预焙铝电解槽三维槽帮形状的模拟计算

应用APDL语言设计一种新型的三维槽帮形状计算算法,通过循环调用前处理、求解和后处理模块,自动调整三维槽帮表面节点坐标,实现铝电解槽三维槽帮形状的计算.选择成熟的180 kA铝电解槽作为研究算例,在有限元软件ANSYS的平台上建立四分之一槽电热模型,并引入热接触来描述熔体与槽帮、阳极和阴极等之间的对流传热,进行三维槽帮的数值仿真研究.采用这种三维计算方法可以更加真实的考虑铝电解槽的结构和工艺参数情况,电热耦合计算又将电场对热场的影响考虑在内,更加符合实际情况.研究结果表明:该算法得到的槽帮形状与实测结果基本一致,同时验证铝电解槽槽帮在小面厚度大于大面厚度,而在角部处槽帮最厚的规律.该方法可为新型铝电解槽设计提供技术支撑.     

爆炸载荷下药型罩形成多破片的数值模拟

提出一种在爆炸载荷下形成多破片的新型刻槽药型罩结构。针对新结构建立有限元计算模型，应用非线性有限元软件Ansys-Lsdyna对爆炸载荷下刻槽药型罩形成多个破片的过程进行数值模拟。根据计算模型尺寸，加工试验装置进行试验验证。验证试验与数值模拟结果一致，破片分布只不过聚焦形状。所设计的刻槽药型罩能够实现预期的设想，形成具有一定数量和质量且具有聚焦性能的破片群。     

高密度负压磁头磁盘系统的静力学仿真

对飞高为50nm的2种负压磁头的静特性进行了数值仿真,所采用的润滑模型中引入Fukui-Kaneko滑流修正模型考虑低飞高时气体稀薄效应的影响.数值求解采用控制体方法离散修正雷诺方程,离散后的方程用交替方向迭代法求解.由仿真结果可知,采用优化设计的方法设计磁头的形状和尺寸可以得到性能更优的负压磁头,同时还可以看到凹槽深度对气膜承载力影响明显,合理设计凹槽深度能够进一步提高系统的静力学特性.     

已加工表面热源模型研究及磨削温度场数值模拟

为了利用浅磨模型对磨削温度场进行数值模拟,基于圆弧热源模型、砂轮和工件接触表面直角三角形热源,采用温度匹配法进行了反传热分析,建立了已加工表面热源分布形状的计算方法。该方法不需预先假设已加工表面热源的分布形状,即可根据具体的磨削条件,获得相应的热源分布形状,解决了以往已加工表面热源的分布形状常被假设为直角三角形、三角形、抛物线和椭圆等形状,但上述假设都是基于特定的磨削条件,不能普遍适用于所有磨削工况的问题。采用有限元法建立了磨削温度场的数值仿真模型(浅磨模型),计算了工件的磨削温度场,采用热成像仪测量了磨削温度场,结果表明:已加工表面热源的分布形状随着磨削条件而改变,磨削温度场的模拟结果与测量结果具有很好的一致性,磨削区已加工表面最高温度的模拟值与测量值之间相对误差在0.8%~9.5%之间,建立的浅磨模型可以准确地模拟工件的磨削温度场。     

用相场法优化非均匀薄膜的密度分布

采用相场法求解一类椭圆特征值问题相关的形状优化模型.由于原问题的数值不稳定性,用正则化方法在目标泛函中加入长度惩罚项,进而提出一种梯度型求解算法并给出数值结果验证了算法的有效性.     

有限元方法求解二维薛定谔方程

利用有限元方法求解单粒子在多角形势阱中的能量以及概率密度.分别用差分方法和有限元方法进行数值仿真,将这两种方法求得的数值结果和解析解分别对比.结果表明差分方法的求解误差更小,但是在误差允许的范围内,有限元方法能适用于更多不同势阱形状的求解.对于高精度地求解薛定谔方程的数值解开辟了新道路,丰富了对量子现象的研究手段.     

球头旋转锉的几何建模和精确成形理论研究

通过分析刀刃的螺旋特性,建立了球头旋转锉刀刃及螺旋槽的理想几可模型。旋转锉螺旋槽的成型理论是基于实现其理想几何模型的,不仅可精确保证刀刃形状,而且前角和槽深也能完全满足设计的规定。文中加工实例的计算机仿真验证了刀具－刀槽间的运动函数关系及相应公式的正确性。     

球头旋转锉的几何建模和精确成型理论研究

通过分析刀刃的螺旋特性,建立了球头旋转锉刀刃及螺旋槽的理想几何模型．旋转锉螺旋槽的成型理论是基于实现其理想几何模型的,不仅可精确保证刀刃形状,而且前角和槽深也能完全满足设计的规定．文中加工实例的计算机仿真验证了刀具—刀槽间的运动函数关系及相应公式的正确性．     

基于多体动力学的混凝土泵车臂架的运动分析

基于多体动力学理论和拉格朗日方程建立了四节臂混凝土泵车臂架的刚性运动微分方程.通过对泵车臂架运动微分方程的推导和数值求解,对各臂杆的转角和末端轨迹进行了分析.采用动力学仿真软件对混凝土泵车的臂架建立了刚性仿真模型,选取与数值求解相同的参数进行仿真,对比仿真结果和数值求解得到的轨迹,两种方法的结果基本一致.证明了采用多体动力学方法建立的混凝土泵车臂架的运动方程,可以准确地描述泵车的各项动力学特性.     

