利用交变磁场分离空心圆柱状金属熔体中非金属夹杂的理论研究

对空心圆柱熔体中非金属夹杂的电磁分离过程进行了动力学分析 ,通过解析法计算得出了无量纲数 r1 /δ、磁感应强度 Be、电磁力作用时间 t和颗粒粒径 dp 等与夹杂分离效率 η的关系 .结果表明 ,采用空心圆柱形状 ,可以使实心圆柱熔体大部分区域受力较弱的情况得到改善 ,提高分离效率 ;取频率 f=10～ 15 k Hz、r1 / δ=1.5～ 2时 ,可获得最大电磁分离效率 ;对粒径小于 5μm的夹杂颗粒 ,电磁分离作用不显著 ;磁感应强度和电磁力作用时间的最佳取值范围是 t>5 s、Be>0 .1T.     

高频磁场下铝基复合材料熔体中颗粒相的受力与迁移行为模拟

根据电磁学的基本原理,采用数值模拟方法计算得出金属熔体表面的磁感应强度,导出电磁体积力与表面磁感应强度,颗粒迁移速度与电磁体积力以及颗粒迁移偏移角度与电磁体积力的关系表达式。研究结果表明:颗粒相迁移行为的影响因素包括电流强度和频率、颗粒粒径等;高度对电磁体积力的有效作用范围为20~100 mm,并在80 m处取得最大值,增大电流,颗粒沿高度方向分布更均匀。     

铝熔体中金属杂质颗粒在稳恒磁场中的运动状态

对稳恒磁场中的金属杂质颗粒进行了受力分析,建立了杂质颗粒的运动模型,经过理论计算确定了它们在磁场力的作用下,处于不同流场内的最终运动速度·根据铝熔体的不同的流动状态,分别采用柱塞流模型和轨线模型计算得出了磁场力对杂质颗粒的分离效率·计算结果表明,杂质的运动速度与分离效率和自身的体积、流体的流动状态、杂质颗粒的磁化率、磁场强度及分离通道的宽度密切相关·在相同的熔体流动速度下,杂质颗粒越大,分离效率越高;降低流体的流动速度有利于提高分离效率·     

钢中大型非金属夹杂的分析工艺及设备研制

钢锭和连铸坯中的夹杂物,尤其是这些产品中大于50μm的大颗粒夹杂,虽然含量占整个夹杂总量1％(体积分数),但对成品材的危害最为严重,它直接影响成材率和产品性能。 大样电解是用于分析钢中大于50μm的非金属氧化物夹杂的一种重要方法。它的特点是:(1)采用的试样3～5公斤,便于捕集到大颗粒夹杂,试样代表性强。(2)采用物理方法分离夹杂物和碳化物,便于保存夹杂物的形态。(3)对夹杂物能进行定性,定量分析和粒度大小分级。这种方法适于研究钢在冶炼、浇注和凝固过程中夹杂物的行为和起源,以提供在工艺上改善钢的纯净度的方向。 它的主要技术特点是:本方法是由电解、淘洗、还原、磁选和粒度分级等步骤组成。 (1)电解试样尺寸为φ55×160mm,重3—5公斤。 (2)电解液为FeSO_4·7H_2O+FeCl_2+ZnCl_2。电解过程中具有pH值稳定的优点,电解液成本低。     

深海矿石输送设备工作性能

为研究深海矿石输送设备的工作性能,提出矿浆分离效率和矿石储集效率这2个评价指标,运用计算流体力学理论和Fluent仿真软件对矿石输送设备三维流场模型内固液两相流进行模拟仿真,研究进料流量、颗粒体积分数、颗粒粒径和活塞行程对这2个评价指标的影响。研究结果表明:进料流量越小,矿浆分离效率和矿石储集效率越大;随着颗粒体积分数增大,矿浆分离效率减小幅度不大,矿石储集效率先增加后减小,存在1个最优体积分数,粒径越小,最优体积分数越小;矿浆分离效率随颗粒粒径的增大而增大,当颗粒粒径增大到25 mm后,矿浆分离效率上升幅度很小;矿石储集效率先随颗粒粒径的增大而增大,当颗粒粒径增大到20 mm后,矿石储集效率大幅度下降;矿石储集效率随活塞行程的增大先大幅度上升,随后趋于平稳,而活塞行程对矿浆分离效率影响不大。     

