基于Fluent的无缝钢管控制冷却喷嘴布置参数

为获得轴向均匀的温度场,利用Fluent有限元仿真软件,对无缝钢管控冷设备中喷嘴布置情况进行了三维建模及数值模拟,研究了喷嘴直径、喷嘴个数、喷嘴排数、喷嘴入口速度和入口方向等参数对钢管外壁冷却均匀性的影响.结果表明,喷嘴直径和布置情况、以及喷嘴入口方向对钢管外表面冷却均匀性影响较大;喷嘴入口速度仅影响冷却速率,对钢管外表面冷却均匀性影响不大.     

非圆截面结构抛撒稳定性数值模拟

为分析初始速度、初始偏转角与质心位置对非圆截面结构抛撒稳定性的影响,利用Fluent程序,对结构在抛撒过程中的质心轨迹与旋转角进行了数值研究. 结果表明:质心径向的最终旋转角随初始抛撒速度的增加呈负指数衰减;在不同结构攻角条件下,质心径向和轴向旋转角均随着初始轴向偏转角的增加而减小,且质心径向偏转角降低速率相对较慢;结构攻角的增加在加剧径向偏转量的同时,削减了轴向偏转量;结构初始攻角与径向的偏转对质心轴向旋转影响不明显.     

喷雾重叠率对带钢冷却效果的影响

本文建立了双喷嘴气雾冷却系统的物理和数学模型,在固定单个喷嘴流量、压力、雾化角和喷嘴喷射距离的条件下,利用FLUENT软件对喷雾重叠率分别为0、25%、50%和75%时,雾化场中液滴分布、液滴速度以及带钢表面温度分布、带钢冷却速度进行仿真计算。数值模拟结果表明,当喷雾重叠率为25%时,雾化场内液滴的位置分布、带钢表面液滴的速度分布以及带钢表面的温度分布最为均匀,带钢冷却效果最佳;但与其他喷雾系统的特性参数相比,喷雾重叠率对带钢的冷却速度影响不大。     

微小孔径旋转冲击射流换热特性的数值模拟

采用数值模拟方法模拟了旋转冲击射流的换热过程,分析了换热过程中喷射孔径、喷射间距、旋转角速度以及流场分布特性对冲击射流换热的表面传热系数与平均换热效果的影响.结果表明:相同雷诺数下,3 mm孔径射流的平均换热效果比6 mm孔径的强;大孔径射流时的平均传热系数受角速度的影响要比小孔径时大;角速度的增加使换热板上的最大换热系数减小且由驻点向外偏移;旋转使板上的换热更加均匀,表现为角速度越高,平均表面传热系数曲线越平坦.     

结晶器冷却强度对铸坯初始凝固均匀性的影响

通过建立结晶器二维非稳态传热模型,在考虑气隙及角部圆弧对铸坯凝固过程影响的基础上,研究结晶器冷却强度对铸坯初始凝固均匀性影响的规律.结果表明,在结晶器内初始凝固区域,铸坯近角部的坯壳厚度小于角部和表面中心处的坯壳厚度;结晶器冷却强度降低,坯壳厚度变薄,但周向均匀性得到改善.     

基于等效龄期的钢管拱内混凝土硬化过程热应力

为揭示大直径钢管拱内混凝土硬化过程中力学性能增长的温度依赖性因素对组合结构热力作用效应的影响机理,采用有限元程序模拟钢管拱内混凝土的水化热传导过程,并与实测温度场数据进行对比,随后基于等效龄期法考虑其对管内混凝土弹性模量增长的影响,在此基础上结合热弹性力学理论得到了硬化过程中组合结构热应力的变化规律,并与未考虑温度依赖性影响的计算结果进行比较分析.结果表明,水化热温度场加快了管内混凝土硬化过程中弹性模量的增长速度,进而导致混凝土温度应力明显增大,截面径向、环向以及纵向温度应力增幅分别可达1.3倍、1.3倍和1.4倍,但对钢管应力的影响可忽略不计.因此,在分析大直径钢管拱内混凝土硬化过程中的热力作用效应时,必须考虑水化热温度场对管内混凝土弹性模量增长的影响.     

柴油机SCR系统尿素水溶液的喷雾特性

通过建立柴油机SCR后处理系统的UWS喷射雾化模型,综合考虑UWS液滴在排气管道中的湍流扰动、变形、破碎、碰撞聚合和碰壁反弹等一系列理化过程,研究UWS的喷雾雾化分解特性,分析了喷嘴喷射压力、喷孔喷射角度α、喷雾锥角β、喷嘴偏置角度θ和排气管径长比对UWS液滴分解的影响.结果表明:喷射压力过小时,UWS液滴将呈液柱或大液滴状,喷射雾化效果差,NH_3平均体积分数随喷射压力的增大呈线性增大;α对UWS分解有显著影响,随着α的增加,NH_3平均体积分数升高;β对NH_3均匀性系数影响显著,随着β的增大,排气管内壁面附近NH_3的分布更加均匀;随着θ的增大,NH_3平均体积分数不断增大,但其均匀性系数急剧下降;NH_3平均体积分数随排气管直径的增大而减小,后逐渐趋于平缓.     

