糊状区内浮力驱动对流与流道形成机构的研究

对定向凝固铸锭糊状区内对流及斑点偏析形成机理进行实验研究。使用立体显微镜、深孔光纤投影仪及宏观分析方法对盐系和铅锡系内对流流道进行了观察、摄影与摄像。研究表明，（１）局部流道起源于凝固前沿区，形成时突然喷出，在２０～３０s内即发展成环形峰出口；（２）形成流道的重要条件是糊状区与液相区内部温差较小，糊状区高度较稳定，在模拟铸锭内已通过控制这些参数消除了局部流道。     

矩形通道内置加热板混合对流的实验研究

通过实验研究了中心截面带有加热平板的水平和倾斜矩形通道入口段的混合对流换热,该矩形通道和加热平板均采用高热导率材料制作,矩形通道外壁面绝热.实验过程中Re从334变化到1 911,管道倾角从-60°增加到60°.实验数据处理时采用壁面均匀恒定热流边界条件,处理结果与相关文献吻合较好.通过实验得到了管内平均Nusselt数和压力损失的分布.实验结果表明:换热系数是充分发展层流混合对流的2到3倍;当Re增加时,管内换热系数增加,压损随之增大;当Re较小时,换热系数和压损均随倾角的增大显著增大;当Re约增加到1 800时,角度变化对换热系数和压损的影响很小.     

对流槽模拟对流边界层实验研究

叙述了利用对流槽（长＊宽＊高为２００ｃｍ＊４０ｃｍ＊４５ｃｍ）模拟对边界层（ＣＢＬ）的温度场结构特征的实验研究了工作,包括平均温度、垂直热通量、温度脉动、温度谱等,以及混合层顶部夹卷特征,模拟实验结果表明,对流槽能很好地模拟对流边界层发展过程中边界层结构特征和湍流特征,并且细致观测到混合层顶部夹卷过程,为揭示卷机制提供实验依据。     

温盐双扩散系统非线性周期对流稳定性分析

提出一种研究流层中温盐对流的稳定性的方法。计算简单,且可应用于更广泛的一类系统。     

对流占优对流扩散方程的间断有限元(DG)解法

对于对流占优的对流扩散方程,采用一种间断有限元(DG)方法进行了数值求解.采用了一种p-谱系基函数,研究了L2模误差的数值行为.     

带交叉肋方形截面通道内强制对流换热的实验研究

在雷诺数为 5 0 0 0～ 4 0 0 0 0的范围内 ,对以不同角度 (45°、6 0°、75°)布置的、具有不同高度 (4mm、5mm)的交叉肋条的方形截面通道内的强制对流换热进行了实验研究 .实验结果表明 :对交叉布置的肋条 ,其角度越大 ,高度越高 ,对流换热增强得越明显 ,但同时阻力也大为增加 ;与平行布置的肋条相比 ,交叉布置的肋条虽能使对流换热有所增强 ,但阻力增加的程度大于换热的增加 .就换热与阻力的总体效果来说 ,在雷诺数较低时 ,交叉肋条有一定的优越性 ,但在高雷诺数下 ,交叉布置的肋条相对于平行布置的肋条并无优势     

双扩散对流与成矿元素富集的机制

分析了沉积盆地热液改造矿床的成矿特点,认为呈分散状态存在的成矿元素从矿源层到赋矿层的漫长时期内,至少发生过一次富集过程.驱动成矿流体运移的驱动力,除了重力驱动、压力驱动外,还可能存在双扩散对流驱动模式.其次利用双扩散对流方程建立了在双扩散对流驱动下成矿流体富集机制的数学模型,并在此模型的基础上,取不同Rayleigh-Darcy数Ra对成矿元素的富集范围进行了数值模拟.数值模拟显示对不同的Ra取值,在沉积盆地基底隆起的上方或隆起的斜坡部位,均发生了富集作用.模拟证实若隆起部位存在断裂,同时有盆地流体流向此隆起和断裂区域,那么双扩散对流系统更有利于成矿元素的富集.     

