二元系中二维稳态晶体生长问题的渐近分析

在二元系中的定向凝固过程中,研究小雷诺数无穷远来流作用下的二维稳态晶体生长过程中温度与浓度的变化。利用正则摄动方法求出问题的基态解与扰动态解,结果显示液固相温度和浓度沿晶体生长方向呈现指数衰减。结果证明了固液界面前沿浓度与温度呈现指数振荡衰减是晶体生长的一个本质特性．     

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。     

在强加来流作用下二元系中枝晶生长的稳态解

研究了远场来流作用下二元系中的枝晶生长.当Schmidt数很大时,应用渐近分析方法得到枝晶稳态生长的渐近解,其温度场和浓度场的首级解、一级解均为相似性解,枝晶形状为存在细微波动的旋转抛物面.远场来流的强弱影响着枝晶生长的Peclet数的大小,进而影响着枝晶的尖端半径与生长速度.当过冷度一定时,在枝晶尖端或在枝晶前沿处的温度随着流场的增大而减小,而溶质浓度随着流场的增大而增大.     

远场来流和动力过冷对晶体生长的影响

考虑小的远场来流对晶体生长的影响，并把界面动力学结合进了过冷度的表达式中。引进流函数利用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。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。     

脉冲电流频率对Al-Cu合金定向凝固组织演变的影响

采用自行设计的定向凝固装置进行Al-Cu合金定向凝固行为研究,研究Al-5%Cu合金在脉冲电流作用下微观组织的演变特征.结果发现:脉冲电流的导入明显改变了定向凝固的Al-Cu合金凝固组织形态,不同频率的脉冲电流具有不同的影响效果,在100Hz的小频率电流作用下,合金的定向凝固特征加强,枝晶结构不明显,但定向凝固形成的柱状晶半径加大,随着电流频率增大到200Hz,二次枝晶结构开始显现,组织呈现树枝状结构特征,当300Hz电流频率时,组织结构呈现排列整齐的的骨架结构,随着电流频率继续增加到400Hz时,组织变为细小的树枝状结构特征,组织整体比较细小,而且分布较均匀,在500Hz高频率电流作用下,组织又显得粗大,呈现向等轴晶转化趋势.     

定向凝固初始过渡区非稳态性质及温度梯度的影响

利用有限差分法对定向凝固初始过渡区的溶质再分配、凝固界面位置以及凝固速度进行了定量计算,重点分析了温度梯度的影响,计算结果表明：初始过渡区存在凝固速度、凝固界面位置的非稳态过程,温度梯度越小,非稳态过程越长;温度梯度较小时,凝固速度数值计算结果与Ｆｕ等提出的指数形式有很大偏离;初始过渡区晶锭组分分布的数值解与Ｔｉｌｌｅｒ近似解偏离较大,Ｔｉｌｌｅｒ近似解所给出的熔质初始过渡区长度偏小;晶锭组分初始     

扰动对单相合金定向凝固固液界面生长形态的影响

研究了扰动对单相合金在定向凝固过程中平面晶和胞晶固液界面生长形态的影响规律，给出了单相合金由平面晶向胞晶转变的临界条件及胞晶稳定生长的条件，首次用非线性理论中的线性稳定性理论，证明了单相合金在定向凝固过程中，固液界面由平面晶向胞晶转变和胞晶生长的分太 亚临界分叉；利用有机物模拟合金ＢｒＣ４在固液界面的面前沿有扰动的情况下进行实验，研究了固液界面前沿扰动对固液界面平胞转变和胞晶生长的分叉机制的影响规     

强制对流对 AlSi7.0 合金定向凝固界面溶质分布的影响

研究了定向凝固条件下强制性对流对ＡｌＳｉ７．０合金凝固界面溶质原子分布的影响。强制性对流是利用金属熔体流过凝固界面上方的内部坩埚底部中心的开孔形成的。试验结果表明,随着冷却速度的提高,试样中共晶体的体积分数减小,而共晶体中硅的体积分数却有所增加。强制性对流条件下,合金的共晶体体积分数以及共晶体中的Ｓｉ粒子的体积分数都较只有自然对流时高。     

圆柱绕流远场涡对的数值模拟

基于离散涡方法求得非定常、不稳定流场,数值模拟了三种不同时刻高雷诺数下圆柱绕流结构的发展,从流谱图、等涡量线图和涡谱图可以清晰地看出从近场的初生卡门涡街,过渡到远场的二次涡街的过程,计算结果发现：远场离散涡有形成二个涡的涡对及三个涡的涡对的趋势,计算结果说明了流体运动中涡对结构的本质：由于来流是均匀的,没有加入任何拔动,当流体流过钝体时产生具有剧烈分离的不稳定流动,因此在远场形成的二次涡对及卡门涡     

定向凝固制备多晶硅柱状晶的研究

为了控制定向凝固过程中柱状晶的稳定生长,结合真空定向凝固技术,在一定的工艺参数下,利用真空定向凝固设备成功制备出具有单向凝固组织的多晶硅材料,通过对制备的多晶硅锭从纵截面和不同位置横截面的微观组织进行研究,分析得出了定向凝固过程中多晶硅垂直于底部的柱状晶和大晶粒形成的最佳工艺参数,通过X射线衍射检测,显示晶体择优取向为<111>面,文章还利用晶粒淘汰机制和柱状晶合并机制合理解释柱状晶体长大过程.     

