喷嘴位置对方管挤压铝型材温度场影响的数值模拟研究

利用有限元耦合场数值模拟计算方法对喷雾冷却方管铝型材进行模拟,通过调整方管R角处喷嘴的喷射距离和喷射角度,研究了温度场的变化规律。分析结果对掌握方管铝型材的冷却规律、分析残余应力以及开发控制冷却技术具有实际指导意义。     

基于Fluent非稳态模型工作辊精细冷却参数研究

为了提高宽幅冷轧薄板板形尤其是边中复合浪等高次复杂浪形的控制能力,研究工作辊精细冷却喷射梁的结构参数及其安装尺寸对精细冷却效果的影响.采用流体建模软件ANSYS Fluent建立工作辊精细冷却的三维VOF非稳态模型,分析精细冷却喷嘴孔口特征比、喷嘴到工作辊距离和喷嘴之间的距离对工作辊冷却效果的影响.仿真结果表明:喷嘴孔口特征比较小时,射流轴线速度衰减慢;利用射流在特征衰减区的特性合理控制冷却喷射粱喷嘴与工作辊之间的距离可提高精细冷却效率;喷嘴间距适度减小可使控制区域的工作辊温度场冷却效果更均匀并提高精细冷却效率.     

基于Fluent的无缝钢管控制冷却喷嘴布置参数

为获得轴向均匀的温度场,利用Fluent有限元仿真软件,对无缝钢管控冷设备中喷嘴布置情况进行了三维建模及数值模拟,研究了喷嘴直径、喷嘴个数、喷嘴排数、喷嘴入口速度和入口方向等参数对钢管外壁冷却均匀性的影响.结果表明,喷嘴直径和布置情况、以及喷嘴入口方向对钢管外表面冷却均匀性影响较大;喷嘴入口速度仅影响冷却速率,对钢管外表面冷却均匀性影响不大.     

基于热-流体耦合理论对还原炉冷却模块温度场的研究

基于热-流体耦合理论, 采用流体分析软件STAR-CD对还原炉冷却模块进行了流场与温度场耦合数值分析,讨论了水垢厚度、水流速度、水管直径、水温及水管间距对温度场的影响.该模型不仅可以用于冷却模块的设计和耐火材料的选取,还可以用于分析判断冷却模块的损坏程度.     

按需有机气相喷印沉积成膜系统的设计

提出了一种按需有机气相喷印沉积成膜技术,以惰性气体为载气,携带高温有机蒸汽经由图形化喷嘴喷射,在基板上冷却沉积成形.以AlQ3为有机原料,使用单孔硅喷嘴研究了喷嘴直径、蒸发腔温度、基板温度、载气驱动压力、基板与喷嘴间距、电磁阀开启时间和基板扫描速度等控制参数对喷印图形尺寸的影响,同时进行了单孔喷嘴图形阵列沉积和阵列喷嘴的直接并行沉积实验.实验结果表明:该按需有机气相喷印沉积成膜系统可实现有机材料的精密图形化沉积.     

铝合金挤压型材淬火模拟研究及工艺参数的改进

为了解决"U"形铝合金型材在喷水淬火过程中因冷却速度不均匀而导致型材截面变形的问题,基于FLUENT和ANSYS-WORKBENCH软件平台,建立了"U"形挤压型材在喷水冷却过程的有限元模型.分析了3种不同喷嘴速度大小方案下型材淬火冷却过程的温度场、残余应力和变形等变化规律.结果表明:经工艺参数优化后,型材截面上不同部位喷嘴速度大小设计更合理,淬火冷却过程中型材的温度场和等效应力分布更均匀,最大等效应力最小,型材的变形最小.通过有限元分析能较好地改进型材淬火冷却过程中喷嘴速度大小及分布,为实际挤压生产过程提供指导.     

