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相似文献
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1.
应用有限元法直接离散热焓场,推导出一种伴有相态变化的轴对称问题焓式有限元求解公式。通过对离心铸造凝固过程分析证明了该方法的正确性。  相似文献   

2.
李纪云  王海科  裴红星 《科学技术与工程》2013,13(10):2781-2784,2812
采用基于焓-多孔介质方法的三维非定常数值模拟,通过分析拉坯过程中结晶器容腔体积的变化,对板坯连铸拉坯过程中结晶器内钢液的流动和凝固情况进行了研究。利用含预凝固区域的拉坯运动模型,采用热焓形式的能量方程描述溶液凝固熔化过程;并使用多孔介质方法模拟凝相物质对溶液流动的影响。分析结果表明,采用的计算模型和方法能够反映板坯连铸拉坯过程中复杂的传热、相变、流动和计算域变化过程,可用于板坯连铸拉坯动态过程的数值模拟。  相似文献   

3.
本文作了用焓法数值求解合金凝固温度场的尝试。首先,从合金相图出发,导得在固—液两相区内固相百分数和温度间的函数关系;建立了合金凝固传热的数学模型。然后,据此提出一个能反映合金凝固过程中潜热释放规律的、能为大多数合金适用的焓模型,并从数学上证明了与此焓模型相应的积分形式焓方程是等价于描述合金凝固的导热微分方程组。最后,以圆柱体中带有过热度的铝硅合金的凝固为例,采用有限差分隐式格式,求解了与此焓模型相应的焓方程。数值解的结果与实验测得值的吻合较好。  相似文献   

4.
本文在有相变的热传导方程中引入热焓,提出了一种稳定收敛迅速的数值方法——变时间步长焓法,用该方法分析求解了平板以及小球颗拉在气流中的凝固过程,计算结果与积分解的结果十分吻合。  相似文献   

5.
脉冲激光表面熔凝熔池演变数值模拟   总被引:2,自引:0,他引:2  
为了研究脉冲激光作用过程中表面快速熔化与凝固的过程,建立了脉冲激光作用熔池金属熔凝的二维热流耦合模型.考虑重力、材料物性随温度的变化等的影响,利用焓-多孔度方法和用户自定义函数对表面熔化凝固的固液相界面演化进行了分析;采用熔化/凝固模型对熔池内的瞬态温度场、速度场和流场进行了数值模拟,并以实验验证模拟结果.计算结果表明:表面熔化与凝固的固液相界面的移动呈现不同状态;在熔凝过程中,熔池内除存在一对方向相反的主环流外,还存在多个环流;流体的速度随着温度的降低而减小且速度最大的区域位于熔池表面附近.  相似文献   

6.
本文应用热力学能量方程,推导出一种伴有相态变化的热传导焓式有限元求解公式。该方法的主要思路是在整个区域(包括液相、固相及两相界面)建立一个统一方程,用有限元法直接离散热焓场,利用数伍方法求出热焓分布,然后根据热烙与温度之间的关系确定温度场和两相界面。通过对铸件凝固过程分析证明了该方法的正确性。  相似文献   

7.
给出了轧辊上一维传热的数学模型及其解析解,从而导出透热深度;利用焓法建立了在薄带坯铸轧中钢液凝固传热过程的数学模型,并通过离散化和差分法给出各节点处温度及焓值的数学模型;预示凝固前沿x_3 与时间的对应关系;通过模拟计算分析了传热系数h对凝固场的影响,辊材对温度场的影响,确定临界速度。为控制铸轧速度与辊材的选择提供了科学依据。  相似文献   

8.
固体表面激光加工熔池特性的数值分析   总被引:3,自引:0,他引:3  
通过引入液相分数标量描述界面熔融区,能量方程中将潜热转换为热焓源项,而动量方程则引入‘Darcy’源项,由此建立统一的液和固相控制方程,实现在固定网格下求解具有移动界面的熔化和凝固过程.应用该模型详细分析不锈钢表面激光加工过程热传导、Marangoni和热浮力三种换热机制对熔化过程和熔池形状的影响.  相似文献   

9.
采用基于Eulerian-Eulerian方法和合金凝固理论的液相-柱状晶-等轴晶三相凝固模型,对立式连铸工艺中结晶器内的凝固过程进行了研究.对比焓-多孔介质凝固模型,除热溶质浮升力导致的熔体流动,该三相凝固模型还考虑了柱状晶组织的生长、等轴晶组织的形成和演变以及游离等轴晶粒的沉浮,揭示了等轴晶沉降漂移作用对宏观溶质传输及凝固组织分布的影响.模拟结果显示铸坯中心处由等轴晶粒沉积形成的富等轴晶区存在溶质负偏析,紧邻该负偏析区域存在带状偏析区域.随着钢液过热度增加,等轴晶分布减少,中心处宏观偏析加重.  相似文献   

10.
用交替方向隐式迭代法计算铸件凝固过程的温度场   总被引:2,自引:0,他引:2  
为了提高薄壁、复杂铸件凝固过程数值模拟时的计算速度,将整个计算域分为砂型和铸件两个分区,用显式差分格式计算砂型中的温度场,用交替方向隐式迭代法计算铸件中的温度场;基于热焓法,采用源项线性化技术处理凝固潜热,以提高铸件温度场的收敛速度,采用变时间步长以提高铸件温度场的计算效率。通过一个算例,证实本算法可提高薄壁铸件凝固过程数值模拟的计算效率。  相似文献   

