冷轧带钢连续退火模拟实验机的数学模型

为了提高连续退火模拟实验机的温度控制精度,基于传热学理论和快速自适应的控制思想,构建了连续退火模拟实验机过程控制的数学模型.该模型根据实验过程中采集的数据,实时修正退火过程的相关参数,在加热阶段和冷却阶段分别对加热电流和冷却气体流量等工艺参数进行调整和动态补偿,从而确保了退火过程温度的控制精度.实际应用结果表明,该数学模型温度控制精度达到±10℃,满足退火实验机温度过程控制要求.     

热轧带钢轧后冷却控制及其自学习方法

热轧带钢轧后冷却过程中卷取温度的控制精度是保证带钢表面质量和板形良好的一个关键因素,因此温度控制精度的核心是冷却过程控制模型的建立,同时新的数学模型应该具有自学习功能以提高控制精度.以此为出发点,建立了具有非线性结构特征的热轧带钢冷却过程控制的数学模型,并对新模型的自学习能力进行了研究,使该模型能够不断地修正其关键参数以提高温度控制精度,从而增强了模型的自适应性.通过对该冷却过程数学模型的现场实际应用,验证了该冷却数学模型的卷取温度控制能够达到较高的精度,为提高带钢产品质量奠定了基础.     

双相钢差厚板退火过程的温度场

为了获得性能可控的冷轧双相钢差厚板,需要了解其退火过程中的温度变化规律.采用ABAQUS有限元软件模拟双相钢差厚板在退火过程中不同厚度处的温度分布,结果发现,当差厚板不同区域有相同的冷却速度时,冷却速度越大,厚区与薄区对流换热系数之比越接近差厚比,从2.12变为2.03,且对流换热系数与冷却速度为线性关系;当差厚板不同区域的冷却强度相同时,随着冷速的增加,差厚板薄、厚区温差增大,从124℃升至141℃.随着差厚板斜率的增加,温度影响区长度增加.     

中厚板控制冷却系统中的实测温度处理方法

以中厚板轧后冷却过程控制系统的实测温度处理方法为研究对象,建立具有一定容错性的实测温度滤波处理方法,消除跟踪误差、测量误差等对模型计算精度的影响.在此基础上,利用最小二乘法对实测温度进行曲线拟合,控制模型以拟合结果作为衡量钢板纵向冷却均匀性判据,并进行相应的冷却规程设定和自学习计算.建立钢板纵向分样本控制的温度处理方法,利用线性插值计算获得钢板纵向各个样本的温度值,从而满足系统进行终冷温度和冷却速度高精度控制的需要.     

中厚板轧后冷却的过程控制

中厚板终轧后只能靠前馈模型控制钢板的冷却过程,普通的温度模型计算存在较大误差,针对这一问题,推导了中厚板控制冷却过程的差分模型·结合首钢中板厂控制冷却系统的改造,通过采用两次修正计算和自学习修正计算,从系统上保证了温度控制的精度·提出了热交换系数的计算方法·针对中厚板控制冷却特点,给出了层流冷却过程控制模型的自学习算法·通过采用自学习算法,进一步提高了模型的控制精度·控制冷却系统在首钢顺利投产,系统终冷温度控制合格率在96 5%以上·     

新型冷板对服务器CPU散热的研究及能耗分析

设计了一种新型服务器散热的冷却装置,以一台服务器CPU及机箱为研究对象,建立热分析数学模型.通过比较空气冷却与液体蒸发冷却的模拟散热效果,分析施行强制对流协同冷板蒸发冷却方案的可行性.实验验证了模拟的可行性,结果表明:强制对流蒸发冷却对服务器CPU及机箱散热效果明显,120 W高功耗下CPU的工作温度仍较为稳定,且机箱内的温度分布更为均匀.该方式不仅有利于单台服务器机箱的散热,并且在小型服务器工作站能耗分析中,相对风冷散热其空调机房能耗要减少40%左右.     

超高强度冷轧双相钢组织与性能

在Gleeble-3500热模拟试验机上进行冷轧超高强度双相钢的连续退火工艺研究,利用光学显微镜、扫描电镜、透射电镜和拉伸试验研究了连续退火过程中各个参数对1 000 MPa级冷轧双相钢组织性能的影响.结果表明:试验用钢在退火温度800℃下保温80 s,可以得到抗拉强度为1030MPa、延伸率为14%超高强双相钢;随着退火温度的升高,屈服强度和抗拉强度降低.当退火温度为830℃时,显微组织中粒状的非马氏体组织明显增多.过时效温度低于300℃时,屈服强度和抗拉强度变化不大;当过时效温度超过300℃时,抗拉强度急剧下降,屈服强度先降低后升高,在过时效温度为360℃时开始出现屈服平台.     

