二维稳态小的远场来流对纯熔体凝固的影响

考虑动力过冷和小的远场来流对纯熔体凝固的影响,利用Mullins-Sekerka解的形式及渐近分析的方法给出了该凝固系统的基态解和扰动态解,从而揭示了有对流存在时,沿晶体生长的方向、温度场及流场的分布呈现出一个指数下降的现象,为晶体生长的研究及实验分析工作提供了理论依据。     

低压铸造充型过程的数值模拟技术

论述了低压铸造充型模拟的数学模型,由于低压铸造充填速度较慢、充型平稳,因此充型计算采用层流模型.采用SOLA-VOF算法对模型进行求解, 其中SOLA 法用于求解流体的速度场和压力场, VOF法用于处理自由表面.采用UG软件进行铸件三维造型,采用ProCAST软件进行网格划分,对叶轮的充型过程进行了模拟,并通过对叶轮的浇注试验,验证了低压铸造充型的数学模型及算法在保证模拟精度、提高计算效率上的有效性.     

Al-1%Si单晶制备工艺及微观组织分析

在自制的真空熔炼、氩气保护下拉式连续定向凝固设备上成功制取了具有单晶组织的φ8mm Al-1%Si合金棒材,并对其组织演变过程及稳定性进行了研究.分析了定向凝固过程中,硅颗粒在单晶组织中的分布形态,提出了使硅固溶或弥散均匀分布于铝基体中的措施.     

过冷纯熔体中晶体生长平界面的稳定性分析

具有匀速运动平直界面的一维凝固系统,一经扰动其界面将不再为平面。Mullins-Sekerka在假定扰动波长远远小于热扩散长度与液固界面满足局部平衡条件的基础上,推出了M-S色散关系。在界面上也存在着动力学的作用,即界面的稳定性也依赖于动力过冷。文章在界面上考虑动力学影响,应用渐近分析理论继续分析过冷纯熔体液固界面的稳定性。结果表明,非快速凝固系统的液固界面不会绝对稳定。     

三维稳态晶体生长的物理本质

考虑在均匀流场的作用下，分析了金属熔液凝固过程中晶体生长的三维稳态数学模型。应用傅里叶级数展开法，在周期性条件下得到了相应的八阶常微分方程的精确解析解，并确定了解中各系数之间的关系。该解揭示了在均匀流场的作用下，晶体生长呈现了一种周期性振荡式的模式，从理论上证实了固液界面前沿浓度呈现指数振荡衰减性是晶体生长的一个本质特性。     

具有凝固平直界面的温度场的扰动分析

考虑具有凝固平直界面的二维非稳态晶体生长过程,由于凝固过程中溶质原子的吸附作用,电磁搅拌等诸多因素的干扰,在固液平直界面会产生扰动,从而影响界面的形态。本文研究凝固过程中具有固液平直界面的温度场扰动分析,用多重尺度法求出一阶渐近解,指出在扰动条件下,温度变化沿晶体生长方向呈指数衰减,提出扰动条件下固液平直界面晶体生长的稳定性条件。这为晶体生长的理论研究及实验工作提供了理论依据。     

二维稳态晶体生长浓度控制方程的精确解

利用傅里叶级数展开,将稳态晶体生长的浓度控制方程转化为一阶常微分方程组.利用对于一阶常微分方程组性质的讨论,得到了稳态晶体生长控制方程的精确解.理论结果可用于揭示稳态胞晶体周期性增长的本质特性.     

新型输液90°弯头结构流固耦合特性

采用双向耦合法研究了一种新型流体脉动衰减弯头,讨论了结构参数对其流固耦合特性的影响.结果表明:原始弯头内总压差为29.50627 kPa,内部流场极不均匀,其最大变形量为20.689μm,最大应力为180.08 kPa,变形方式是两侧拉长、中间向里凹陷,呈双椭圆形,对其具有"拉直"效应;当导流器按黄金比例排列,片数为2,横截面弯曲半径为200mm,出口延长度为40mm设计时,优化结构内总压差为10.707 87 kPa,比原始弯头减小了63.71%,但该结构最大变形为330.39 μm,最大应力为1 569.10kPa;最终方案增加导流器片数至3片,导流器厚度为3 mm,优化后结构内总压差为12.46956kPa,比原始弯头减小了57.74%,其最大变形为20.898 μm,最大应力为259.80kPa,且内部流场均匀.     

控制单相合金凝固界面形态非线性动力学方程

在非平衡非线性区内，假定在固液界面处为“局域平衡”，考虑了固液界面曲率的非线性、固液界面处温度和成分的非线性，建立单相合金凝固过程中固液界面扰动振幅随时间变化的非线性动力学方程，根据此非线性方程，可以得出在非平衡非线性区内，晶体生长的过程是一非平衡自组织的过程，它可以控制晶体从非稳态到稳定态生长的全过程。     

二维非稳态晶体生长问题的扰动分析

在晶体生长过程中,由于溶质原子的吸附作用、电磁搅拌等诸多因素的干扰,会在固液平直界面产生扰动,进而影响界面形态.研究了具有凝固平直界面的二维非稳态晶体生长过程,通过稳定流场下的温度场扰动分析,利用摄动方法将问题展开,求出零阶及一阶渐近解并进行讨论,给出解的稳定性条件.结果表明,在扰动条件下,稳定流场中的温度变化沿晶体生长方向呈指数衰减,可为晶体生长的理论研究及实验工作提供一些理论依据.