板坯电磁制动器的设计

阐述了电磁制动的原理,设计了电磁制动的基本结构,冷却系统以及装配方案.改进了线圈的结构设计,增强了电磁制动效果和节约了电能的消耗.对板坯电磁制动与冶金效果的关系进行了研究.结果表明,在恒稳电磁场作用下,钢液内形成的与钢液流动相反的电磁力可有效地控制钢液流动,稳定液面波动,有利于夹杂物的去除,减少气隙,改善板坯钢材的结晶组织的形成,提高板坯的质量.     

板坯结晶器全幅一段和二段电磁制动的数值模拟

利用电磁流体力学(MHD)的基本理论,给出了板坯结晶器内电磁制动的数学模型,并利用CFX软件进行了数值模拟·结果表明,全幅一段电磁制动和全幅二段电磁制动均能有效改变结晶器内的钢液流场的分布,使板坯下部呈现活塞流;后者使板坯上回流区基本消失,弯月面较前者明显稳定;与钢液流动速度相反的电磁力是电磁制动的直接原因;全幅一段电磁制动和全幅二段电磁制动有利于钢液内部非金属夹杂物的上浮,且后者效果更佳·     

基于亥姆霍兹线圈电磁制动装置的结晶器内冶金行为研究

为解决连铸过程中钢液在结晶器内不合理的自由液面流速所导致的板坯表面缺陷问题,根据现有电磁制动装置特点,提出一种新型的基于亥姆霍兹线圈的电磁制动装置,建立了板坯结晶器三维数学模型,研究了磁感应强度对结晶器内流场和温度场的影响以及拉坯速度与电磁制动效率之间的关系。结果表明,亥姆霍兹线圈能在覆盖区域形成均匀稳定的磁场,有效抑制射流冲击深度,降低钢液自由液面流速并使其控制在合理范围。同时,磁场的存在消除了结晶器下回流低温区,使得结晶器内温度分布更均匀。数值模拟结果所表征的冶金效果符合电磁制动装置的设计意图,能达到实时控制结晶器自由液面流速的效果。     

电磁制动对CSP结晶器内流动和传热的影响

采用数值模拟方法,通过计算1 500 mm×90 mm CSP漏斗型结晶器内磁场、流场和温度场分布,研究了CSP漏斗型结晶器采用不同浸入式水口条件下电磁制动对钢液流动和传热行为的影响.研究结果表明,施加电磁制动后,采用牛鼻子水口的结晶器内流股冲击深度变小,自由液面最大速度从0.231 m/s降至0.067 m/s;采用双侧孔水口的结晶器内钢液主流股向上弯曲的趋势消失,流股对结晶器窄侧壁的冲击强度减弱,结晶器上部回流钢液速度减小,自由液面最大速度从0.798 m/s降到0.140 m/s.综合比较采用两种水口时电磁制动对钢液流动和传热行为的影响,采用双侧孔水口时制动效果较好,有利于提高铸坯质量.     

CSP薄板坯连铸结晶器电磁制动对流场和温度场的影响

旨在考察电磁制动对薄板坯连铸结晶器内钢液流动及传热的影响效果,从而为CSP薄板坯连铸生产实践提供理论参考。根据国内某钢厂CSP薄板坯连铸漏斗形结晶器、水口结构参数,首先建立了描述结晶器内钢液流动和传热的三维数学模型,应用CFD软件对结晶器内钢液的流场和温度场、凝固现象进行耦合计算和分析。再耦合经实测数据验证由ANSYS模拟得出的电磁场,计算和分析电磁制动下结晶器内钢液各种现象的变化。结果表明:电磁制动的应用,使结晶器钢液面上的速度降低,由无电磁时的0.13 m/s降到0.10 m/s,降幅在23%左右;使向下的流股冲击深度降低;使结晶器钢液面上温度升高5℃左右,有利于保护渣的熔化。     

全幅一段电磁制动与立式电磁制动技术模拟研究

以ANSYS14.5和FLUNET6.3为计算平台,针对全幅一段电磁制动技术和立式电磁制动技术,模拟计算了电磁制动过程结晶器内磁感应强度和流场分布.计算结果表明:全幅一段电磁制动和立式电磁制动技术在钢液中可以产生恒定有效磁场,磁感应强度主要集中于磁极覆盖区域,能够对钢液主射流起到控制作用,促进非金属夹杂物和气泡的上浮分离从而提高铸坯的纯净度;立式电磁制动能够更好地控制钢液主射流冲击铸坯窄面后的上升流,更加有效地稳定自由液面波动,克服了全幅一段电磁制动对上升流控制不力的缺点;全幅一段电磁制动对下降流控制稍好,但从整体制动效果上看,立式电磁制动技术更好,具有较全面并且良好的冶金效果.     

