实验室模拟工业喂丝法的数据处理

以钢液中铵盐脱铜实验为例，分析了实验过程中引起坩埚内钢液质量变化的几种因素，对模拟工业喂丝法的铵盐脱铜实验数据进行了重新处理，得出了更为合理的钢液中铜含量与脱铜剂加入量之间的关系并与处理前实验结果进行了对比。     

喂丝法钢液脱铜

提出了用喂丝法向钢液中插和盐或氨基化合物的脱铜方法，在常压下，Ａｒ气氛中，向钢液中分别加入ＮＨ４Ｃｌｔ ＮＨ２ＣＯＮＨ２，把约３００ｇ钢水含铜量从０．６％降至０．４７－０．５％，仅用脱铜剂２－４ｇ，氯化铵有氯化和铵分解的双重脱铜作用，比尿素脱铜效果更好。     

超声速旋流分离器内气液两相流流动特性

采用考虑颗粒碰撞的欧拉-拉格朗日数值方法对超声速旋流分离器内部复杂的气液两相流场进行数值计算。在数值模拟中,采用RNG k-ε模型模拟气相流动,采用离散相模型(DPM)追踪颗粒运动轨迹。以湿空气为介质,测量超声速分离器的轴向压力并与数值模拟结果进行对比。结果表明:数值模拟结果和测量值较为一致;气体进入超声速喷管后发生膨胀形成低温(-70℃),使天然气中的水凝结为液滴,同时气体经旋流叶片产生旋流,经中心体的收缩形成较大的离心加速度(300000 g);在巨大的离心场作用下极少部分液相颗粒随气相从扩压器流出,大部分液相颗粒与旋流分离段壁面碰撞被吸附或直接进入积液槽空间被排出,达到气液分离的目的。     

变通道转角挤压成形钼丝的有限元模拟研究

为了确定变通道转角挤压钼丝的工艺特征场的变量分布，通过有限元模拟和试验开展了以直径10 mm钼丝挤出直径6 mm钼丝的研究。试验验证了挤出过程中挤压力随行程的变化规律。分析了挤压速度对变形工件速度场的影响规律；分析了温度和等效应变的分布规律。结果表明：有限元模拟时最大挤压力的误差为9.20%；在通道转角处存在有梯度的增速区域和金属流动死区；通道转角区域的温度升高约100 ℃；挤出钼丝横截面上等效应变分布不均匀，刚性端的等效应变较小，其余部分上半区域的等效应变小于下半部分。     

一种新的旋流板阻力模型

从流体力学实验角度 ,研究了不同液气比情况下的旋流板阻力特性 .由试验结果 ,分析了旋流塔板压降与其结构、液气比、气体密度和气体塔板穿透速度等影响因子的无因子量化关系 ,利用回归分析手段 ,推导出了主要参数对旋流板阻力的回归并联式 ,提出了一个新的多参数旋流板阻力公式 .并将此公式与传统的旋流板阻力公式进行了比较 .发现 :传统的旋流板阻力公式只有穿孔动能因子F0 在 11kg0 .5/m0 .5·s左右时 ,计算误差较小 ,否则 ,计算误差非常大 .新的旋流板阻力计算公式适用范围广 ,不同液气比 ,不同穿孔动能因子情况下的计算误差在 10 %以内 .     

旋流型管壁取样分配器分流特性

试制一种特殊的T型三通管结构取样器,8个取样孔均匀布置在管壁周围,取样孔上游布置有旋流叶片用于流型调整。研究气液两相流通过该分配器的流动特性。采用Euler气液两相流模型和雷诺应力模型,通过数值模拟方法分析节流元件尺寸对分配器分流特性的影响,并在多相流试验环道上开展试验研究。结果表明:旋流取样分配器特性受节流元件尺寸影响显著,前后压力场的变化是分流系数发生变化的根本原因。     

泡沫封堵稠油井管外窜流模拟试验

为了减少对油层的伤害,研究使用泡沫对稠油井管外窜流进行封堵.建立不同压力体系下的管外窜流物理模型,分析管外窜流出液规律和注入方式对封堵效果的影响,评价岩心和模拟窜流通道的填砂管的突破压力和封堵效率.试验结果表明:气-液-气的注入方式效果最好;注入气体可以使油层压力升高到大于水窜层压力,压制水窜层水流出;稠油层注入困难,存在盖层,气和稠油不易分离,水窜层的水饱和了油层的亏空,也可以使油层压力升高到大于水窜层压力;注入流体转向主要进入了需要封堵的水窜层,泡沫封堵效果较好.     

基于间隔丝排列模型的经编间隔织物压缩性能

提出了经编间隔织物间隔丝的排列模型,并在此基础上研究间隔织物的压缩性能.对模型进行简化并得到了不同表面组织、织物厚度、间隔丝直径的间隔丝排列加权平均倾斜角.根据间隔织物压缩方程和理论参数,由Matlab模拟得到间隔织物的理论压缩曲线,并与试验得到的压缩曲线进行比较.结果表明,根据间隔丝排列模型得到的理论压缩曲线与试验曲线拟合较好,具有较大的网孔表面和织物厚度及较小的间隔丝直径的经编间隔织物在小变形压缩下的压力较小.     