盒形件压铸模具冷却流道排布的研究

为了给盒形件压铸模具冷却流道的设计提供依据,提出了一种新的冷却流道排布的优化方法.采用有限元模拟对盒形件压铸模具的热平衡、温度场、热应力、热疲劳分布和铸件的凝固分数进行了分析,确定出了冷却流道传热系数和流体流速之间的关系,在模具冷却流道横向排布和纵向排布情况下,得到了模具热应力、热疲劳和铸件凝固分数随冷却流道排布间隔变化的规律.考虑到模具材料的屈服应力随温度变化的特点,提出了采用热应力影响因子来评估模具在热应力作用下的安全程度.研究结果表明,在满足生产效率的情况下,为保证工件能够达到一定的凝固分数,应尽可能地增大冷却流道的间距,以减小模具热应力,增加模具的热疲劳寿命.当冷却流道横向排布间距为25 mm时,模具只需6次循环即可达到热平衡,模具的热应力和热疲劳区域位于模具型腔下10mm以内的区域,并且热应力影响因子均小于0.5.     

无模拉伸温度场的实验研究

在自制的无模拉伸机上,研究了无模拉伸温度场的形态及其影响因素,分析了无模拉伸温度场的变化规律,提出以被拉伸线材的最高温度、内部与表面层的温差及变形区轴向温度梯度作为反映无模拉伸温度场形态的特征参数。实验和分析表明:加热线圈和冷却装置的移动速度的增大,使拉伸温度下降,变形区的轴向温度梯度减小。而变形程度的增大,加热线圈与冷却喷嘴间距的减小,使无模拉伸温度下降,增大变形区的轴向温度梯度。在高频感应加热条件下,导磁性材料的拉伸温度受加热线圈和冷却装置的移动速度影响小。     

等离子熔积成形过程的温度场有限元模拟

建立了等离子熔积成形过程移动热源和动质传热的三维有限元数学模型,进行了该过程温度场的模拟分析．模拟结果表明,等离子熔积成形的温度场具有时空交变与不均匀分布的特性,随着熔积层数的增加,零件温度均匀化程度提高,冷却速度下降;但随着冷却速度下降,易产生流淌,影响成形性．最后通过对温度场的实验测定,模拟结果与实验结果基本符合,证明了熔积成形模拟计算模型的合理性．     

组合式射流冲击冷却壁面稳态传热特性仿真分析

射流冲击是一种具有较高的局部换热效率的换热方式,具有重要的工程应用价值.以流体仿真软件Fluent为工具,设计了多个喷嘴组合式的射流冲击冷却模型,研究了组合式射流垂直和倾斜冲击壁面时的稳态传热过程,讨论了喷嘴倾角和间距对壁面传热特性的影响.发现随着斜喷嘴倾角增大,组合式射流的壁面平均努塞尔数先逐渐增大然后减小;组合式射流继承了单束直射流和斜射流的优点,在保证滞止区传热效率较高的同时,有效地提高了射流下游的传热效率并使壁温分布更加均匀;当斜喷嘴靠近直喷嘴时,组合式射流整体传热特性与单束斜射流相似;当沿横向和纵向增大斜喷嘴与直喷嘴间距时,壁面平均努塞尔数均增大.     

175F风冷柴油机喷油嘴热负荷的试验研究

通过在某型175F风冷柴油机上加装惯性增压管、改进冷却系统等措施,同时采用热电偶测量喷油嘴温度场的方法,对风冷柴油机喷油嘴热负荷进行试验研究.试验结果表明采取这些措施能降低喷油嘴热负荷;特别是同时加装惯性增压管和改进冷却系统,在115%负荷工况下喷油嘴高温区温度降低了29℃,其温度梯度、圆周温差也均有改善.     

