定点TIG焊熔池自由表面演化行为

针对传统定点TIG焊,根据流体力学基本原理,通过加载高斯热源模型并用VOF方法追踪自由表面,建立更接近实际情况的三维定点TIG焊熔池模型.考虑熔池所受的电弧压力、电磁力、浮力及Marangoni剪切力的影响以及相变潜热,运用FLOW3D软件及其二次开发功能,求解得到定点TIG焊熔池的流场、温度场及自由表面,并重点分析熔池自由表面随时间的演化过程.结果表明:TIG焊熔池会产生自由表面变形,随着焊接时间的延长,TIG焊熔池熔深和熔宽均有所增加,形成宽而浅的熔池形貌,同时熔池表面的凹凸变形愈加明显.     

适用于不同金属材料的气体输送活性焊接方法

为实现不同种类金属材料的自动化焊接,通过改变活性元素引入方式,提出一种新型活性TIG焊接方法—气体输送活性钨极氩弧焊,即GTFA-TIG焊(gas transfer flux activating TIG welding).该方法通过保护气体将活性剂输送到TIG焊电弧—熔池耦合系统中,使得电弧收缩或熔池金属表面张力温度系数改变,能显著增加不锈钢、铝合金等金属材料的TIG焊熔深,保证焊缝表面成形良好,而且省去活性剂涂覆工序,减少活性剂消耗,实现焊接过程的全自动化.     

气体熔池耦合活性TIG焊电弧传热传质过程的数值分析

针对气体熔池耦合活性TIG焊电弧,建立焊接电弧传热传质过程的数学模型.采用简化阴极边界层模型对阴极与电弧耦合求解,计算得到气体熔池耦合活性TIG电弧等离子的温度、氧气分布、等离子体流速、电势和电流密度等特征参数,并与传统TIG电弧进行对比.结果表明:氧气主要分布在电弧外围,只有少量进入电弧内部;与TIG电弧相比,相同焊接参数下气体熔池耦合活性TIG焊电弧温度上升,等离子体流速增大,电弧略有收缩,阳极表面电流密度、热流密度与电弧压力峰值均增大.     

低碳钢A-TIG焊接法的试验研究

研究了一种高效的 TIG焊接方法 A- TIG,进行了系列 TIG焊堆焊试验 .结果表明 :在相同焊接规范下 ,涂敷表面活性剂后焊接电弧有明显收缩 ,熔池深度有显著增加 ,而熔宽稍有减小 .同时还介绍了活性剂成分的调配及活性剂成分对熔深变化的影响 ,并对熔深增加机理进行了分析     

氧含量对TIG焊瞬态熔池行为影响的数值分析

建立定点高斯热源作用下TIG熔池的三维瞬态数学模型,考虑焊接熔池内各项散热、焊件内部及表面传热、相变潜热、材料热物理性能参数随温度变化等问题,运用FLUENT软件及其UDF的二次开发功能,模拟不同氧含量对熔池温度场及速度场的影响.结果表明:表面张力温度系数发生转变时的临界温度对熔池温度场和速度场有着决定性影响,该临界温度随氧含量的增加而增加,并且随着氧含量增加逐渐向熔池中心靠近.随着临界温度线的转移,表面张力发生改变,熔池内的Marangoni对流也因此改变,进而使得熔池形貌从低氧含量时浅而宽的形状变成为高氧含量时的深且窄的形状.     

基于结构激光反射的脉冲TIG焊熔池三维表面演化观测

针对移动的脉冲TIG焊动态熔池表面复杂行为,提出基于结构激光反射视觉传感的方法对脉冲TIG焊动态熔池表面演化过程进行观测研究.通过所搭建的视觉系统采集网格激光在熔池表面反射的图像信息,在此基础上,对不同基值电流、峰值电流、占空比条件下的脉冲TIG焊的图像特征进行分析.研究发现:在峰值电流阶段,熔池的三维表面是向下凹的.在基值电流阶段,TIG焊熔池三维表面是向上凸的,并可明显观测到激光网格的形态随时间也在变化,表明在基值电流阶段,熔池三维表面仍在波动.     

