基于ProCAST软件优化压水堆核电站一回路弯管铸造工艺

利用ProCAST软件对压水堆核电站一回路90°弯管的充型和凝固过程进行了模拟.结果表明,浇注过程中金属液充型平稳,浇注系统设计符合顺序凝固原则.利用固相率法预测了弯管易出现缩孔缩松的位置,优化设计后获得了无缩孔缩松的弯管铸造工艺.研究表明,运用ProCAST软件有利于提高弯管铸件的工艺出品率.     

ProCAST在汽车轮毂制造中的应用

为适应人们对汽车轮毂款式的追求,缩短汽车轮毂的研发周期迫在眉睫。应用CAD软件UG创建轮毂和模具的三维模型。借助CAE软件ProCAST自定义材料数据库,并模拟铸造过程。通过研究铝液充型和凝固过程,分析温度场变化、固相比例、Niyam判据以及缩松和缩孔等。研究表明：轮毂轮辋上下边缘以及浇铸中心处容易出现缩松和缩孔。在轮辋中心处、轮辋与轮辐交接处的模具区域采用保温措施,在与浇铸中心缩孔密集处接触的模具区域适当增加冷却强度,可实现顺序凝固,获得高质量的铸件。试验结果为汽车轮毂生产企业新产品的研发提供理论预测以及改进建议。     

铸钢件缩孔缩松形成过程的数值模拟

提出了预测铸钢件中缩松缺陷的数值方法，考虑了传热、枝晶间液相流动和气体析出等因素。计算和实浇了三个不同直径的圆柱形铸钢件，计算结果与实验结果基本一致。还提出了预测铸钢件编松的新判ＧＦ／ＲＦ ＧＦ／ＲＦ（ＧＦ为临界固相率梯度， ＲＦ为临界固相率推进速度），并在生产中得到了应用。     

球墨铸铁凝固共晶膨胀的微机模拟

利用球墨铸铁凝固共晶膨胀的特性可以有条件地实现无冒口铸造或控制压力冒口铸造。作者用BASIC语言在微型电子计算机上开发了模拟球墨铸铁凝固过程的程序,用数据和图象显示了温度场变化;收缩和膨胀变化;以及缩孔缩松产生的位置。为辅助铸件工艺设计提供了参考。     

铸钢件冒口离开热节动态顺序凝固补缩的计算机数值模拟

采用计算机三维热场数值计算法模拟了铸钢件-冒口系统的凝固补缩过程。结果表明，冒口安放处铸件的凝固时间延长80％以上，尤以热节处安放冒口凝固时间延长率最大。冒口放在热节上，冒口根部铸件发生缩松的可能性最大；冒口离开热节又不远离热节，冒口附近的温度梯度在形成缩松的固相率范围内都比较陡，铸件发生缩松的可能性很小。     

涨紧轮铸造工艺数值模拟

为缩短生产周期,降低生产成本,同时达到提高涨紧轮铸件质量的目的,利用Pro CAST软件对矿用涨紧轮铸造方案进行模拟优化.研究表明:在冒口根部安放保温套,可以减缓冒口内金属液的凝固使该处热节上移,同时延缓铸件上部金属液的凝固,促进自下而上顺序凝固的实现.从而使冒口根部的缩孔缩松缺陷脱离铸件上表面,底部的缩孔缩松缺陷大部分成堆分布于铸件底部轴心处.因此,对于涨紧轮,通过Pro CAST模拟,证明侧底面切线引入式浇注并且铸体带保温套的铸造工艺为最优方案.     

大链轮铸钢件的铸造工艺优化

运用华铸CAE模拟技术对大链轮铸钢件的铸造工艺的凝固过程进行了模拟,分析了缩松、缩孔等缺陷形成的原因。在此基础上,通过华铸CAE模拟技术不断调整补贴、冒口、浇注系统的尺寸和结构,并进行凝固模拟,最终获得了合适的工艺。结果表明:应用CAE模拟技术可有效地预测铸造充型凝固过程中可能出现的缩孔、缩松缺陷,并能辅助优化铸造工艺,保证铸件质量,提高工艺出品率,节约大量实验成本。     

近液相线半连续铸造中凝固组织的多尺度模拟

建立了描述连续铸造过程的温度场模型及相变模型,通过固相率变化将宏观和介观尺度上的模拟耦合起来.利用外推边界条件对Al-Cu合金在近液相线半连续铸造过程的稳态温度场进行了计算;根据连续铸造特点,提出了用液/固相变区域中元胞的平均过冷度作为形核计算的基本参数,避免了铸件中心区域的多余形核问题.对Al-(3.5~10)%Cu合金、铸造速度为2.0 mm/s的液相线铸造的凝固组织进行了模拟,并且ZL201合金的模拟结果与实验吻合.计算表明:合金成分对半固态合金组织的形成有较大影响,当合金质量分数在(8~10)%时可获得晶粒大小和分布良好的合金组织.     