微细颗粒在固阀洗涤塔内的洗涤脱除特性

以亲水玻璃微珠、改性疏水玻璃微珠、空气和水为实验介质,采用单因素方法,研究了固阀洗涤塔中颗粒粒径、入口颗粒浓度、两相流动参数、颗粒润湿性对粒径小于10μm颗粒的洗涤效率的影响。结果表明:粒径大于2μm的颗粒的洗涤效率均可达到90%以上;粒径大于0.5μm的颗粒,洗涤效率随粒径增加而升高;粒径小于0.1μm的颗粒,洗涤效率随粒径增加而下降;粒径为0.1~0.5μm的颗粒,洗涤效率随粒径的增加,先升高后降低。对于粒径小于2μm的颗粒,其洗涤效率随入口颗粒浓度、两相流动参数的增加,先升高后降低。颗粒润湿性对粒径小于2μm的颗粒,尤其是粒径为0.1~0.5μm的颗粒的洗涤效率影响显著,润湿性越好,洗涤效率越高,而对粒径大于2μm的颗粒的洗涤效率影响不大。     

利用交变磁场分离空心圆柱状金属熔体中非金属夹杂

对空心圆柱熔体中非金属夹杂的电磁分离过程进行了动力学分析，通过解析法计算得出了无量纲数r1/δ、磁感应强度Be、电磁力作用时间t和颗粒粒径d     

不同雷诺数风沙来流下粒径对S809翼型性能的影响

以风力机专用翼型S809为对象,采用数值模拟的方法研究不同雷诺数风沙来流下粒径对翼型性能的影响.结果表明:0.5μm颗粒绕流时紧贴翼型壁面运动,随着颗粒直径的增大,其运动轨迹逐渐偏离吸力面,且直径越大,偏移距离越远.当颗粒直径为10～50μm时,颗粒绕过前缘后开始偏离吸力面,大于50μm时,其绕流作用减弱,出现直接撞击吸力面的现象;雷诺数越大,近前缘驻点处撞击壁面的颗粒直径越小,且小攻角下撞击壁面的颗粒直径较小;各雷诺数下,50μm颗粒对翼型气动性能的影响最大;雷诺数为2×10~5时,5、50μm颗粒对气相湍动能有抑制作用,50μm颗粒的抑制作用最明显,100μm颗粒会增强气相湍动能.     

钛白酸解尾渣旋流分级数值模拟与实验研究

针对酸解尾渣旋流分级过程中分离精度较低的问题,采用数值模拟和实验验证的方式对工艺进行优化。模拟研究表明:当进口速度为1.78 m/s时,高钛品位的粗颗粒的回收效率是91.1%,TiO2回收率偏低;当进口速度为2.78m/s时,杂质细颗粒的分离效率是62.9%,显著降低。为保证高分离精度,进口速度需控制在2.28m/s。进一步研究表明,当进口速度为2.28m/s时,分级后溢流产物的体积平均粒径(D[4,3])为9.2μm,底流产物的体积平均粒径可达43.6μm,有90.3%的杂质细颗粒得到脱除,二氧化钛回收率可达59.3%。     

北京西北城区2010年春季一次沙尘暴过程PM10特征研究

采集2010年春季北京市西北城区沙尘暴前期、中期及后期可吸入颗粒物样品,运用场发射扫描电镜和粒度分布软件分析沙尘暴过程中PM10的微观形貌和粒度分布特征。结果表明,沙尘暴期间PM10和PM2.5的质量浓度是一个突然变化的过程,在沙尘期间质量浓度分别增加到1960.68μg/m3、1477.27μg/m3,然后随着沙尘暴的消退逐渐降低,颗粒物质量浓度逐渐减少;对体积——粒度分布的研究表明,无论沙尘暴天气还是非沙尘天气,其体积百分比主要集中在2.5μm以上的较大等效粒径范围内,沙尘暴天气是由于输入了大量的沙尘颗粒,而非沙尘天气的少量大粒径颗粒对体积百分比的影响却很大,导致体积百分比向大等效粒径范围集中;沙尘暴前,颗粒物的微观形貌类型有矿物颗粒、烟尘集合体、球形颗粒和超细未知颗粒,沙尘暴期间,微观形貌类型主要是来源于地壳的矿物颗粒。     

