边界元方法建立高炉炉缸炉底侵蚀模型

采用边界元方法建立了某大型高炉炉缸炉底侵蚀判定的数学模型,该模型用于推定高炉炉底１１５０℃等温线的位置和形状,以了解和分析炉缸炉底的破损情况,结果表明,边界元方法在近似单一介质热传导问题所中建立的数学模型用来预测高炉炉缸炉侵蚀状况,有省时,精度可控的优点。     

基于边界元法的高炉炉底炉缸侵蚀模型

通过边界元法建立了高炉炉底炉缸传热数学模型．采用基尔霍夫变换把非线性问题转化为线性问题，解决了利用边界元法建立高炉炉底炉缸侵蚀模型把导热系数看成常数而造成计算精度下降的问题．求解控制高炉炉底炉缸传热过程的热传导方程，再通过正交试验的方法确定满足实测边界温度分布的侵蚀边界．该模型可在线预测高炉炉底炉缸1150℃等温线的位置和形状，以了解和分析炉底炉缸的破损情况．结果表明，监测点热电偶温度值和模型计算值吻合较好．     

高炉炉缸炉底侵蚀判断模型

基于对炉缸炉底衬砖破损机理的分析，采用有限元法建立了炉缸炉底侵蚀判断数学模型。该模型用于推定炉缸炉底的１１５０℃等温线（侵蚀参考线），并结合知识库中的操作知识对护炉操作进行指导，以维护合理的操作炉型。     

高炉炉缸内衬侵蚀边界研究

为了探究高炉炉缸的内衬侵蚀状态及侵蚀边界的形成规律,通过对炉缸内衬的传热特性分析,提出计算内衬侵蚀边界的移动边界搜索方法,并分析该方法的原理和求解过程,结合实例验证移动边界法的可行性。从冷却壁安全热负荷和内衬应力强度角度确定炉缸内衬安全厚度计算式。采用该方法对炉缸内衬的侵蚀边界进行计算,可综合评估炉缸的安全风险。     

基于边界移动法的高炉炉缸侵蚀监测模型

基于预埋在高炉炉缸内热电偶反馈的温度数据,联合数值传热计算和最优化理论的梯度下降法寻找最优化的边界移动步长因子,建立了高炉炉缸侵蚀监测模型.应用建立的模型可有效求解未知边界的传热反问题.将热电偶反馈的监测数据作为输入数据,应用建立的炉缸侵蚀监测模型对其进行未知边界问题反演求解,计算得到了炉缸内衬侵蚀形貌和残厚.把已知炉缸侵蚀形貌和相应的热电偶测温数据的高炉炉缸作为校验模型样本,模型预测与样本的侵蚀形貌对比表明其相对误差平均值为3.6%,确认了炉缸侵蚀监测模型的可靠性.     

高炉炉缸炉底侵蚀预测数值模拟

基于3 200m3高炉炉缸炉底设计及生产过程中侵蚀的实际情况,利用ANSYS软件,从传热学的角度出发,建立了高炉炉缸炉底侵蚀二维物理模型,通过数值模拟的方法,研究该高炉从开炉初期、中期、中后期、后期高炉炉缸炉底温度场分布.模拟计算表明,1 150℃侵蚀线位于铁口下方区域和炉缸炉底交界处,但无明显“象脚状”侵蚀.对比高炉不同服役时期温度场和1 150℃侵蚀线分布,分析导致其变化的原因,同时对影响高炉炉缸内衬温度的若干因素进行探讨.     

传热边界逆解在高炉炉缸侵蚀诊断中的应用

根据复杂结构传热问题中的待定边界逆解原理,针对高炉炉缸测温点较少或无测温点的情况,按照轴对称稳态传热方程,以实测温度和冷却壁热流量为侵蚀边界核定条件,构造了一种正解计算—核定—修改边界—再正解计算核定的逐次逼近的炉缸内衬侵蚀边界数值计算方法.该方法用最危险原则判断同一轴截面内衬侵蚀形貌的不惟一性和不适定性,其诊断结果与后期高炉大修破损调查结果一致.这种方法可应用于同类高炉的炉缸内衬侵蚀诊断.     