湍流模型对结晶器内流场数值模拟结果的影响

以Fluent 6.3为计算平台,采用数值模拟的方法研究了5种常用湍流模型对电磁制动下连铸板坯结晶器内钢液流动计算结果的影响,并与水模型和实测结果进行了对比.结果表明:标准κ-ε和低雷诺数κ-ε模型的计算结果与实际流场较为接近,而重整化群κ-ε和剪切应力输运κ-ω模型与实际流场相差较远.不同湍流模型计算得到的弯月面形状...     

新型电磁制动漏斗形结晶器内复杂行为的数值模拟

针对漏斗形结晶器的不规则外形开发了新型电磁制动装置,建立了三维物理模型和数学模型.分别借助ANSYS模拟了电磁场,FLUENT模拟了钢液湍流、传热以及凝固.磁场计算结果通过线性插值导入流场,采用等效比热容法处理潜热.钢液拉坯速度为5.5 m/min,水口浸入深度为300 mm.研究了新型电磁制动装置相对结晶器的位置高度和磁动势对钢液流场、温度场及凝壳的影响.结果显示,新型电磁制动装置上表面距离自由液面为250 mm时的制动效果要好于300 mm的情况.对于所选取的流场参数而言,磁动势为8 kA.n即可,磁动势过大会消耗更多的电能,造成不必要的浪费.     

二冷区辊式电磁搅拌的模拟研究

利用ANSYS和CFX商业软件,对304不锈钢板坯连铸二冷区辊式电磁搅拌进行了模拟研究。结果表明,单向流动型搅拌时,板坯中心点磁感应强度最大,且频率每增加1 Hz,磁感应强度减小约2.92 m T;对于相向流动型搅拌,板坯断面中心线两端磁感应强度较大,中心点处最小;频率增加,板坯断面中心线上电磁力增大,且从3 Hz增加到7 Hz时,改变频率对电磁力的影响逐渐减弱;单向流动型搅拌时,板坯宽面中心截面形成两个对称分布的漩涡流场,对于板坯中心附近钢液,频率从3 Hz增加到7 Hz,流速增大约150 mm·s-1,坯壳厚度从30mm增加到50 mm,流速减小约60 mm·s~(-1);相向流动型搅拌时,板坯宽面中心截面形成四个漩涡流场,搅拌区域较小,强度较弱,对于板坯长度方向1/4附近钢液,频率从3 Hz增加到7 Hz,流速增大约180 mm·s-1;坯壳厚度从30 mm增加到50 mm,流速减小约70 mm·s~(-1)。     

电磁制动下板坯连铸结晶器内金属流场三维模拟的基本流态与主流场分析

在物理模拟实验的基础上, 采用基于标准k-ε 湍流模型的三维稳态流动与磁场耦合模型, 对电磁制动(electromagnetic braking, EMBr)条件下板坯连铸结晶器中的金属流场进行数值模拟, 研究了磁场强度及其分布对结晶器内金属流动的影响, 并与物理模拟结果进行了对比, 进一步揭示了在物理模拟中受传感器数量等限制所无法观察到的一些细微现象或局部流态及流动行为. 结果表明, 在流动控制结晶器(flow control mold, FC Mold) 电磁制动方式下,结晶器内流场具有复杂的三维特性. 此时必须注意结晶器液面流速过慢所导致的表面夹杂、横裂等问题. 合适、有效的电磁制动也应与连铸工艺相匹配.     

