到最优解。仿真结果表明,改进的PSO算法有更好的搜索效率,取得了较好的效果。     

冲压增程弹补燃室绝热层传热数值与试验研究

三元乙丙橡胶(EPDM)是一种烧蚀型碳化复合材料,通常用作发动机内绝热层.故对三元乙丙橡胶的传热性能进行了理论研究与试验验证.通过建立补燃室内三维流场模型与绝热层二维传热模型.对补燃室内伴随有化学反应的流场用计算流体软件FLUENT进行了仿真计算,仿真结果作为EPDM绝热层传热计算的热载荷,利用有限元软件ANSYS对EPDM绝热层传热过程进行了模拟.通过冲压地面联管试验对补燃室内绝热层传热烧蚀进行了试验研究.绝热层传热计算结果与联管实验结果基本一致,仿真计算结果可以在一定程度上给出绝热层背面的温升趋势.     

制动器热分析的快速有限元仿真模型研究

基于制动过程中能量耗散的研究，建立循环制动过程中温度场分析的快速有限元仿真模型。对完全循环对称式的盘式制动器、鼓式制动器采用二维有限元仿真模型；对于空心盘式制动器考虑散热筋板结构建立三维循环对称有限元模型。考虑耗散热量分配系数、制动盘导热系数、对流换热系数、辐射换热鼷鼠等随温度的瞬态变化，获得瞬态温度场仿真结果。应用试验验证仿真结果，确认快速仿真模型的正确性与实用性，从而为制动器的抗热衰退、热疲劳设计提供了系统的解决方案。     

炼钢连铸生产模式及优化调度模型

当转炉、精炼和连铸设备数量及加工时间发生变化时所形成的不同生产模式下的炼钢连铸生产对于炼钢连铸调度方法有着不同的要求. 详细分析了炼钢厂存在的主要生产模式下实现连续浇铸的充要条件和必要条件,建立了相应的调度模型,并给出了生产模式变化时的生产调度策略. 针对转炉设备正常工作和部分检修情况下的两种生产模式,通过引入生产模式参数η建立了统一的非线性规划模型. 在国内某大型钢厂生产调度过程应用表明:模型能够适应转炉设备正常和发生故障或检修而导致的生产模式变化,能够快速编制出符合要求的优化调度计划, 在缩短生产模式变化时的调度反应时间、提高转炉钢水出钢量、提高调度优化程度均取得了显著成效.     

炼钢一连铸调度模型参数优化设定方法

针对炼钢-连铸调度模型的系数由人工经验给出,缺乏科学依据的现状,提出了基于正交设计的调度模型参数(系数)优化设定方法.通过对试验结果的方差分析给出了各参数对调度目标影响程度.利用工业实际生产数据进行测试,结果表明:所提方法可以在短时间内找到目标函数系数的最优设定值,由方差分析确定的模型参数对目标函数的影响程度与现场实际相吻合.通过与人工经验值进行比较,验证了所提方法的合理性和有效性.     

济钢3号连铸过程建模与仿真研究

高效连铸技术得到国内各厂家的高度重视，取得了明显效果。研究各种影响连铸因素交互作用对于提高铸坯质量有着重大的意义。通过开发测试装置。实际测试济钢3号铸机的各种喷咀水流密度。并开发了相应的水流密度合成模块；建立起连铸过程的数学模型；开发了相应的计算机仿真软件；通过射钉实验。对仿真结果进行校验：利用模型优化工艺过程；开发了相应的多元回归模型。用于生产控制．生产实际表明，这种方法是有效的。     

等离子天线重构特性数值计算

针对等离子天线重构特性进行研究,将Boltzmann方程与Maxwell方程相结合,建立了等离子体与电磁波相互作用模型,应用时域有限差分法对模型进行了数值计算,仿真验证了模型的正确性。在此基础上,在二维柱坐标系下建立了同轴线馈电等离子天线重构模型,数值计算了等离子天线近场方向图,仿真分析了等离子体状态参数对远场方向图及等离天线阻抗特性的影响。研究结果表明,随着等离子体状态参数的改变,等离子天线的辐射特性也随之发生改变,具有一定的重构特性。     

基于面向对象的连铸生产过程仿真建模和实现

介绍了连铸生产工序流程仿真的目标。利用面向对象建模技术,构造以连铸子设备为主要对象、以聚集关系和主动对象为结构主体的连铸流程仿真系统的模型。以模型为基础,通过设备组态解决了连铸生产设备和工艺过程存在的差异性问题,实现了连铸生产过程仿真系统的通用性、易维护性和可扩展性。     

薄板坯连铸凝固应力分析的有限元算法的研究

研究了薄板坯凝固过程坯壳中的二维热弹塑性蠕变应力模型有限元求解实现的方法。讨论了采用三角形单元的模型有限元求解理论，铸坯凝固前和凝固后使总刚度矩阵非零元素的半带宽最小的节点与单元自动剖分和编号的原则、顺序及方法，探讨了采用变带宽压缩存储技术实现半带宽内元素存储的方法，以及应用直接三角分解法求解平衡线性方程组的方法；给出了用初荷载法将铸坯热应力和高温蠕变应力问题转换为单元节点等效荷载的结果。该模型已成功应用于薄板坯、方坯等连续凝固过程的应力分析中。     

重载货车车轮温度场与应力场研究

研究了重载货车车轮三维有限元模型的边界条件和各种相关参数的确定方法。运用有限元软件ANSYS,分别进行了23t和25t轴重货车踏面制动时车轮的三维瞬态温度场的仿真与分析。同时对直线制动和曲线制动两种工况进行应力分析,并对计算结果进行了评定。分析结果表明:在制动开始阶段,车轮温度迅速上升,高温区出现在闸瓦与踏面摩擦面表层;制动过程结束后,温度下降缓慢。