铸件缩孔缩松多种预测判据的应用

为解决国内凝固模拟软件中缩孔缩松预测判据比较单一的问题 ,满足用户使用多种判据从不同角度分析铸件缩孔缩松形成的需要 ,从实际应用出发 ,在自主开发的 FT-Star凝固模拟软件的基础上 ,改进和增添了多种缩孔缩松预测判据。用户可以根据需要方便地选用 ,并可从多种途径对铸件缺陷的形成进行定量或定性的分析。实际铸件分析表明该法效果良好。     

三维凝固数值解析的研究及其对铝合金铸件的应用

本文将直接差分法用于铸件的凝固数值计算,在原来二维凝固计算的基础上加以扩充,编制了原则上适用于任意复杂形状铸件的三维凝固解析通用程序;为使需要输入大量数据的三维计算付诸实用,还研究编制了数据自动形成预处理程序.从L形纯铝及铝硅合金铸件的计算结果说明,这种形状的铸件不能采用二维计算,而三维计算结果接近于实验值.作者又在L形铝合金铸件的底部按置冷铁进行了实验和计算,结果指出:对具有一定凝固范围的共晶型合金,凝固过程中的固相线推进速度与微观缩松之间具有很好的对应关系.因而提出:在补缩方向的固相线推进速度可以作为此类合金微观缩松程度的判别参数,并有可能在采用工艺措施控制固相线推进速度的同时,通过数值计算来确保获得组织致密的铸件.     

发动机受热件热疲劳台架的感应加热特征

对发动机受热件加速热疲劳试验台架的感应加热特点进行计算分析,根据研究结果将感应加热热源简化为表面热流边界条件,建立了加热阶段零件内瞬态温度变化规律模型,借助于铸铁缸盖温度及其它试验数据的测试结果,对感应加热的加热热流密度,台架所能[达到的最大法向瞬态温度梯度等进行了计算分析,计算分析结果表明,通过选择适当的加热功率,该热疲劳台架能够实现发动机实际铸铁零件表面法向温度分布的模拟。     

不同工况下各种材质高炉冷却壁温度场数值模拟

建立高炉冷却壁稳态传热模型,模拟球墨铸铁、铸钢和铜3种材质的冷却壁在热面镶砖、裸露和挂渣等工况下的温度场分布。结果表明,相同工况条件下,铜冷却壁导热性能优于铸钢冷却壁导热性能,铸钢冷却壁导热性能优于球墨铸铁冷却壁导热性能;铸钢冷却壁热面温度远低于球墨铸铁冷却壁热面温度;渣皮的存在,对冷却壁体起温度降低和保护作用,从而延长冷却器及高炉寿命。     

外冷在铝材铸轧过程中的作用机理

外冷技术是实现铝材超薄快速铸轧的关键技术之一,它通过在铸轧过程中对铝板和辊套外表面进行强制冷却以达到提高系统的传热能力,增加铸轧速度,提高铝材质量的目的．作者在研究了铸轧过程传热模型和辊-板系统温度场特点的基础上,分析了外冷板面和辊面对辊套和铝板的温度场及铸轧速度的影响规律．研究结果表明随着铸轧速度的提高,外冷板面对提高铸轧速度的影响逐步减少,而外冷辊面对提高铸轧速度的影响逐步增强．造成这一现象的原因在于外冷板面和外冷辊面对提高铸轧速度的作用机理不同,因此,应将辊面外冷作为外冷技术的发展方向,通过采用高效外冷介质,合理设置外冷区间来满足超薄快速铸轧对外冷技术的要求．本研究对确定铝材铸轧过程中的外冷技术方案,具有重要的意义．     

场协同原理强化管外降膜吸收传热特性实验研究

对基于场协同原理设计的两种强化传热管型进行了LiBr降膜吸收水蒸气过程的传热实验研究,并与光滑铜管作比较,考查该传热管型在吸收过程中的强化作用.实验测量参数包括;溶液进出口温度、浓度,流量,冷却水进出口温度、流量等.实验结果表明,两种强化传热管型在低雷诺数时对LiBr降膜吸收传热的强化比分别为20%和50%,而且随着雷诺数的增大而增大.利用场协同理论和降液膜流动的波动特性分析了强化降膜吸收过程传热特性的物理机制,发现速度矢量与温度梯度的夹角及降液膜厚度形成的阻力对对流换热有一定影响.     