应用格子 Boltzmann方法直接数值模拟研究钢中夹杂物上浮及碰撞行为

采用格子Boltzmann方法对钢液中夹杂物上浮及上浮过程中的碰撞行为进行直接数值模拟研究。结果表明,不同尺寸夹杂物颗粒上浮速度的模拟结果和理论值基本一致,表明本文所采用的数值算法能够精确有效地对钢液中固相夹杂物颗粒运动行为进行研究。当钢液中直径为80μm的夹杂物颗粒位于直径为40μm的下方并一起上浮时,直径为80μm的夹杂物颗粒会逐渐追赶上直径为40μm的夹杂物颗粒并发生碰撞形成大尺寸凝聚体,凝聚体的上浮速度显著大于二者单独上浮时的上浮速度。对于直径为40μm的夹杂物来说,形成凝聚体后的上浮速度比单独上浮时的上浮速度增加300%。实际炼钢过程中,采取必要的措施增加夹杂物颗粒之间上浮过程中的碰撞凝聚,对于提高夹杂物颗粒的上浮速度,尤其是小尺寸夹杂上浮去除速度,提高钢液的洁净度具有重要的意义。     

喷雾干燥法制备泼尼松龙微粉

对不同的泼尼松龙体系（包括溶液和混悬液）的喷雾干燥过程进行了考察。实验研究发现：直接喷雾干燥泼尼松龙溶液能够得到平均粒径为1.07μm且粒度分布窄的球形微粉；喷雾干燥羟丙基甲基纤维素（HPMC）溶液能够得到粒径在4?μm左右的囊状颗粒。当喷雾干燥混悬液时，在较低的进口温度下，喷雾干燥只能作为一种干燥手段来干燥混悬液中原有的颗粒，不能改变原有颗粒的形貌；在较高的进口温度下，喷雾干燥可以成为制备粒径在1～5μm的泼尼松龙和HPMC包合物的有效手段。另采用SEM对不同喷雾干燥条件下得到的样品进行分析与表征，对其形成过程进行研究，并对得到的产品在药物速释、控释方面的应用前景进行了探讨。     

纳米晶体磁环对磨粒传感器灵敏度的影响

为了提高在线式磨粒监测传感器的监测灵敏度,设计了一种内置纳米晶体磁环的电磁式磨粒传感器.通过建立传感器内部磁场分布及输出感应电动势的数值模型,系统地研究了传感器感应线圈磁环和激励线圈磁环尺寸特征对磨粒监测灵敏度的影响规律.仿真及实验结果表明:纳米晶体磁环对传感器灵敏度具有显著影响.具体表现为:为激励线圈和感应线圈同时添加特定尺寸的磁环可使磨损颗粒引起的传感器输出感应电动势幅值增大4~7倍.该方法可大幅提高传感器对微小磨粒的监测能力,对大型机械设备的早期故障诊断和故障预警具有重要意义.      

低频电磁场对过共晶铝硅合金组织的影响

采用低频电磁半连续铸造技术制备Al-19.2%Si合金铸锭,利用电子光学显微镜对铸锭的显微组织进行分析比较,研究了电磁场强度和频率对初生硅颗粒形貌的影响;利用测温技术对合金的凝固过程进行监测,研究低频电磁场对凝固前沿温度场的影响.实验结果表明:与普通DC铸造相比,采用低频电磁半连续铸造可以明显改变液穴中熔体的温度场,使其温度显著下降,温度分布均匀,液穴降低,初生硅颗粒得到有效细化;改变外加电磁场条件,随着电磁场强度的增加,初生硅颗粒细化;随着电磁场频率的增加初生硅颗粒逐渐变大.在本实验条件下,外加电磁场条件为15 Hz,12000At时,初生硅颗粒最为细小.     

