潜热对激光涂敷过程中温度场的影响

应用自编子程序与通用软件ABAQUSTM联机模拟计算了考虑潜热影响的激光涂敷过程温度场的变化.为定量地考察潜热的影响,使用了考虑潜热及不考虑潜热两种分析模型.计算结果表明,在激光涂敷过程的温度场分析中,潜热的影响不是总可以忽略的,其误差取决于材料在物相转变时交界面温差的范围及材料熔解体积的大小.考虑潜热的有限元模型分析结果和忽略潜热的计算结果比较,前者显示出较低的最高温度、较小的熔池范围和较窄的热影响域.另外,在移动热源作用下潜热的影响比固定热源更为突出.与实验结果比较,证明考虑潜热的计算模型会得出更精确的结果.     

复合材料等离子直接熔积成形过程多相瞬态场数值模拟

提出了等离子直接熔积成形复合材料过程的固／液/气三相统一模型．该模型采用焓孔隙度方法来描述固／液（S／L）界面处的熔融和凝固过程;采用水平集（level-set）方法处理液／气（L／V）界面物理边界条件并追踪液／气界面的自由表面发展,考虑了熔体流动的主要驱动力——表面张力梯度和浮力以及工件表面的强制对流散热等因素,从而综合考察熔积层熔池内溶质扩散、液相流动和传热的瞬态演变过程．基于交错网格SIMPLEC算法编制了二维数值程序,对中碳钢基体、镍基高温合金粉末直接熔积成形的溶质扩散过程、流场、温度场瞬态分布及熔积层表面形貌的演变过程进行了数值模拟,此方法可进一步拓展到功能梯度材料熔积成形过程的数值模拟研究．     

绕平板气液两相流数值计算方法

为探究现行多相流模型和湍流模型对通气两相流动的适应性及所体现的数理本质,选取典型的绕平板气液两相流为研究对象,通过对比不同多相流模型、湍流模型对绕平板气液两相流的数值计算结果与实验结果,建立了适用于绕平板气液两相流的数值模型。 结果表明,基于单流体理论的Mixture多相流模型忽略了流场内客观存在的气-液相界面,计算结果不能真实反映实际流动现象,与实验结果不符;Level Set方法由于考虑了气液界面的表面张力的影响,能合理反映气液界面波动的特性,可以获得和实验较为一致的计算结果;滤波器湍流模型在标准k-ε模型的基础上,通过对湍流黏性项的修正,降低了计算流场中的湍流黏度,可以更精细地描述与时间相关的气液多相复杂流动现象,进而有效提高对非定常流动计算过程的预测精度。      

液体火箭发动机燃烧室液膜冷却数值研究

对液体火箭发动机燃烧室中的液膜冷却进行了数值模拟．采用有限容积法对燃气和液膜控制方程同时进行求解，对燃气和液膜分别采用标准k-ε模型和修正的Van Driest模型描述其湍流流动．燃气的辐射传热采用热流模型计算，同时对液膜干涸点下游的流动与传热进行了模拟．详细研究了气液界面上质量、动量和热量的传输特性，发现当壁面绝热时，燃气对流传热和液膜蒸发所吸收的汽化潜热在界面热量传递中起主导作用，但燃气的辐射传热和液膜显热不能被忽略．同时，分析了各种因素对液膜长度的影响，计算结果与实验符合良好，对工程实践有指导意义．     

MoCu球铁激光淬火过程温度场的数值计算

根据激光淬火过程的特点及复杂性，提出用有限元方法计算激光淬火过程中温度场及组织分布的传热学数学模型；在计算中对热物性值随温度的变化进行了分段线性回归处理；激光淬火属快速加热范畴，奥氏体化点相应提高．相变潜热则根据相变量的多少以温升、温降的形式加以处理．以ＭｏＣｕ球铁为例对不同激光处理参数下的温度场及组织分布进行了计算及实验验证．     

生物质气化过程热力学模型分析

为研究生物质气化过程对不同参数的响应,并寻求提高气化效率的方法,建立了基于热力学平衡的生物质气化模型,利用平衡模型分析气化过程的特性,总结了气化过程的反应规律及各种因素（如空气当量比、物料湿度、生物质种类等）对气化性能的影响．同时在平衡模型的基础之上,对参数优化问题进行了探讨．研究结果表明：随着当量比与物料湿度的增加,气体产率提高,气化效率降低．在实际生产中可以根据需要增大或减小这些参数,以使系统保持较高的气体产率或气化效率．     