强迫对流传热实验的数据处理方法研究

为解决强迫对流传热实验的数据处理工作量大的问题,文中利用Excel软件的计算功能,提出最小二乘法、函数法、直线拟合法和指数曲线拟合法共4种实验数据处理方法。并以确定横掠单管强迫对流表面传热准则关联式为例,对4种方法的可行性进行了验证。研究表明4种方法计算结果完全一致,计算精度高,计算工作量小,具有很好的工程应用价值。     

非稳态对流占优的对流-扩散问题的数值分析

由于边界层的存在,为数值求解非稳态对流占优的对流－扩散问题带来了困难,当用中心差分或标准有限元方法求解这类问题时,除非剖分足够细,否则就会出现非物理的震荡,使得数值解失真,而在高维问题时,常使得工作量大得不可接受,故使用ｐ－ｖｅｒｓｉｏｎ（多项式空间）加一指数函数的方法来求解非稳态对流占优的对流－扩散问题,除了理论分析外,并作了数值试验,得到了较满意的结果。     

轴对称凝固锭中通道偏析的形成与防止

用　Ｐｂ－５％Ｓｎ合金在垂直轴对称凝固的　φ７０　ｍｍ×１２０ｍｍ圆柱锭上模　　拟了大型钢锭中Ａ偏析的形成，研究了Ａ偏析形成的临界导热条件。采用倾　　角低速旋转法对轴对称凝固条件下通道偏析的防止作了初步尝试。结果表　　明：通道偏析的形成条件是径向温度梯度大于７．５×１０－２°Ｃ／ｍｍ；凝固速度　　小于临界凝固速度，临界凝固速度随着温度梯度的降低而降低。倾角低速旋　　转可以有效地防止通道偏析的形成。当铸锭沿轴线倾斜２２°时，相对于绕垂直　　轴旋转，防止偏析所需的转速可降低８０％．     

糊状区结构与通道偏析的形成机理

用Ｐｂ－５％Ｓｎ合金在φ７００ｍｍ＊１２０ｍｍ的圆柱锭上模拟大型钢锭中经常出现的通道偏件。根据糊状区特征结构分析流动稳定性，研究通道偏析的形成机理。     

多孔介质对太阳池热盐扩散影响实验研究

研究在太阳池底部增设多孔介质水层对太阳池热盐扩散的影响及对水体的传热特性和温度分布的影响.实验结果表明,多孔介质水层可以起到隔热保温作用.测量了石子水层和炉渣水层的热扩散率和导热系数,验证了炉渣水层的隔热保温性比纯水强;通过观测有多孔介质层与无多孔介质层以及不同材质、不同尺寸多孔介质等情况下的盐扩散规律,发现多孔介质层明显抑制了盐的扩散,有利于盐梯度的保持.     

矿井封闭火区内气体运移规律

根据气体传质理论，煤矿井下火区封闭后，火区内生O2和有害气体运移平衡系统破坏，造成封闭火区内的O2浓度减少和CO等有害气体的积聚。当火区内化学反应达到平衡后，封闭火区内有害气体浓度逐渐减小，该过程是以气体分子在多孔介质中扩散为主要运移形式的质量传递过程。分析O2、CO通过封闭墙和煤层等多孔介质的扩散机理，并推导了有效扩散系数的计算公式。由公式计算封闭火区内O2降低5％的时间to和封闭火区内CO下降到0．001％的时间t，综合考虑封闭火区内的温度，计算出火区从封闭到启封的参考时间。     