井涌的计算机动态模拟

介绍了一种用于钻井模拟仿真系统中井涌的计算机动态模型，该模型已在钻井模拟仿真系统中得到应用，运算效率高，实时性强，能满足仿真训练的要求．讨论了该模型的数值求解过程，给出了一口实例井的仿真计算结果．     

静态磁光记录温度场的模拟

讨论磁光静态记录过程中单层膜与多层膜在激光照射微区内温度场的分布,导出多层膜在激光照射下温度变化的解析表达式。由此模拟出局域瞬态温度场,在理论上确定了TbFeCo记录材料的成畴大小和形状。这对磁光薄膜宽温化、表面温度特性和磁光记录畴表面形貌分析等具有重要的实际意义。     

基于EDEM的带槽弹体排屑性能的数值模拟与分析

为了分析弹槽形状对弹体排屑性能的影响,通过离散元软件EDEM对无槽弹体、直槽弹体及螺旋槽弹体的排屑过程进行数值模拟。排屑能力由好到坏依次为直槽弹体、螺旋槽弹体及无槽弹体。另外,研究了带直槽个数与排屑性能的关系。结果表明:随着槽数的增加,相应的排屑性能逐渐变好。最后,试验验证了数值模拟的可行性和正确性。相关结果可为新型侵彻弹丸的设计提供参考。     

激光辅助切削温度场的三维有限元仿真

激光加热的温度场受材料性参数、工件几何形状、激光器功率、光斑形状及移动速度的影响，分析激光辅助立铣淬硬钢的工况，提出简化的计算模型，进而将非稳态传热方程化为稳态的传热控制方程，应用三维有限元法，对激光流动加热45^#钢的温度场进行了仿真，经过对不同光斑形状、移动速度、光斑温度对温度场的影响，归纳了激光加热的特点，对激光辅助加工工艺参数的选择提出了建议。     

磁光静态记录温度场的分布及计算

讨论了磁光静态记录过程中单层膜与多层膜在激光照射微区内温度场的分布，导出多层膜在激光照射下温度变化的解析表达式，由此模拟出局域瞬态温度场，在理论上确定了ＴｂＦｅＣｏ记录材料的成畴大小和形状，这对磁光薄膜宽温化、表面温度特性和磁光记录畴表面形貌分析等具有实际意义     

金属材料动态损伤的微观数值模拟

针对金属材料的动态损伤现象，采用分子动力学方法对存在微观表面缺陷的材料在瞬态强冲击作用下的损伤情况进行数值模拟．模拟对象为铜材料，表面缺陷为锲形、圆形和方形沟槽，采用目前较为合理的嵌入原子势（EAM），并利用分子动力学程序（LAMMPS）进行动态数值模拟，有效地给出了存在不同微观表面缺陷的金属铜材料在瞬间强冲击作用下的损伤效应．结果表明，存在锲形缺陷的金属表面更容易发生微喷射现象，且微喷射速度随着锲形角增大而减小，随着冲击速率增大而增大。     

轮胎花纹结构对喇叭效应影响规律研究

基于软件LMS Virtual.Lab对轮胎喇叭效应进行了声学边界元数值模拟研究。首先运用快速多级边界元方法分析比较了三种不同花纹结构轮胎的噪声放大作用的差异;并验证仿真模型的正确性。然后分析纵沟花纹轮胎三种不同结构参数对喇叭效应的影响。通过分析验证了轮胎表面结构会对喇叭效应产生影响。结果表明:花纹沟拔模斜度越大,对轮胎噪声的放大作用越强;花纹沟的深度越深,对轮胎噪声放大作用越弱;轮胎胎冠呈圆弧状时,对轮胎噪声的放大作用会有所减小。     

太阳能螺旋槽管相变蓄热器强化传热性能研究

针对太阳能利用过程中的蓄热储能问题及螺旋槽管换热器的优点,将螺旋槽管引入太阳能相变蓄热器中,并对蓄热器的蓄热过程进行了数值模拟。首先以光滑管蓄热器为例实验验证了该模拟方法和所用模型的可靠性,进而以螺旋槽管为水流管道、相变材料为蓄热介质,利用Gambit 建立三维蓄热器模型,应用ICEM对几何模型进行网格划分,运用流体计算软件Fluent模拟计算螺旋槽管和光滑管相变蓄热器的蓄热过程,考察螺旋槽管的强化传热效果。模拟计算螺旋槽管蓄热器不同槽纹节距和槽深等结构参数对蓄热器蓄热过程的影响,并对其影响规律进行了分析。结果表明,螺旋槽管代替光滑管用于太阳能相变蓄热器,可有效提高相变蓄热过程中的对流换热强度和传热能力,缩短蓄热时间,在模拟范围内,得到的最佳螺旋槽管结构参数为节距p=7 mm,槽深e=0.4 mm。螺旋槽管传热性能良好,对其深入研究有望进一步改进相变蓄热器的设计方案。     

釜用深槽型机械密封性能的有限元分析

文中对高压低速深槽釜用机械密封的性能进行了分析,采用有限元法对密封环的变形,膜厚,膜压以及改变密封介质的压力,密封环的材料,端面开槽的形状和个数对密封性能的影响进行了计算,并与现场实验数据进行了对比,为高压机械密封的设计提供了参考依据。     

深熔激光焊接熔池温度场的数值模拟

利用旋转GAUSS曲面体新型热源模型,忽略深熔激光焊时小孔对传热的影响,建立了移动激光热源作用下的三维数学模型。利用PHOENICS3.4软件,模拟了SUS304不锈钢深熔激光焊接热过程的温度场和熔池熔合线形状,得到了不同焊接速度下的温度场分布云图和＂钉头＂状的熔池形状,试验表明数值模拟结果与试验结果基本吻合。