多层喷射沉积的传热凝固规律研究

在传统的喷射沉积工艺理论研究的基础上,研究了多层喷射沉积工艺中雾化与沉积阶段特有的传热凝固规律.由于多层喷射沉积的凝固特征为液相分数很高的雾化颗粒流在固态的沉积表面高速碰撞铺展成薄层,粘结和急冷凝固有机结合,使得多层喷射沉积坯的冷却速度不仅远大于传统喷射沉积坯的冷却速度,而且大于气体雾化粉末颗粒的冷速.文章采用GrantP.S理论对多层喷射沉积坯进行了热流分析.根据公式进行传热计算,得出了多层喷射沉积坯的冷却速度为1.3×104～1.2×106K/s.另外,根据铝合金沉积坯二次枝晶臂间距与冷却速度关系,得出枝晶臂间距为0.6μm,对应冷却速度为5×105K/s.同时坯料的显微组织特征支持了传热计算结果.     

基于Fluent非稳态模型工作辊精细冷却参数研究

为了提高宽幅冷轧薄板板形尤其是边中复合浪等高次复杂浪形的控制能力,研究工作辊精细冷却喷射梁的结构参数及其安装尺寸对精细冷却效果的影响.采用流体建模软件ANSYS Fluent建立工作辊精细冷却的三维VOF非稳态模型,分析精细冷却喷嘴孔口特征比、喷嘴到工作辊距离和喷嘴之间的距离对工作辊冷却效果的影响.仿真结果表明:喷嘴孔口特征比较小时,射流轴线速度衰减慢;利用射流在特征衰减区的特性合理控制冷却喷射粱喷嘴与工作辊之间的距离可提高精细冷却效率;喷嘴间距适度减小可使控制区域的工作辊温度场冷却效果更均匀并提高精细冷却效率.     

芯片冷却过程旋转冲击射流换热特性的数值模拟

采用数值仿真的方法模拟了旋转冲击射流的换热过程,分析了换热过程中喷射孔径、喷射间距、旋转角速度以及流场分布特性对射流冲击换热的表面传热系数与平均换热效果的影响。结果表明,3mm孔径的平均换热效果要强于相同Re数下6mm孔径,而且,大孔径射流时的平均传热系数受角速度的影响要比小孔径时大。角速度的增加使换热板上最大换热系数减小且由驻点向外偏移,加入旋转可以使板上的换热更加均匀,表现为角速度越高,平均表面传热系数曲线越平坦。以上规律为旋转冲击射流在高密度电子芯片散热中的应用提供了理论参考。     

磨料射流钢管表面预处理系统的试验研究

介绍了前混合磨料射流钢管表面预处理系统，用该系统对钢管进行了清理试验，结果表明该系统可对不同直径的管件进行预处理，其效率可达10m2／h。     

泡沫铝填充钢管横向压缩吸能特性试验

为了解填充泡沫铝对钢管吸收能量的影响及其能量吸收特性,通过试验方法研究了单个空钢管与泡沫铝填充钢管的准静态横向压缩性能及吸能特性。研究结果显示:空钢管在横向压缩作用下,其名义应力应变曲线关系与多孔金属材料比较相似。相同壁厚的钢管在横向压缩下,管径越大,其名义屈服应力越小,平台段越长。填充泡沫铝能改变其变形机制,提高钢管在横向压缩下的屈服应力值,较大地提高其能量吸收性能。泡沫铝密度对这种性能的提高影响较小,而钢管的直径对其影响较大。     

超高强钢管气压热成形设备的研究开发

为了满足超高强钢管气压热成形工艺研究的需求,基于高气压热成形原理,轧制技术及连轧自动化国家重点实验室自主设计开发了一套超高强钢管气压热成形设备.该设备利用电阻加热方式对管坯温度进行精确控制,开发了管端部高压密封结构、快速充气系统及液压伺服进给系统;结合模具内部的循环冷却水路设计,高温管件在内高压与轴向进给联合作用下成形,且成形过程中与冷态模具接触被直接淬火,实现了单工位条件下的管件加热、成形及在线淬火功能.实验测试表明,该设备最高充气压力可达40 MPa且密封可靠,温度控制精度为±1℃,管件充气速度连续可调,为超高强钢管气压热成形工艺研究提供了可靠的支持.     