TIG焊流动、传热及界面跟踪动网格数值模拟

基于磁流体力学(magnetohydrodynamics,MHD)模型,采用动网格技术(dynamic mesh method,DMM)跟踪电弧-熔池界面,建立了钨极惰性气体(tungsten insert gas,TIG)保护焊过程耦合流动、传热、凝固熔化及动网格界面跟踪的数学模型.首先计算自由燃弧,得到了准确的弧区速度、温度及压力等参数.然后分别验证了熔池内电磁力、热浮力、等离子流曳力和Marangoni力4个驱动力.考虑上述电弧-熔池相互作用,基于压力的动态平衡跟踪界面,计算了304不锈钢TIG焊过程,得到了等离子体冲击造成的熔池中央下凹及边缘上凸现象.结果表明,本模型可以得到更准确的界面及熔池形状.     

镁合金的FZ-TIG焊接方法

针对镁合金材料,提出一种新型活性焊接方法FZ-TIG焊接方法.焊接前在待焊焊道表面中心区域涂敷低熔点、低沸点、低电阻率的活性剂,在2侧区域涂敷高电阻率的活性剂,然后进行正常TIG焊接,这样可以保证焊接熔深显著增加和焊接表面成形良好.结果表明,在相同参数下,与传统TIG焊相比,FZ-TIG焊接焊缝熔深达到常规TIG焊熔深的2.5倍.通过改变弧长分析活性剂对电弧极性区电压降和弧柱区电位梯度的影响,与TIG焊相比,FZ-TIG焊使得极性区电压降升高,而弧柱区电位梯度降低.     

基于FLUENT的TIG焊三维熔池热场与流场的数值模拟

用FLUENT软件对TIG焊三维熔池进了数值模拟,考虑熔池金属流体的湍流、相变潜热、材料热物理性能参数随温度变化等问题。结果表明,FLUENT可以很方便地对TIG焊接过程进行数值模拟,给出的可视化图形结果可以直观地显示熔池内部热场与流场的分布状况。对研究和指导焊接过程具有积极的意义。     

耦合电弧对AA-TIG焊接熔深的影响

为提高活性TIG焊活性剂的涂敷效率,实验一种新型的活性TIG焊工艺电弧辅助活性TIG焊,简称AA-TIG焊.以SUS304不锈钢作为母材,采用耦合电弧进行AA-TIG焊,研究焊接电流、焊接速度、钨极夹角、CO2气体含量等主要工艺参数对焊缝熔深、熔宽的影响.结果表明:相同的焊接工艺参数下,耦合电弧AA-TIG焊缝熔深达到传统TIG焊熔深的2.86倍,同时焊缝熔宽明显收缩.采用耦合电弧AA-TIG焊可不开坡口一次焊透8 mm厚不锈钢板,焊接效率明显提高.辅助电弧和正常TIG焊工艺参数都对耦合电弧AA-TIG焊焊缝熔深、熔宽有一定影响,其中辅助电弧CO2含量以及2电弧钨极夹角对焊缝成形影响较大.     

考虑渗流场影响的大坝非稳定温度场

为了分析大坝温度场受渗流场影响的变化情况,根据热传导理论和渗流理论给出了受渗流场影响的非稳定温度场的控制方程,然后应用伽辽金法导出这一问题的有限元公式,最后给出了考虑渗流影响的大坝非稳定温度场的计算实例．计算结果表明：外界温度变化及渗流场对大坝温度场影响是不应忽视的;渗流场的存在改变了温度场的空间分布;在1月份气温低水温高时,渗流的影响将会使坝体温度偏高;在8月份气温高水温低时,渗流的影响将会使坝体温度偏低;渗流的影响将使漏度的变化幅值减小．     

电场线与静电场问题的求解

介绍利用电场线及其性质求解静电场问题的思路和方法.     