二维各向异性功能梯度材料热传导的边界元分析

为分析各向异性功能梯度材料的热传导问题,热传导系数采用指数模型,利用二维傅里叶积分变换和脉冲函数,得到了各向异性功能梯度材料的热传导问题基本解;利用基本解和边界条件,推导出了热传导问题的边界积分方程;将边界积分方程离散得到了边界元公式,进一步给出了内点和边界点上的温度和热流计算公式。最后利用常边界单元方法给出了正方形模型算例,说明了各向异性功能梯度材料具有缓解热应力和耐高温的特点。文中所得基本解可以为采用边界元法研究高温下各向异性功能梯度材料的力学性能提供理论上的支持。     

双层红外CAT问题的边界元解法

红外ＣＡＴ即红外计算机辅助透视,是红外测试技术同热传导反问题相结合的高新技术。采用边界元法推导出双层二维热传导反问题的通用算法,完成了热传导反问题的唯一性证明;通过数值模拟实验,对该算法进行了验证。     

高炉炉缸炉底温度场和应力场模拟分析

为进一步研究高炉炉缸炉底在生产过程中的侵蚀成因,对某企业2 580 m3高炉建立二维传热模型,运用软件求解得到该高炉开炉初期和炉役末期的炉缸炉底温度场分布;对侧壁碳砖进行温度场求解并与应力场耦合得到其径向热应力分布。结果表明,该企业高炉"陶瓷杯+微孔炭砖"型复合炉缸炉底结构设计合理,死铁层的长期热应力作用导致侧壁炭砖发生崩角并加速形成环裂,是炉缸破损的主要原因之一。     

特解边界元法解线性与非线性热传导问题

本文提出了求解线性、非线性热传导问题的特解边界元法,对于非线性热传导问题还采用了基尔霍夫变换解法,这种方法可消除与内热源及非线性项目有关的区域积分,进一步发挥边界元法的特长,并具有精度高、计算时间短等优点.     

二维热传导方程的Dirichlet初边值问题的Galerkin边界元计算方法

对二维热传导方程的Dirichlet初边值问题,采用带时间变量的基本解,利用基于单层位势的间接边界积分方程及其等价的Galerkin变分形式求解,该方法涉及到与时空相关的四重积分的计算.在采用常单元离散的情况下,推导了具体实施数值计算所需的积分公式,完成了数值算例,验证了该方法的有效性和可行性.     

有害元素对高炉炉缸侧壁碳砖的侵蚀

对湘钢2号高炉炉缸七个有代表部位的样品进行扫描电镜、能量色散谱、X射线衍射和原子吸收光谱分析,研究有害元素对高炉炉缸侧壁碳砖的侵蚀以及粉化断裂机理.结果表明,高炉炉缸不同部位的碳砖侵蚀机理不同.第一层以有害元素在碳素熔损反应中的催化作用及生成白榴石为主;上部碳砖侵蚀以K渗透到砖缝中,改变砖质为主;风口以Zn侵蚀为主;铁口K含量较多,另有Pb富集.同种有害元素在不同部位侵蚀碳砖的机理有所不同.K元素在最上部以催化作用为主,在下部以渗透到碳砖内部使碳砖改性为主;Zn在风口碳砖有明显的结晶,在炉缸炉底上部含有大量的Zn并没有结晶,而是附着在砖表面上部.     

正弦电磁场的耦合边界元方法

在电磁学及电机工程中，常遇到正弦场，本文用耦合边界元法对其求解，按本文方法，可以避免复杂的基本解，由于对实部与虚部耦合求解而简化了计算。给出的算例表明方法可靠。     

用边界元分析功能梯度材料的稳态热传导

假设材料梯度参数热传导率以指数形式变化,应用Green函数导出了功能梯度材料稳态热传导问题的边界积分方程,提出用均匀材料的Green函数及与材料梯度参数有关的项共同表达梯度材料的Green函数。以某梯度材料转子为例,用边界元法对其进行了稳态热传导分析,并通过与有限元方法所得分析结果进行对比验证此方法的正确性。     

正交各向异性板动力问题的边界元方法

根据几种正交各向异性板的近似基本解方法。特别是Tchebychev多项式逼近。由于近似基本解在边界上发散,必须将区域扩大。本文给出在m阶逼近时相对扩大量一个上限△_0=125/(64m~2-125)证明由区域扩大引起的误差为O(h 1/2)为了更好地逼近,每边上单元数在(2m)/3至m个之间为好。     

推力轴承的边界元分析

目前边界元法还很少用润滑问题的研究，原因在于雷诺方程的基本解很难求得。本通拟合推力轴承的油膜厚度，将雷诺方程转化为拉普拉斯方程的形式，用边界元法很快就得到了推力轴承的压力分布，计算结果表明，该方法的计算精度在实际工程中是能够被接受的。     

使用反问题和遗传算法监测高炉炉底热侵蚀

把确定高炉炉缸炉底热侵蚀边界归结为稳态热传导方程的反问题,并转化为极小化在若干测温点处由设定侵蚀边界对应的偏微分方程边值问题求得的温度与实测温度之间误差的优化问题.使用经代数交叉、动态变异改进的实数编码的遗传算法,成功实现优化计算.采用模拟数据与真实数据进行的数值试验均表明:计算结果精确可靠,抗干扰性强.