管束间气液两相流动的数值计算方法

对单相流体圆柱绕流以及管束间气液两相流动的数值计算方法进行了综述,在对各种方法进行介绍分析的基础上,着重阐述了使用离散涡方法进行管束间气液两相流动现象数值模拟计算的有关问题及其解决方法的一些新设想．     

激光熔凝温度场的数值计算

利用激光圆形光斑对和性的特点,建立了激光表面快速熔凝条件下温度的二维数值模型,边界条件点源模型推导,同时采用SIMPLE算法进行计算,在保证精度的条件下简化了计算（相对于三维）,计算结果与实验结果吻合良好,表明这种算法在一定条件下能够凝确的反映激光表面熔凝过程中,熔池纵截面的温度场信息及激光和理熔过程中生长界面的形态。     

树脂基复合成型材料激光烧结过程温度场数值模拟

介绍了变长线扫描激光烧结成型技术的基本原理．建立了树脂基复合成型材料变长线扫描激光烧结过程温度场的数学模型，利用有限元方法进行了数值计算．并对烧结过程温度场进行了实验测量，以验证模拟计算结果．     

光纤传输模型的数值计算

孤子在光纤中的传输模型通常用非线性的薛定谔方程（NLSE）描述．我们首先介绍分步傅立叶变换以及快速傅立叶变换的算法．然后,用数值法得出方程的数值解,并使用MATLAB对其数值解进行仿真,得到了光孤子在光纤中的传输特性．最后说明光纤传输模型的数值计算的价值和意义．     

激光焊接传热过程的数值计算

以伴随有小孔效应产生的高能量密度束焊接过程为研究对象,建立了运动热源作用下二维小孔焊接中流体流动及传热过程的数学模型,提出采用位置预置———修正的方法对焊接熔池的固、液相交界面位置进行准确捕捉,并对这一小孔焊接模式进行了较为全面的参数化分析,揭示了材料热物理性能、小孔直径、焊接速度等因素对焊接热过程的影响．     

等离子熔积成形混相瞬态场的Level-Set方法模拟

提出了一种二维等离子熔积成形瞬态模型，该模型描述了液／气界面的自由表面发展，并模拟了熔池内流体流动和传热．采用Level—Set方法处理液／气界面边界条件，考虑了熔体流动的主要驱动力——表面张力梯度、表面曲率、浮力以及工件表面的对流散热等因素．用固液相统一模型来描述固／液界面处的熔融和凝固过程，并开发了相应的软件．对高温合金K163在不同扫描速度下的熔积层表面形貌、温度场以及熔池内流场进行了模拟分析．     

第二类边界条件下硬脂酸固液相变蓄能研究

通过引入有效导热系数来考虑自然对流对固液相变传热的影响,将相变蓄能模型简化为仅用能量方程描述,采用显热容法及正态分布液相率模型进行了求解.与硬脂酸固液相变实验的比较表明:自然对流对相变传热的影响不可忽略;修正后的有效导热系数经验公式能更准确地描述等热流边界条件下的固液相变过程;在等壁温边界条件下,相变速率随时间的推移而减小;在等热流边界条件下,相变速率随时间的推移而增大.     

电子枪加热坩埚含有固-液界面熔池的传热研究

电子枪加热坩埚熔池高温蒸发是原子蒸气激光同位素分离（ＡＶＬＩＳ）铀循环系统的一个重要环节。为研究电子枪功率与束宽对熔池的流场、温度场分布的影响,从动量及能量方程出发,研究了电子枪加热坩埚内含有固—液界面熔池的传热特性,熔池中流场及温度场变化,固—液界面形状,表面环流,以及传热特性与金属原子蒸发量的关系。并得出电子枪束宽过窄,电子枪功率密度高于１５ ｋＷ／ｃｍ ２ 时,会使导热损失增加、蒸发量减少的结论。     

激光刻花表面形貌的数值模拟及实验比较

建立了一种研究激光刻花轧辊表面形貌的三维模型 .该模型采用有限元方法对熔池中的热传导、对流以及熔池表面变化进行了模拟 .模拟的表面形貌与实验结果进行了比较 ,能对实验结果进行较好的解释     