轮毂电机嵌入式电磁驻车制动设计与仿真

根据电磁理论和电磁制动器的工作原理,设计了一种能耗低、嵌入式轮毂电机内部的电磁断电制动新型结构,并且提出了分析计算方法。对电磁制动器进行了磁路分析,建立了数学模型。通过Ansoft软件建立了三维有限元模型,对电磁制动器的电磁性能和工作特性进行分析,并对电磁制动器工作过程进行动态仿真研究。分析了电磁制动器内部复杂的磁场强度分布和电密分布等,得到了激励绕组电流、电磁力与工作气隙以及衔铁位移等变化曲线。电磁吸力的实验结果与仿真计算结果一致,表明电磁有限元方法分析电磁制动器的电磁性能是准确可靠的,能满足电动代步车驻车制动系统的灵敏性、可靠性和特殊要求。     

方坯结晶器电磁制动的数值模拟

利用磁矢位积分方程和电磁流体力学(ＭＨＤ)的基本理论,给出了方坯结晶器内电磁制动的数学模型·磁场、流场和温度场的数值模拟表明,条形磁铁能形成均匀的磁场;与钢液流场速度方向相反的电磁力是电磁制动的直接原因;电磁力能有效地改变方坯结品器内的流场和温度场的分布,造成制动区域的下部呈现活塞流状态,并降低了结晶器内高温钢液区域的温度梯度·     

轮毂电机嵌入式电磁离合器优化与动态分析

为了实现微型电动车轮毂电机设计小尺度化提高驻车制动灵敏性提出了一种嵌入式电磁离合器失电制动的新结构并进行了优化和动态分析。基于遗传算法对该电磁离合器结构参数、电磁吸力进行了优化分析优化得到的吸力比优化前的吸力增加了27.6 N;基于有限元方法对该电磁离合器的磁场分布、电流和电磁吸力、衔铁位移随时间变化等动态特性进行了精确计算分析。结果表明采用轮毂电机嵌入式电磁离合器的电磁吸力和动态响应时间能够满足微型电动车驻车制动要求。     

钻机绞车电磁制动保护器的研究与试验

深井钻机在下钻或下套管作业中,绞车电磁制动一旦失灵可能造成严重事故。本文分析了原因,提出二级保护的方案,设计了工作程序流程图及逻辑电路。现场试验证明,电磁制动的可靠性大大提高。     

能流波动规律对电空制动电磁阀性能的影响

列车电空制动电磁阀的动态性能直接决定列车行车安全.基于电磁阀作用过程电磁场能流波动的规律以及对电磁阀动态特性影响分析研究,从提高其工作的灵敏度、稳定性和可靠性入手,通过调整电磁阀衔铁间隙、线圈匝数和弹簧预紧力等主要结构参数,控制电磁阀动态电磁场变化范围及优化性能参数,减少了电磁场能量输出,减缓了电磁阀工作温度的上升速度.     

汽车刹车盘热力学模拟分析

当前民众对汽车安全性的要求逐渐上升。为加强对汽车刹车盘热力学研究,提高汽车驾乘人员的安全,对汽车刹车盘热力学模型展开较为详细的分析:首先,建立了摩擦模型;然后,根据该模型计算得到需要的参数;最后,对所建热力学模型进行了分析,并对比分析了有无沟槽以及风道厚度2个因素对刹车盘热力学性能的影响。     

电动汽车新型线控制动单元及其控制系统

针对电动汽车全电驱动特性,为提高其制动性能,设计了一种基于电磁直线执行器的全新线控制动单元——直驱电液制动单元.介绍了该制动单元的结构和原理,以某型制动器为基础,完成了样件改装和试制工作,并基于TMS320F2812数字信号处理器建立了制动单元控制和驱动系统,同时设计了双闭环抗干扰控制算法调控其制动力.试验结果表明,直驱电液制动单元响应迅速,能够准确调控制动力,具有良好的应用前景.     

用于制动器的电磁体非轴对称结构设计

为了实现电磁体摩擦表面均匀磨损和减小旋转趋势,基于制动器制动机理,分析了电磁体制动时的工作姿态及其表面磨损的情况,提出了非轴对称的电磁吸力要求．采用磁路开槽的方法,理论计算并设计了非对称磁路．同时利用电磁场分析软件Maxwell-3D进行了仿真计算得到了最佳的非轴对称结构,并将对称结构与自制非对称结构的电磁体作耐久性磨损试验对比,结果表明非对称结构电磁体摩擦表面的均匀磨损性明显优于对称结构的电磁体,从而提高了制动器的寿命和可靠性．