ZL101合金定向凝固固液界面温度场模拟及过冷度预测

在研究了一系列定向凝固温度分布的数学模型的基础上，以ZL101合金为研究对象，对前人所提出的固液界面温度场模型，进行了最小二乘优化，将其进行了数值模拟，并进一步推导了在不同温度下，距离状态点的过冷度表达式，通过此表达式可以预测各状态点的过冷度情况，并分析与过冷度相关的一些金属学参量。     

定向凝固固液界面温度场的探讨

针对定向疑固固液界面温度场方程T＝B1e^B2x B3r B4在运用过程中出现的初值问题，在深入探讨了参数Bi(i＝1，2，3，4)的物理意义后，引入控制条件，并采用先进的无约束最优化方法，解决了该问题．同时利用MATLAB强大的数值计算功能和可视化功能结合以上的讨论进行编程，有效地处理了实验结果，并得到了疑固参数Tc、V、G、R值．     

水平定向凝固法合成砷化镓多晶

采用水平定向凝固法合成砷化镓多晶,定向凝固炉分为3个温区,砷单质在低温区(约630℃)升华,通过中温区后在高温区(1 250~1 255℃)与镓逐渐化合为砷化镓多晶.石英变形、砷端杂质、多晶表面氧化以及多晶尾端富镓是合成砷化镓多晶过程中易出现的宏观缺陷.通过对原料配方设计、砷蒸气压控制以及炉子降温程序设计等进行优化,成功获得了完整性好且电学性能指标优异的砷化镓多晶.多晶的迁移率在4 800~5 400cm2/(V·s),载流子浓度为1015~1016 cm-3量级,完全满足砷化镓单晶制备要求.     

全流-双循环地热发电系统分析

采用全流-双循环地热发电系统对中低温地热水进行利用发电,并与闪蒸蒸汽系统进行比较.理论推导闪蒸蒸汽系统的最佳闪蒸温度,分析比较了全流 双循环系统中各部分的损失,进而提出了降低换热器端差,以减少损的措施.在既定的地热水参数条件下,根据系统模型对全流 双循环系统和闪蒸蒸汽系统进行热力计算.结果显示：全流-双循环系统的最大发电功率比闪蒸系统的最大发电功率高出12.7%; 全流-双循环系统的功率随着低温工质蒸发温度的升高而增大;闪蒸蒸汽系统的功率随着闪蒸压力的增大呈先上升后下降的趋势.     

双辊式薄带连铸二元合金流动与凝固的数值模拟

首次将双辊式薄带连铸二元合金流动与传热问题进行耦合计算，建立了对流、相变和变形的综合数学模型，开发了计算程序，列出了计算结果。对照实验测定的温度分布，本文结果比仅考虑传热的模拟结果具有较好的一致性。     

TbDyFe合金定向凝固过程中晶体的取向生长

利用自制的超高温度梯度定向凝固装置 ZMLMC,在不用籽晶的情况下 ,制备出了完全〈1 1 0〉取向的 7　 mm× 1 2 0　 mm的稀土超磁致伸缩棒材 ,并对定向凝固开始到晶体稳定生长全过程晶体生长的形貌进行了观察和分析 .结果表明 ,晶体的取向程度和其生长形貌有明显的对应关系 ;在温度梯度为 70 0　 K/cm,抽拉速率为 6～ 1 0　 μm/s的条件下 ,Tb0 .2 7Dy0 .73 Fe1.9合金棒材定向凝固长度达 1 2　 mm时 ,就可获得〈1 1 0〉取向的晶体 ,而该晶体达到稳定生长所需的棒材长度至少为 2 0　mm;所制棒材中〈1 1 0〉取向生长方向与其轴向间的偏差仅为 3°     

一种有效的方向图后处理方法

方向图获取是指纹识别系统中的关键环节．本文根据方向图中分块区域的平方梯度一致性，提出了去除方向图上背景／噪声区域，以及在此基础上对方向图进行平滑处理的方法．通过这种方法，可以使得方向图上准确地保留指纹图像有效区域的方向表示．实验结果证明了这种方向图后处理方法的有效性．     

平行磁场作用下的低雷诺数平板流研究

用直接数值模拟方法,对平行磁场作用下的不可压缩导电流体在两无限大平行平板内的流动特性进行了研究.磁场的取向可以是侧向的(与主流方向垂直),也可以是流向的(与主流方向平行),主要讨论了后一种情况.流向磁场的主要作用是增强流向上的脉动速度,而抑制侧向和法向的脉动速度及动量传输.当施加的流向磁场强度足够大时,流场从湍流转变为层流,而通过施加背景噪声或脉冲噪声的方法不能使流场重新转变为湍流.