激光-MIG复合热源钢/铝异种金属深熔钎焊

采用激光-MIG(Melt Inert-Gas)电弧复合热源实现了4和6 mm厚的钢/铝异种金属对接接头深熔钎焊,并利用扫描电子显微镜观察力接头界面微观组织特征.通过有限元软件分析电弧熔钎焊、激光熔钎焊、激光-MIG复合深熔钎焊三种焊接方法所获接头温度场,同时分析了激光偏转角度对激光-MIG复合深熔钎焊接头温度分布的影响.结果表明,激光-MIG复合深熔钎焊接头温度分布相较于电弧、激光熔钎焊而言较为均匀,接头下部的温度得到明显的提高,可有效增加液态金属在钢表面的润湿铺展程度,有利于获得较为良好的焊缝成形.在激光-MIG复合深熔钎焊过程中,可以通过调整激光偏转角度提高接头界面下部温度,改善界面温度梯度,有利于生成均匀的金属间化合物层.4 mm厚钢/铝激光-MIG复合深熔钎焊焊接接头有着典型的熔钎焊特征,成型质量良好且无明显缺陷生成.界面层化合物为Fe4Al13和Al8Fe2Si,焊缝由α-Al和Al-Si共晶相组成.激光-MIG复合深熔钎焊可实现6 mm对接接头连接,但界面处存在微裂纹.     

无隔水管海底泵举升系统循环温度变化动态模拟

由于无隔水管海底泵举升系统使用回流管线代替隔水管作为钻井液上返的通道,造成海水段钻井液注入与上返的路径成为了两个相互独立的单元,流体的换热方式发生了较大变化。为此,以系统的结构特点为依据,分段建立了其不同结构内的循环温度模拟动态分析模型,并对全系统的循环温度变化进行了动态模拟。研究结果表明,与Lima和Pereira等所建立的解析解模型相比,论文所建立的模型更贴合实际的钻进情况,且模拟的结果具备准确性;在钻井作业过程中,作业时长的变化会造成全系统的循环温度发生变化;钻井液的密度变化同样会使全系统的循环温度发生改变,但变化的趋势与作业时长不同;作业水深的改变主要会对海水段各结构内的循环温度造成影响,但对地层段相应结构的影响较弱。     

矩形腔内有分散平齐热源熔化的数值模拟

利用焓法求解了矩形空腔内有３个分散平齐热源的熔化问题,考虑并分析了加热功率和过冷度对熔化界面形状和热源表面温度的影响,并把计算结果与前人的实验结果进行了比较,它们符合得比较好．计算和实验结果都显示,矩形空腔内的分散平齐热源对工质的熔化过程有显著的影响．     

伴随相变的不互溶二元液体混合物的传热 (一)连续介质中液滴的流体力学和相变过程

本文应用电影摄影技术,对液滴在某一与之不互溶的液体中运动且不断汽化过程的传热及流体力学特性进行了实验研究,并且在理论上对这一过程进行了模型化分析。该模型主要对一个汽化着的泡滴与周围连续介质进行的直接接触传热以及泡滴在连续介质中不断汽化并做相对运动的规律进行了描述。根据这一模型,可以预测任一液滴在连续介质中汽化并运动时的传热速率、汽化速率、泡滴的瞬时大小、速度、位置等重要参数。在计算机上对该模型进行数值计算,其结果能够与放大的照相胶片上得到的实验结果较好地吻合。该理论模型的建立,为进一步研究不互溶二元液体混合物的流动传热奠定了基础。     

井下钻井液密度简易计算方法

 针对目前井下钻井液密度的计算问题, 在综合已有的复合模型、经验模型计算法的基础上, 结合现场钻井液运用情况, 提出一种适用于高温高压下钻井液密度的简易计算方法。分别研究液相水、液相油密度随井下温度、压力的变化规律, 并考虑实际钻井液液相水、液相油的组分, 根据体积比系数计算井下钻井液的密度值。选取具有一定代表性的水基、油基钻井液进行实例验证, 结果表明该简易计算方法的计算精度能够满足工程要求, 且具有计算简便、可操作性强等优点。