某乘用车制动盘冷却特性的研究

基于某SUV的整车环境,利用数值计算和热环境风洞(CWT)试验的方法,探索了重复制动工况下制动盘的温升和冷却过程,分析了制动盘冷却过程中的散热方式以及冷却特性.结果表明,计算流体力学(CFD)得到的温升和冷却特性曲线与试验结果的一致性较好;对流散热是影响制动盘冷却性能的主导因素;制动盘的温度随冷却时间呈指数关系下降,冷却系数随汽车来流速度呈幂律关系增长.     

基于反分析法的凝固过程中界面换热系数研究

以实验测得的温度为基础,结合数值模拟方法和优化方法的反分析方法计算求解了A356铝合金铸件冷却凝固过程中铸件与金属铸型间的界面换热系数,分析了铸件与铸型间界面换热系数随界面温度变化的关系.研究结果表明:界面换热系数在固相温度以上和545℃以下基本保持为一个常数,分别约为3 000 W.m-2.K-1和500 W.m-2.K-1;而液相温度在545~555℃间为突变的线性关系,并通过线性回归分析建立了近似的数学模型.应用反求得到的界面换热系数与界面温度的变化规律,结合数值模拟软件ProCAST计算得到铸型初始温度450℃时铸件的温度与实验测量温度吻合较好.验证了通过反分析方法求解的换热系数的有效性和正确性.     

中厚板热轧过程中的温度场模拟

针对中厚板轧制过程中温度场不易精确确定,普通温度计算模型计算误差较大或计算较为繁琐的问题,以传热学基本理论为基础,建立了热平衡方程,采用完全隐式差分法对首钢中厚板轧制及冷却过程中的板坯中心温度和表面温度变化进行了模拟.可以得到以下结论:①在轧制过程中,中厚板上表面温度急剧下降,道次间歇期间又有回升的趋势;在层冷过程中,板坯上表面温度迅速下降;②计算的板坯表面温度与实测的表面温度吻合较好,表明该模型可以用来模拟中厚板轧制过程中的温度变化.     

风冷式热泵机组结构优化设计及散热性能研究

基于ANSYS ICEM软件对风冷式热泵机组进行物理建模和网格划分,在常规工况下利用Fluent软件对运行机组进行温度场及速度场仿真模拟,分析其散热过程。针对夏季高温,风冷式热泵机组散热效率低下的问题,设计一种辅助散热系统并进行结构优化,通过水帘预冷与雾化喷淋装置强化换热过程,提高散热效率、减少散热死区,并通过实验测试不同辅助装置对机组散热性能的影响。研究结果表明,增加辅助散热系统可有效提高机组散热效率。相同的室外空气状态下,在机组的散热性能和蒸发效率方面,雾化喷淋装置相比水帘预冷装置更具优势。     

电动汽车动力电池组液冷散热优化

电动汽车动力电池在充放电过程中快速产生大量的热量,开展高效散热设计有利于提升电池组工作效率及其安全性。采用冷板和电池组相结合的方式进行电池组液冷散热设计,以50℃作为临界最高温度进行研究,结果表明冷板与电池组采用侧面侧方布置时电池表面平均温度最低,温度均匀性较好。满足散热设计对应的相间侧向所需质量流量最小且为0.05 kg/s,而相间上向模型的压降最小。因此,电池组散热设计时可优先选择电池单体与冷板相间布置的结构。     

含相变内热源的带钢层冷温度建模及自适应

研究分析带钢在层流冷却过程中的传热,采用厚度方向的有限元差分温度模型,替换原温度设定系统中计算误差较大的指数模型．同时,采用可加性法则建立空冷区和水冷区相变率和潜热计算模型,构建了以相变潜热为内热源的层流冷却厚度分布温度模型．在高精度的新温度设定系统基础上,将神经元网络引入现场自适应系统,根据现场数据采集系统的实测数据对模型中的换热系数进行在线参数调整．结果表明,改造后的层冷温度设定系统比原系统精度高,在变钢种变规格轧制时误差波动小．     