水下爆炸近场载荷的试验与数值模拟

借助于小药量水下爆炸试验及数值模拟研究了水下爆炸近场载荷及其运动特性。试验在爆炸水箱中进行,采用同时分幅扫描超高速光电系统拍摄炸药爆炸后视场600 mm×600 mm以内的冲击波及爆轰产物演化过程。使用LS-DYNA软件的ALE方法计算了水下爆炸近场冲击波、爆轰产物气体运动特性,以及冲击波峰值压力和爆轰产物气体与水介质边界压力变化特性,数值模拟结果与试验结果有很好的近似。在试验和数值模拟基础上,提出了适用于水下爆炸近场的冲击波运动、峰值压力的变化规律,并建立了爆轰产物气体初期膨胀运动规律及压力变化。     

异侧多级旋流冷却结构对横流抑制及强化传热的影响

为进一步强化前缘旋流冷却，解决目前燃气透平叶片前缘多级旋流冷却结构相邻级之间流动折转带来的高压力损失问题，并提高叶片前缘传热均匀度，在已有研究基础上提出了一种新型的异侧多级旋流冷却结构。建立了原始同侧多级旋流冷却结构和新型异侧多级旋流冷却结构的模型，采用三维定常数值模拟分析方法，在保持靶面温度不变的条件下，对比分析了多个进口雷诺数条件下不同旋流冷却结构的流动与传热特性。仿真结果表明：冷却气体通过切向喷嘴射入旋流腔内部形成高速旋流，显著提高强化传热能力；对于单级旋流冷却，冷气的周向速度逐渐减小，轴向速度增大，横流逐渐形成，横流对下游射流产生冲击作用，削弱下游换热；多级旋流冷却结构对于旋流腔内部横流可起到横流抑制作用，周向平均努塞尔数有明显提高，但原始同侧多级旋流冷却结构相邻级之间的流动折转带来了很高的压力损失；异侧多级冷却结构在原有模型优点的基础上减少了22%的压力损失，改善了冷却气体分配的均匀度，实现了旋流冷却整体传热性能的进一步提升。     

转炉氧枪喷头热负荷及冷却分析

利用商业软件FLUENT对传统氧枪喷头铜体及其冷却水内部流场进行了流固耦合数值模拟,发现传统氧枪喷头内冷却水流道中存在着流动"死区",影响了喷头的冷却效果.为了防止喷头变形或烧坏,提出在传统的氧枪喷头结构基础上另加若干条流线型导流筋的改进方案,并对新结构氧枪喷头的冷却效果进行模拟分析,获得了具有旋转流动的冷却水流场分布,同时增加了冷却水的湍流强度,因此强化了喷头的冷却效果.同传统氧枪喷头的冷却效果进行比较,发现改进后喷头端面整体温度平均下降达10℃,从而可大幅提高氧枪喷头的使用寿命.     

转子转速和气体流量对2524铝合金除气效果的影响

采用水模拟实验和铝熔体除气实验相结合的方法研究了转子转速和惰性气体流量对旋转除气法除气效果的影响及其机理.研究结果表明转子转速和气体流量对除气效果具有重要的影响.随着转子转速的增加,气泡尺寸减小,作用的区域增加,除气速率提高.在一定范围内随着气体流量的增加,气泡数量增加,除气效率提高.但当气体流量过高时,气体在转子与熔体之间产生隔离作用,气泡影响区域减小,除气效果变差.在本研究范围内转速550~690 r/min,惰性气体流量1~3 L/min是合适的工艺参数.     

炼钢转炉顶吹气体射流对熔池的穿透行为

在转炉吹炼过程中顶吹气体射流冲击液面形成的冲击坑对于熔池的成渣速率和冶炼效率有较大影响,是冶炼过程中的重要动力学参数。以1/10氧气顶吹转炉为对象进行了水模型实验,研究了枪位、顶吹气量对射流穿透行为的影响;基于实验与理论分析,讨论了液相表面张力对穿透深度的影响机理;通过引入用于冲击坑形成的射流冲击动能利用指数,建立了更为精确的穿透深度分析模型。研究结果表明:穿透深度随枪位的降低、顶吹气量的增大而增大,冲击直径随枪位的提高而增大但受顶吹气量的影响较小;液相表面张力对穿透深度的影响随着表面张力的增大而加强,随着穿透深度的增大影响更为显著;能量利用指数随着枪位的提高而增大,并基于实验得到了其与枪位的定量关系。     

Water model experiments of multiphase mixing in the top-blown smelting process of copper concentrate

We constructed a 1:10 cold water experimental model by geometrically scaling down an Isa smelting furnace. The mixing processes at different liquid heights, lance diameters, lance submersion depths, and gas flow rates were subsequently measured using the conductivity method. A new criterion was proposed to determine the mixing time. On this basis, the quasi-equations of the mixing time as a function of different parameters were established. The parameters of the top-blown smelting process were optimized using high-speed photography. An excessively high gas flow rate or excessively low liquid height would enhance the fluctuation and splashing of liquid in the bath, which is unfavorable for material mixing. Simultaneously increasing the lance diameter and the lance submersion depth would promote the mixing in the bath, thereby improving the smelting efficiency.     