大管径八流道螺旋喷嘴涡流管流动与传热数值模拟

为了探究大管径涡流管内流场分布规律和冷热分离机理,建立大管径八流道螺旋喷嘴涡流管三维模型,选取甲烷作为工质气体进行数值模拟,并对相关物理场进行重点分析。研究结果表明:涡流管内径向存在一环形区域,内外旋流气体在区域内相互剧烈作用,总压迅速减小,不可逆熵增大,能量快速传递,总温产生分离;同时,在一定入口总压、总温下,调节热端出口背压,涡流管存在最佳的制冷、制热温差以及最优的制冷、制热量,且同一冷流比下,工质气体的单位制冷量要优于单位制热量。     

喷嘴对锥形涡流管热分离影响研究

通过涡流管内部气体的流动分析,得到了喷嘴结构对涡流管热分离性能的影响关系,基于锥形涡流管进行了对比实验,实验验证了分析结果的正确性.实验结果表明:影响涡流管热分离性能的基本参数是喷嘴流道的总截面积,而非单个流道的截面积或流道个数.保持单个流道的截面积一定,当冷气流率较小时,流道个数越多对应制冷效应越大,而冷气流率较大时,结果相反.当冷气流率较小时,增加喷嘴流道的总截面积可获得更高的制冷效应,但制冷效率变化不大.分析表明:在本实验条件下当喷嘴流道总截面积与锥形涡流管截面积之比为0.153时,可同时获得较高的制冷效应和制冷效率.     

喷雾重叠率对带钢冷却效果的影响

本文建立了双喷嘴气雾冷却系统的物理和数学模型,在固定单个喷嘴流量、压力、雾化角和喷嘴喷射距离的条件下,利用FLUENT软件对喷雾重叠率分别为0、25%、50%和75%时,雾化场中液滴分布、液滴速度以及带钢表面温度分布、带钢冷却速度进行仿真计算。数值模拟结果表明,当喷雾重叠率为25%时,雾化场内液滴的位置分布、带钢表面液滴的速度分布以及带钢表面的温度分布最为均匀,带钢冷却效果最佳;但与其他喷雾系统的特性参数相比,喷雾重叠率对带钢的冷却速度影响不大。     

压力式螺旋型喷嘴降温特性实验研究

针对空冷机组在夏季高温天气不能满发的问题,采用喷雾增湿降低入口空气的干球温度.选用压力式螺旋型雾化喷嘴进行喷雾降温试验研究,包括喷嘴流量特性试验及不同喷嘴布置方式的喷雾降温试验.从试验数据得到喷嘴流量特性曲线,并且在对降温过程进行热湿交换分析的基础上拟合出以蒸发冷却为主要降温机理的降温效果关联式.通过比较喷嘴不同布置方式的降温效果,得出排间距为500mm的喷嘴布置方式降温效果略好于排间距为1 000mm的喷嘴布置方式.     

基于正交法扁双P型辐射管仿真模拟及结构优化

在扁形双P型辐射管的基础上,研究了扁双P型辐射管的中心管的等效半径、支管的等效半径、中心管和支管间距、管长等结构尺寸对辐射管性能的影响.通过建立正交试验方案对辐射管结构尺寸以及燃烧器喷口结构位置进行优化.结果表明,影响辐射管表面温差的最明显因素依次:中心管与支管的间距、中心管等效半径、管长和支管等效半径;影响辐射管辐射功率的明显因素依次:管长、中心管等效半径、中心管与支管的间距和支管的等效半径.上下空气喷口与左右空气喷口大小比例在7:3和9:1比较接近,辐射管的性能参数最好;左右空燃气喷口间距为50mm,上下空气喷口间距在60mm的情况下辐射管表面的温度不均匀系数最小,为0.058.     

Numerical simulation of temperature field in horizontal core-filling continuous casting for copper cladding aluminum rods

The steady-state temperature field of horizontal core-filling continuous casting (HCFC) for producing copper cladding aluminum rods was simulated by finite element method to investigate the effects of key processing parameters on the positions of solid-liquid interfaces (SLIs) of copper and aluminum. It is found that mandrel tube length and mean withdrawing speed have significant effects on the SLI positions of both copper and aluminum. Aluminum casting temperature (T_Al) (1003–1123 K) and secondary cooling water flux (600–900 L·h?1) have little effect on the SLI of copper but cause the SLI of aluminum to move 2–4 mm. When T_Al is in a range of 1043–1123 K, the liquid aluminum can fill continuously into the pre-solidified copper tube. Based on the numerical simulation, reasonable processing parameters were determined.