大功率半导体发光二极管液冷板散热性能分析

液冷板体积小,散热效果明显,被广泛应用于密集电子器件的散热。为研究液冷板内部的流动与传热过程,实现高效散热,利用计算流体力学(computational fluid dynamics, CFD)方法对液冷板进行热固耦合三维数值模拟,对比分析了水、乙二醇、酒精及甘油4种常见的不同类型冷却液在冷板内的流动规律与换热特性,研究了冷却液入口流速对综合散热性能的影响,并通过理论计算的方法加以验证。结果表明：设计的液冷板具有较好的流动和换热性能,4种冷却介质的综合散热效果均随入口流速增加而得到不同程度改善,最佳入口工况流速为2.5 m/s。以发光二极管芯片结温为散热性能指标,发现水的散热效果最佳,基板表面温度分布较为均匀。     

喷雾冷却高热流密度散热传热特性研究

 针对喷雾冷却的高热流散热方式,设计和构建封闭循环实验装置。通过热电偶计算得到发热面的热流密度。通过激光多普勒测速仪(PDA)测量喷嘴的液雾分布、粒径和尺寸。基于气泡动力学与传热学,建立喷雾冷传热特性的理论模型。数值模拟的计算结果显示出喷雾高度对喷雾冷却曲线的影响：随着喷雾高度的增大,喷雾冷却的换热能力升高,与实验结果的变化趋势相同。同样采用数值的方法,给出不同喷雾张角、不同喷雾压力和不同喷雾高度下的换热系数,对喷雾冷却的传热特性进行分析。研究表明,两相区内的喷雾冷却换热能力得到了显著的增强,喷雾冷却存在最佳喷雾高度。     

电子设备用新一代冷却技术

本文提出的以吸收式致冷机替代传统的冷却系统，利用电子管的热耗作为吸收式制冷机的动力源来驱动制冷机，将热能转为冷量．该系统既保证电子管在允许工作温度范围内工作，又可获得冷量来调节室内温度和冷却电子设备中其它发热元、器件．试验表明：电子管与制冷机系统可在相匹配的条件下工作，热利用率可达40％．该系统是待发展的大功率电子管冷却系统。     

考虑接触面局部散热的湿式离合器摩擦片滑摩温升特性

湿式离合器摩擦元件摩擦温升状态与车辆性能息息相关.首先考虑沟槽冷却、接触面局部散热和摩擦因数实时变化,引入了副间等效对流换热系数和等效增益系数,优化了温度场数值模型.通过有限差分法进行求解,并试验验证了有效性,比原模型具有更高的准确性.在滑摩稳定期,应用滑摩温度场优化模型分析了转速、油压对温度场的影响规律.用试验方法研究了润滑流量对滑摩温升特性的影响规律,并测得了变形失效过程的温升特性变化.      

基于 AMESim 的动力电池组并联回路水冷系统研究

针对现有风冷系统和串联回路水冷系统在降低电池组最高温度和减小单体电池间最大温差不足的问题, 提出了一种并联回路形式的水冷系统。 在分析锂离子电池生热机理的基础上, 建立电池的温度模型, 并在 AMESim(Advanced Modeling Environment for Performing Simulation)软件中搭建并联回路的电池组水冷系统, 同时 通过仿真实验与串联回路水冷系统进行散热性能对比。 其结果表明, 联回路形式的水冷系统散热效果更好, 在 维持电池组最高温度的基础上, 有效减小了单体电池间的温差, 并为进一步研究并联回路水冷系统的控制算法 打下基础。     

电弧增材熔池流动特性及稳定性数值模拟

为探究熔池热状态及流动特征对熔池尺寸及其稳定性的影响,本文利用FLUENT软件及二次开发建立电弧增材熔池三维数值模型。数值结果表明了电弧增材是一个快热急冷的熔池非平衡凝固过程,电弧力及马兰戈尼效应对熔池流动影响较大,且熔池内部流态以环流为主。综合分析了热输入及热耗散对熔池局域温度场及流场的影响,熔池热状态通过影响熔体粘度、各驱动力而改变熔池流态及流速,而熔池流动则影响熔池边界及热对流,因此二者的综合作用决定了熔池几何。而层间冷却能够改善沉积时熔池热耗散条件,减小热积累的影响,但会降低成形效率。