水闸闸墩温度场及应力场仿真分析

水闸闸墩开裂已成为水闸建设中的通病，要深刻地量化揭示这些裂缝形成的机理，需要发展能精细地模拟混凝土的材料特性、浇筑过程及外界环境条件变化的数值方法。为此，应用非稳定温度场和徐变应力场仿真程序对裂缝产生的原因进行了探讨。结果表明，对水闸闸墩这样的水工蒋壁结构，如果没有有效的温控措施，出现裂缝往往在所难免。     

粒子系统在复杂风场及湍流场中的实现

为真实地模拟气溶胶在复杂风场中的输运扩散效果,提出一种将计算流体力学计算的风场结果与粒子系统相结合的方法.以一个存在障碍物的三维区域为例,采用非结构四面体网格对其进行网格划分,运用计算流体力学方法对这一区域的风场和湍流场进行求解;在仿真平台Unity 3D中建立了与计算模型对应的环境模型,并将风场和湍流场的计算结果导入环境模型中,实现了风场在虚拟环境中的可视化.在环境模型中建立了粒子系统,并在存储于非结构网格中的风场及湍流场的作用下模拟了粒子系统的运动变换,实现了虚拟环境中复杂风场、湍流场条件下的气溶胶的扩散仿真.     

曲率张量,规范场的实质 :梯度的旋度场

 在黎曼空间、纤维丛空间(规范场)中,坚持使用遂点标架的基础上,普遍地引入绝对积分的概念(绝对微分逆运算),并对通常外微分d(dxⁱ)≠0的意义和条件加以讨论,改写微分形为对称形式,使外微分和绝对微分联系起来.在此基础上,改进Stokes’公式,引入环量、旋度、散度(通常借助或类比欧氏空间的概念来,不精确,不能很好应用).证实:曲率它正是非欧氏空间不为零的梯度的旋度.并发现:Bianchi等式实质是div(rot(grad))=0,曲率形成管形场,沿管不变.附带,得到挠率也是旋度.     

路基冻结过程中温度场对变形场的影响

为了研究冻土路基温度场及变形场的动态变化规律，基于伴有相变的路基非稳态温度场控制方程和冻土路基变形场二维数值计算模型，对冬季冻土路基温度场和变形场进行了计算分析，得出路基深层土中的温度变化滞后于表层土和气温；对于冻胀冰锋线分布较广的路基，其破坏易在坡脚处产生；冻胀冰锋线分布范围较小的路基，破坏大致发生在竖向位移较大的路基中部。结果表明，冻胀冰锋线的范围是影响路基变形场的重要因素。     

试论光场的相干性

光的干涉和衍射是光的波动性的关键例证，本文对论证干涉和衍射的关键问题“光波的叠加”作一详细分析和探讨。     

万有引力场是虚数场

采用虚数场描述万有引力场,其场能密度是负实数,满足能量守恒定律.       

宽厚板坯连铸结晶器流场、温度场及应力场的耦合数值模拟

利用ProCAST软件对2400 mm×400 mm宽厚板坯结晶器建立三维动态模型,采用移动边界法实现结晶器内流场、温度场及应力场的耦合模拟.结果表明：考虑凝固坯壳的影响,下回流区位置向铸坯中心靠拢,真实反映了钢液在连铸结晶器内的流动情况.自由液面的钢液从窄面流向水口,速度先增大后减小,距水口约0.7 m处,出现最大表面流速,约为0.21 m· s-1.结晶器出口坯壳窄面中心厚度最小且由中心向两侧逐渐增大,最小厚度约为10.4 mm;受流股冲击影响较弱的宽面坯壳与窄面相比生长更均匀,宽面偏角部和中心的坯壳厚度分别为18.9 mm和27.6 mm.铸坯坯壳应力变化趋势与温度基本保持一致,表明初凝坯壳应力主要是热应力.结晶器内铸坯宽窄面上的等效应力均沿着结晶器高度下降方向呈增大趋势,铸坯角部、宽面中心及窄面中心位置的最大应力各约为200、100和25 MPa.