定向凝固通道偏析的数值模拟

为了研究二元组分铸锭中通道偏析的形成和发展,建立了双扩散作用下糊状区液相流动与溶质分布的数学模型,并对铸锭定向凝固过程中的通道偏析进行了数值模拟。运用SIMPLE算法编制了求解数学模型的程序,对模型中的质量、动量、能量和溶质等守恒方程联立求解。通过对NH4Cl-H2O铸锭底面冷却、凝固过程进行模拟研究,得到了定向凝固过程中的温度场、流场、溶质场。铸锭底面冷却时,富含溶质的枝晶间液相的流动可形成垂直向上生长的偏析通道,一些偏析通道由于相连通道的优先生长导致溶质贫化而被掩埋。通道的形成与溶质质量分数C0有很大关系,C0越高,越容易形成通道。C0较低的铸锭,只有在溶质富集到一定程度后才会产生通道。     

Simulation of the diffusion process in composite porous media by random walks

A new random-walk interpolation scheme was developed to simulate solute transport through composite porous media with different porosities as well as different diffusivities. The significant influences of the abrupt variations of porosity and diffusivity on solute transport were simulated by tracking random walkers through a linear interpolation domain across the heterogeneity interface. The displacements of the random walkers within the interpolation region were obtained explicitly by establishing the equivalence between the Fokker-Planck equation and the advection-dispersion equation. Applications indicate that the random-walk interpolation method can simulate one- and two-dimensional, 2nd-order diffusion processes in composite media without local mass conservation errors. In addition, both the theoretical derivations and the numerical simulations show that the drift and dispersion of particles depend on the type of Markov process selected to reflect the dynamics of random walkers. If the nonlinear Langevin equation is used, the gradient of porosity and the gradient of diffusivity strongly affect the drift displacement of particles. Therefore, random-walking particles driven by the gradient of porosity, the gradient of diffusivity, and the random diffusion, can imitate the transport of solute under only pure diffusion in composite porous media containing abrupt variations of porosity and diffusivity.     

Mathematical Model of Fluid Flow and Solidification in Mold Region of Continuous Slab Casting

To simulate the phenomena in the mold region of continuous casting by coupling fluid flow and solidification, a three-dimensional mathematical model has been developed based on the K-ε turbulence equations and the SIMPLER algorithm. A pseudo source term was introduced into the energy equation to account for the latent heat and kinetic energy. The fluid flow in the mushy zone was calculated by defining the fluid viscosity as a function of the solid fraction in the mushy zone. Fine meshes in the solid region improve convergence and reduce iteration time. Comparison of the fluid flow and temperature distribution with and without solidification shows that although the solid shell in the mold is thin, it still greatly affects the flow pattern. The numerical results obtained provide details of the fluid flow and solidification phenomena which can be used to optimize the nozzle structure and other process parameters in continuous casting.     

渗流铸造过程中流场温度场的数值模拟

研究真空差压渗流铸造法制备SiCp/Al(颗粒碳化硅)复合材料的制备工艺,分析工艺参数对成形的影响.在考虑液态金属的传热和对流的情况下,根据多孔介质的连续介质模型及有限元方法,对多孔介质内的铝液的渗流行为进行流场温度场耦合的数值模拟.采用统计平均的方法描述多孔介质微观结构的影响,使用有限元方法,编写二维的渗流模拟命令流文件,计算渗流和传热耦合的瞬态过程,给出瞬态温度场分布,并且进一步预测不同时刻的渗流有效高度.     

基于孔喉模型的多孔介质对流换热系数的分形研究

多孔介质作为一种良好的蓄热和换热材料,在工农业生产中有着广泛应用,获取准确和适用范围广的多孔介质对流换热系数有重要的研究价值。本文先介绍了多孔介质分形理论基础,然后基于多孔介质孔喉模型并结合分形理论、渗流理论及对流换热理论对多孔介质对流换热系数关联式进行理论推导,最后将得出的对流换热系数与传统对流换热系数进行对比并进行了修正。修正后的分形解与传统解比较一致,在孔隙率0.25~0.5的范围偏差较小,而其形式也验证了外部绕流比内部管流更接近多孔介质流动本质。