低频电磁铸造过程中温度场的形成机理

通过理论解析研究了电磁场引起铸造过程中温度场改变的原因,并通过在铸造过程中连续测温的方法进行了实验验证.结果表明,低频电磁铸造对温度场产生影响的主要原因是低频电磁场引起熔体强制对流.强制对流对熔体产生强烈的搅拌作用,促进了熔体内部的热交换,加强了熔体与结晶器壁(石墨环)以及熔体和固液界面的传热,使熔体温度场非常均匀,接近于同一温度.研究还发现,低频电磁铸造过程对浇注温度不敏感,改变浇注温度,结晶器内熔体温度变化不大.     

不锈钢厚板K-PAW三维瞬态温度场的数值模拟

采用复合三维锥体热源模式,针对小孔等离子弧焊接工艺条件,建立了适合于K-PAW焊接不锈钢0Cr18Ni9厚板三维动态焊接热过程的数学模型和物理模型。利用所建立的模型,综合考虑材料的热物理性能参数、相变潜热与温度的非线性关系,计算了K-PAW熔池形状及三维温度场的动态演变,并将温度场的数值计算结果同实验结果进行了比较,表明上、下表面的熔池宽度及熔合线在焊件内部的走向计算结果与实测结果吻合较好,证明复合三维锥体热源模型能够较好地反映K-PAW电弧的热流密度分布。     

2024铝合金控冷搅拌摩擦焊温度场数值模拟研究

基于Morfeo有限元分析平台,采用热流耦合、热力耦合相结合的方法,对空冷和水冷条件下2024铝合金搅拌摩擦焊初始阶段和稳定阶段的温度场分布、特征点焊接热循环进行了数值模拟,并对模拟结果进行了实验验证。结果表明:温度场高温区域均出现在搅拌工具轴肩下方的位置,且在搅拌工具后侧位置温度最高;空冷时各特征点焊接热循环的升温速率稍高于水冷的升温速率,而降温速率远远低于水冷时的速率。实际测试的焊接热循环与模拟预测值吻合较好。     

基于流场复势的空间裂纹止裂应力强度因子分析

选择带有圆形埋藏裂纹的金属构件作为研究对象。在向金属构件通入脉冲电流时,可以将金属构件内电流绕圆盘裂纹的流动比作在流体力学平面势流中流体绕平板流动的情况,给出电流流动的复势函数,进而推导出电流密度,据此推求热源功率,最后确定带有圆形埋藏裂纹的金属构件脉冲放电瞬间的热应力强度因子,结合只有外载荷作用下的金属构件裂纹尖端的机械载荷应力强度因子,给出外载荷作用下带有埋藏裂纹金属构件脉冲放电瞬间的综合应力强度因子。     

基于四维温度场理论的大体积混凝土数值分析

为了分析探讨大体积混凝土在浇筑养护的过程中温度应力的分布规律,温度应力主要是由于水泥水化反应放出大量的热量和边界条件的约束而导致的,基于四维温度场理论,根据实际施工过程中温度测点和温控方案,建立较为合理的有限元分析模型,通过考虑混凝土的实际力学性能非线性增长的特性,分析大体积混凝土在施工过程的温度变化过程、温度场分布及应力分布情况,发现数值分析结果与规范吻合较好,其结果可为类似的大体积混凝土工程提供借鉴参考.     

基于Reflected Sigmoid径向基函数重建温度场优化算法

微波加热在工业领域中广泛应用,利用超声波测温对其温度场重建可以实时监控设备内部温度,重建算法是实现温度场重建的关键。经典的重建算法为最小二乘法,其在重建过程中为保证结果唯一性,要求有效声波路径数大于区域划分数,重建结果的边界处会出现温度信息缺失。优化声波换能器安装位置,减少待测区域边界位置信息损失,提出基于Reflected Sigmoid径向基函数重建温度场算法,结合病态矩阵广义逆矩阵求解,可有效避免子区域划分条件限制,弥补了经典算法的缺陷。通过仿真实验及对比,所提算法可降低5%的误差。     

基于DP准则双排管冻结壁力学特性理论分析

为了分析深厚冲击层双排管冻结壁的强度和稳定性,将冻结壁的温度场等效为梯形分布。根据冻结壁力学性质与温度之间的线性关系,基于Druker-Prager准则,推导出冻结壁弹性区和塑性区的应力解析表达式;以及冻结壁外荷载与塑性区相对半径之间关系。计算结果表明:冻结壁的径向应力随相对半径r的增大而增加;冻结壁环向应力在区间Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ随相对半径r的变化呈现不同的变化规律;并且冻结壁塑性区的应力与外荷载大小无关,只与其所处位置有关。另外,针对工程实例,计算得到控制层位的冻结壁承受外荷载,远小于其塑性极限荷载,从而表明该矿井冻结壁是安全可靠的。     

合金钢连铸坯动态凝固过程数值模拟

针对合金钢连铸坯凝固过程中存在的疏松、偏析、裂纹等问题,以现场实际连铸机为研究对象,依据200mm×200mm合金钢的连铸工艺,建立了铸坯凝固传热数学模型,确定了边界条件,初始条件,不同冷却段的表面热流,以及所研究钢种的物性参数·特别是通过把坐标系建在连铸坯之上,解决了计算整个铸坯纵断面上在不同过热度、不同拉速、不同时间、不同位置上动态凝固过程的温度场问题·模拟计算结果与实际铸机上的测试结果吻合较好,从而为调整连铸工艺参数,确定连铸坯末端电磁搅拌器安装位置及电磁参数,提高连铸坯质量找到依据·     

自动调温与均温艾灸仪的研制及温度场分析

为了解决现有艾灸过程中热量不均衡、热量利用率低、操作繁琐等问题，达到高效利用热量和药烟的目标，本文设计并实现了一种新型智能艾灸仪，该艾灸仪包含燃烧、熏蒸、收集及控制系统，可以实现烟雾自动收集、温度精确智能控制以及艾灸操作流程简化等功能。基于传热学理论对艾灸仪的熏蒸系统建立热力学模型，并利用Fluent软件对其进行温度场分析，分析结果表明：锥形流道是两种结构方案中较优的流道结构；所设计的温度均衡隔板对艾灸仪的温度均衡起到至关重要的作用；实际使用中存在的泄漏不仅对升温速度有轻微的影响，对温度场的分布也有一定的影响。设计与研究结果为现代艾灸仪的临床应用提供了理论基础。