Numerical simulation and experimental study on the leakage of continuous rotary electro-hydraulic servo motor

In order to study the influence of inlet and outlet pressure difference and triangular buffer groove on the internal leakage of continuous rotary electro-hydraulic servo motor,the flow field model of motor with and without triangular groove is established respectively.The mesh model is divided.The pressure distribution of the internal flow field under different pressure difference is analyzed by Fluent.Then,the gap leakage under different pressure difference is calculated,and the leakage curve is obtained.Finally,continuous rotary electro-hydraulic servo motor experimental system is built to conduct the internal leakage test,and the leakage under different pressure difference is measured and compared with the simulation results.The results show that the occurrence of leakage in the motor can be reduced by setting the triangular buffer groove on the flow plate,the simulation and experimental results are consistent.It can be concluded that the larger the pressure difference between the inlet and the outlet of the motor,the larger the gap leakage.The research lays foundation for the application of continuous rotary electro-hydraulic servo motor.     

顶吹转炉溅渣护炉工艺冷态模拟试验研究

采用水力模型的研究方法，针对某钢厂90t转炉溅渣护炉工艺进行冷态模拟试验．通过测定溅到转炉炉衬上的渣量多少，分别对顶枪枪位、气体流量、渣量等工艺参数的影响进行比较，确定最佳操作工艺参数．     

深盆气成藏数值模拟

深盆气藏是一种有别于常规气藏的特殊气体聚集类型,在靠近盆地中心的下倾部位致密砂岩内聚气、而在上倾方向渗透性较好的砂岩中含水,并且具有异常压力特征。数值模拟结果表明,深盆气的聚集是一种动态的气、水驱替过程,深盆气藏的异常压力特征也是这一过程中不同阶段气、水流动关系的一种表现。当气体供应速率大于散失速率时为气排水的过程,气、水同向流动,此时气藏表现为超压异常;当气体供应速率小于散失速率时为水排气过程,气、水逆向流动,此时气藏表现为低压异常。供气速率的自然变化导致深盆气的演化过程表现为静压→超压→低压→静压的压力变化过程,伴随着这一压力变化过程的含水饱和度表现为高→低→高的变化过程。大面积致密砂岩的存在、砂岩的低渗透性以及充足的天然气供应都是形成深盆气藏的有利条件。     

考虑地层水存在的高温高压凝析气藏相态研究

高温高压凝析气藏地层水的存在对相态和开发动态的影响不容忽略.基于活度系数模型并结合PR状态方程,建立了考虑地层水的烃水体系气-液-液三相相平衡计算模型.针对实例凝析气藏,通过实验和理论模拟手段研究了地层水存在时温度和压力对凝析气中水含量、油气水三相相体积、饱和压力、p-T相图以及反凝析液量的影响规律.研究结果显示,温度越高气中凝析水含量越高,而且随压力降低呈指数增加.地层水存在使凝析气藏露点压力和最大反凝析液量均增加,这说明地层水存在加剧了反凝析.考虑地层水存在的烃水体系p-T相图更能反映油气水三相相态特征.由此可见,高温高压凝析气藏必须考虑地层水存在对相态及开发过程可能带来的影响.     

应力敏感对致密砂岩气藏气水两相渗流特征影响研究

随致密气藏开发进行,地层压力降低产生应力敏感从而影响气水两相渗流。通过非稳态气驱水实验模拟致密气藏地层条件下气水两相渗流过程,研究了苏里格气田某区块盒8致密储层应力敏感对气水两相渗流的影响。结果表明:围压增大,气水渗流能力降低、共渗区减小、束缚水饱和度增大但总出水量变化不大,由于气相和液相应力敏感存在差异,气相相对渗透率增大、水相相对渗透率减小。     

RH真空精炼脱碳速率的物理模拟研究

以某钢厂210 t RH装置为研究对象,利用水力模型对现场生产过程进行物理模拟,研究驱动气体流量、顶吹气体流量、枪位、浸入深度和真空度对脱碳速率的影响.结果表明,随顶吹气体流量的增大,脱碳速率明显增大;随插入管浸入深度的增大,脱碳速率略有增大;随真空度的增大、枪位的减小,脱碳速率逐渐增大;驱动气体流量对脱碳速率的影响很小.真空度为3 616 Pa、枪位为40 mm、插入管浸入深度为125 mm、驱动气体流量为4.0 m3/h和顶吹气体流量为4.8 m3/h时,脱碳速率最大.