某缸盖热机疲劳分析

利用AVL-Fire对缸内工作过程和水套进行CFD分析,得到缸内及水套壁面的热边界条件,通过有限元技术把对流热边界耦合至固体传热的计算中,达到共轭传热的目的.分别完成了机械载荷和温度载荷下的缸盖应力计算,结合经过温度修正的材料特性,计算得到疲劳安全因子分布.分析结果表明:对于缸盖疲劳而言,热载荷贡献明显大于机械载荷;缸盖设计满足使用要求.     

T8钢淬火过程三维温度场计算及实验

根据传热学基本原理,采用有限元方法,对工件淬火时的三维温度场变化进行研究并编程计算,考虑了相变与温度场的耦合关系,热物理参数的非线性特点等问题,并尝试计算了工件在实际冷却过程中从一种介质转移到另一种介质时所涉及的界面换热条件突变,初步预测了预冷却对工件内部温度梯度分布的影响。计算结果与实测值较为吻合。     

某燃油电液伺服阀滑阀级热变形分析

针对伺服阀滑阀级在宽温域工况下易产生的卡死现象展开研究,利用Solidworks软件建立用于温度场模拟分析的三维结构模型,并在Ansys Workbench仿真平台中搭建热固耦合场来数值模拟电液伺服阀滑阀处于不同高温环境时的传热过程以及滑阀副的热变形情况,当油液温度下降时,阀体内部以环状形式进行传热,将导致阀芯和阀套的配合间隙的变化,分析得出了温度变化后阀芯与阀套之间径向配合间隙的变化规律.      

绕流椭圆柱管束的流动与传热特性

椭圆柱管束换热器在工业领域中得到广泛的应用。本文采用一种简单合理的自由表面模型深入研究了流体绕流椭圆柱管束的流动与传热问题。通过适体坐标转换方法在非规则流道截面上求解出动量与热量传递控制方程,获得了等壁温条件下的流道内的阻力系数和努塞尔数等准则数,并且和文献值进行了对比。文献值和模拟值之间的最大绝对误差小于3.5%,表明所建立的数学模型是正确的。利用所建立的数学模型分析了流动方向、椭圆柱横截面形状、管束结构参数以及壁面边界条件 对绕流椭圆柱管束的流动与传热特性的影响。获得了等壁温和等热流密度条件下的阻力系数和平均努塞尔数。这些准则数为椭圆柱管束的设计和优化提供理论指导。     

超临界汽轮机中压透平级流动传热特性研究

通过采用耦合流场计算和共轭传热的数值方法,研究了超临界汽轮机高压缸冷却蒸汽对中压缸第一级固体部件的冷却特性及其对级气动性能的影响,同时对比了有无蒸汽冷却的中压缸第一级的流场和温度场.结果表明:蒸汽冷却技术可以有效地对中压缸第一级动叶叶片、叶根、转子及轮盘进行冷却.受到冷却孔的抽吸作用而进入冷却孔的冷却蒸汽对冷却孔及周围的叶根区域具有明显的冷却作用.在蒸汽冷却的作用下,中压缸第一级转子系统温度下降的最大幅度达80 K.部分冷却蒸汽进入中压缸第一级叶栅主流道并与主流掺混,从而使得根部反动度增大,动叶通道涡强度增加.所以,蒸汽冷却技术可以有效提高高温转子的运行寿命和安全的可靠性.     

中厚板控制冷却数学模型

介绍了中厚板控制冷却过程中所用的数学模型,包括差分模型、空冷和水冷换热系数模型、比热和热传导率模型,并采用有限差分法模拟计算了钢板在冷却过程中厚度、宽度方向上的温度场分布,以及间歇冷却对控制冷却的影响·从模拟结果可以看出,返红时间、厚度上温度梯度随钢板厚度增加而增加;间歇冷却时钢板内部温度呈均匀下降,表面不断冷却与返红过程·在线应用证明该套数学模型计算精度较高,可以满足现场实际生产的要求·