电磁分离技术制备过共晶Al-Si合金自生功能梯度材料

由于初生相与熔体的导电性差异，在通电熔体及外磁场作用下，初生相颗粒在熔体内受到某一方向的合力，从而在熔体中做有规律的运动．因此，适当地控制铸件凝固过程及初生相颗粒的移动速度，使初生相颗粒在铸件中呈现有规律分布，可以获得自生功能梯度材料．对初生相颗粒在熔体内受力及运动情况的分析结果表明：颗粒的大小、形状及浓度对颗粒的运动状态及速度都有很大的影响．用电磁分离技术成功制备了过共晶A1-25Si功能梯度材料试样，从试样一端到另一端初生Si颗粒的含量、尺寸和形状均呈现梯度的变化．     

耦合颗粒形态和粗糙表面影响的摩擦副热效应

文章引入颗粒形态和表面粗糙度的影响,结合雷诺方程、粘温方程、颗粒和微凸体变形及能量方程等建立了颗粒和微凸体接触时的摩擦模型;探讨了颗粒形状分别为圆形和六边形,微凸体轮廓分别为余弦和圆弧时,颗粒和摩擦副的接触温度及其对流体的温度、压力分布的影响;研究结果表明,圆形颗粒的承载量比六边形颗粒的承载量大,与微凸体的接触温度也较大,而存在圆形颗粒的流体摩擦力以及总摩擦力较小。     

锌液倒角对垂直电磁封流过程中电磁力的影响

以往研究垂直热镀锌技术时，将锌液区域视为理想的矩形，而实际锌液边界是曲线.为更准确了解锌液受力的规律，本项目将锌液区域假设为带倒角的矩形区域，分别研究了锌液无量纲间距为7.375~7.625，励磁电流频率为3~7Hz，倒角的无量纲距离为0~25、0.5和0~75时锌液的受力情况.实验结果表明:在考虑边界倒角情况下，锌液受到的电磁力随倒角增大而减小，锌液电磁力峰值随着频率增大而逐渐减小，提高励磁频率可以使锌液在一个周期内受力更平稳．锌液的倒角越大，锌液一个周期内所受电磁力最大幅值和最小幅值的差值越大.     

雷暴云中冰晶粒子对电磁波的极化作用

为了研究雷暴云中冰晶粒子在带电情况下对电磁波传播的影响,利用冰晶粒子的介电常数模型和瑞利近似条件下带电粒子对电磁波的散射模型,推导了电磁波经过雷暴云中冰晶粒子区域时产生极化的计算模型,并进行了仿真和分析。结果表明:在传播过程中,电磁波的极化会受到冰晶粒子所带电荷的影响;冰晶粒子所带电荷量越多,对电磁波极化影响越大;冰粒表面电荷分布角越小,对电磁波的极化影响也越严重;电磁波频率和冰晶浓度越高,对电磁波造成的极化作用也越大,影响电磁波的传输质量。因此,在电磁波经过雷暴云时必须考虑带电冰晶粒子对其传播的影响。     

硫质量分数对Ti-Zr脱氧E36钢中夹杂物的影响

为明确钢中硫质量分数对Ti-Zr脱氧的E36船板钢中夹杂物的影响,在1873K下,在MoSi2电阻炉上用70mm×100mmMgO坩埚开展了3炉E36钢炼钢实验.结果表明,Ti-Zr脱氧钢中夹杂物主要以含TiOx和ZrO2成分的外围包裹MnS的球形夹杂物为主,典型夹杂物为Al2O3-TiOx-MnS,MgO-SiO2-Al2O3,Al2O3-SiO2-TiOx-ZrO2,TiOx-SiO2-Al2O3-MnS等.随着硫质量分数的增加,小于10μm的夹杂物所占比例逐渐提高到99.5%,夹杂物平均直径由1.7μm增大到2.3μm,夹杂物中平均硫质量分数和单个夹杂物中MnS所占的面积百分比均增加,w[S]=0.0015%时面积比为0.15%,w[S]=0.011%时面积比达到0.72%.