长钢顶管稳定特性的有限元分析

随着钢顶管直径和顶进距离的不断增大,复杂受力条件下的钢顶管屈曲破坏成为了施工过程中的工程隐患.通过简化长径比超过100的钢顶管受力模型,探讨了长钢顶管稳定特性有限元分析方法.首先进行钢顶管管道的特征值屈曲计算,得到管道的一阶屈曲模态.再将一阶模态作为初始缺陷引入到钢管,进行弹塑性屈曲极限分析.通过算例分析了钢顶管在各种基本荷载及不同组合荷载下的屈曲模态,并探讨了其弹塑性稳定极限荷载的变化规律.分析结果反映了钢顶管屈曲工程案例现象,并建议通过控制注浆效果和顶进措施来提高管道的稳定安全性,对于高围压下的钢顶管尤其需要注重顶力控制.     

带翼缘板圆钢管顶进过程地表变形研究

采用带翼缘板圆钢管顶进形成地下管幕支护空间,相比传统的顶管工法具有诸多优点,已被用于建造城市地下空间.但由于翼缘板的存在,导致管周土压力分布复杂,顶进引起的地表变形与圆形顶管差异较大.基于此,在带翼缘板圆钢管管周土压力作用机理研究基础上,采用弹性力学Mindlin解推导出带翼缘板圆钢管顶进过程管周摩擦力引起的地表变形计算公式.基于沈阳地铁九号线奥体中心站暗挖段带翼缘板圆钢管顶进工程,采用Midas有限元分析软件对带翼缘板圆钢管顶进过程进行数值模拟计算.得出带翼缘板圆钢管顶进过程中,横截面地表变形呈“U”型沉降槽,纵截面监测点地表变形随顶管扰动逐渐增大,顶进截面超过监测面一节管长后地表变形趋于稳定;并分析了不同土体黏聚力、内摩擦角对顶进过程地表变形的影响.     

影响高炉炉墙热负荷的因素分析

应用传热学原理建立了高炉炉墙温度场数学模型,应用数值模拟方法分析了冷却水管直径和间距、冷却水管至冷却壁热面的距离,镶砖导热系数、镶砖厚度和面积,炉衬厚度,渣铁凝固层厚度及对流换热系数对炉墙热负荷的影响. 结果认为, 降低炉墙热阻是增大炉墙热负荷的重要途径.     

弹性/黏弹性混合管道瞬变流参数校核方法

为探究弹性管道与粘弹性管道串联混合连接的管道系统瞬变流压力波动的影响规律,设计并搭建了弹性/粘弹性串联混合管道系统瞬变流实验台,分别是镀锌钢管、镀锌钢管与聚丙烯（polypropylene,简称PPR）管混合管和镀锌钢管与聚乙烯（polyethylene,简称PE）管混合管。在不同初始流量情况下,分别对三种管道系统进行了瞬变流实验,基于实验数据,对粘弹性管道瞬变流模型结合一维拟稳态摩阻模型的参数进行校核,并提出了混合管道瞬变流参数校核方法。结果表明：使用粘弹性管道替换部分弹性管道会使得瞬变流压力波峰值衰减幅度下降,钢管/PPR混合管道相比钢管/PE混合管道具有更大的下降幅度。改变初始流量不会引起压力波相位发生改变,其对粘弹性效应产生的影响可以忽略不计。此外,应用一维拟稳态摩阻模型可以较准确地模拟混合管道瞬变流的压力波动过程,本文所提出的混合管道瞬变流参数校核方法可简便且准确地校核混合管道瞬变流参数,为工程中混合管道瞬变流的数值计算提供参考依据。     

引进型300 MW机组凝汽器改造

针对湖北汉川电厂引进型300 MW汽轮机组凝汽器存在的真空严密性差、清洁度低等问题,通过分析原因,提出管系置换的改造方案。采用新型BD模块式排管,合理调整管板间距,并采用铜管和不锈钢管的冷却管混合方案对旧凝汽器进行改造。改造后在汽轮机功率不变的条件下,凝汽器背压降低2.4-3.2kPa,传热系数提高0.3-0.8kW/（m^2·℃）,运行良好。     

微型圆热管挤压犁削／拔拉成型刀具和模具的设计

在分析微型热管的功能、技术要求及其加工工艺的基础上，设计了微型热管犁削-拔拉用成型刀具和系列模具．该刀具可使定位装夹方便，加工的热管直径尺寸稳定；模具保证了热管的外径尺寸并可方便地根据要求改变外径尺寸，热管外表面质量好，内部具有更加优良的毛细结构．刀具采用高速钢，模具采用45钢．     

不同管径水平管油气两相流压降模型

为得到准确的不同管径水平管气液两相流的压降预测模型,用5号白油和空气在内径为40、60、75 mm,长11.5 m的测试管内进行了水平管气液两相流实验,并结合理论分析研究了不同管径水平管气液两相分层流和环状流压降模型。结果表明:相同气、液量条件下,压降随着管径的增加而减小,且管径对压降的影响较大。结合实验中观察到的流型,分别建立了水平管层流和环状流的压降计算方法,其中层流压降模型中的液相折算系数和环状流压降模型中的气液界面摩擦系数均考虑了管径的影响,新方法对不同管径条件下实验压降预测准确,整体平均绝对误差为6.4%。