11.
为了消除应用焓法进行含有相变的有限元传热计算结果呈台阶形的现象,本文作者提出“焓计算单元”和“固相分数”的概念,并将几种一维有限元实施方案的计算结果与精确解对比,说明采用所提出的概念,可以使有限元计算得出更为合理的结果。  相似文献   

12.
导热控制相变问题的一种隐焓解法   总被引:1,自引:0,他引:1  
在变换焓公式、分离潜热源项的基础上,提出了计算导热控制相变问题的一种等体积节点跳跃隐焓解法。其基本特征是固定空间节点而改变时间步长,确保相前沿总是位于一预先给定的计算节点上,从而将潜热源项的变化处理为内热源项的定常变化。此法适用于计算直角、柱、球座标下的一维导热控制相变问题。  相似文献   

13.
提出了耦合求解焓及移动边界位置的多维相变传热问题的数值焓法。方法的基本特征是通过变换标准的焓公式,分离显热与潜热项,并在引入轴间相变率概念的基础上,将其耦合到潜热源项中,同时对流入/流出相变控制容积的热流密度加以修正,以达到既能提高数值解的精度,又可以达到准确跟踪移动边界的目的。  相似文献   

14.
为避免等效热容法中因等效热容函数阶跃变化对计算精度的影响,提出了一个基于Sigmoid函数的光滑焓函数,通过焓对温度的导数,可得到光滑和连续的等效热容函数,并结合有限元法与有限差分法建立了求解相变传热问题的数值模型.通过数值算例,对所提方法进行了验证,探讨了有限元网格密度、热容阵的数值积分格式以及Sigmoid函数相关参数对计算结果的影响,与解析解及以往的平均化方法相比,结果令人满意.  相似文献   

15.
建立了转轮式全热回收器的数学模型,与现有文献对比验证了该模型的正确性,并利用此模型研究了迎面风速、新排风比、新风温度(含湿量不变或相对湿度不变)、新风含湿量的变化对转轮热回收效率的影响.结果表明,随迎面风速的增大,转轮的显热效率、潜热效率与全热效率均降低;随排风量与新风量之比增大,或新风温度的升高(相对湿度不变时),转轮的显热效率、潜热效率与全热效率均增大;随新风温度的升高(含湿量不变时),转轮的显热效率增大,潜热效率与全热效率降低;随新风含湿量增大,转轮的显热效率不变,潜热效率与全热效率升高.  相似文献   

16.
PHOENICS求解非稳态导热对流及辐射换热耦合问题   总被引:2,自引:0,他引:2  
分析了采用大型通用计算程序PHOENICS(1.4版本)求解有内热源的非稳态导热与对流换热及辐射换热的耦合问题,发现由于该程序所求解的能量方程实际上是比焓方程,若求解域中不同物质(固体、流体)的质量热容相差很大时,采用整体求解法将得出错误的结果,并使结果发散。为了解决这个问题,发展了原有虚拟密度法,新方法可以同时求解非稳态的能量方程、动量方程及连续性方程,从而使利用PHOENICS(1.4版本)求解非稳态耦合换热问题变得简单可靠。  相似文献   

17.
Simultaneous heat and mass transfer widely exists in nature and engineering, and it is of vital importance to enhance heat and mass transfer efficiency. In this paper, field synergy equation of heat and mass transfer is derived from its energy equation. Results show that the total transferred heat (including the conducted heat and the heat transferred by mass diffusion through the heat transfer interface) is determined by the values of fluid velocity and enthalpy gradient as well as the value of synergy angle α of velocity vector and enthalpy gradient field. Decreasing the value of α enhances the heat and mass transfer. This means the higher the synergy of velocity vector and enthalpy gradient field, the higher the total transferred heat. By the synergy principle of heat and mass transfer, some methods may be developed to improve the heat and mass transfer efficiency.  相似文献   

18.
用计算研究的办法,本文对以前得出的热等离子体横向统流圆柱体传热条件下的热流表达式做了两点改进:①建议采用参考焓所对应的温度作为选取物性的参考温度.在等离子体温度较低时,也可用所对应的温度作为参考温度;②在相当宽阔的实验参数范围内,前半圆柱的热流集中系数可取为0.75,这有助于扩展理论结果的使用范围。  相似文献   

19.
采用焓-火用图热力学分析方法对不同高炉渣余热回收模式进行分析,对物理法回收余热生产热水和水蒸气,不同化学反应的化学法回收余热的焓效率和火用效率进行计算和对比分析.结果表明:物理法回收余热生产热水和生产蒸气的焓效率相同,都为769%,而火用效率分别为144%,342%;利用化学法回收余热的焓效率高达922%,火用效率为60%左右,二者均高于物理法;利用C-CO2的煤气化反应对高炉渣余热进行回收时,每吨渣可以消耗165kg的CO2,有利于钢铁企业实现节能目标.  相似文献   

20.
引用焓计算单元和固相分数两个概念,利用有限元离散焓方程对具有对流边界条件的一维相变导热问题作了讨论。所有参数均以无量纲形式给出。计算结果表明,当Ste(斯蒂分数)>0.2时,无论是相变界面,还是温度随时间的变化曲线均消除了传统焓法求解相变问题时常见的台阶状波动。  相似文献   

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