固态相变材料的运动对熔化传热的影响

在熔化过程中,由于相变材料的固、液密度不同,引起未熔化的固态相变材料下沉或上浮.固态相变材料的运动对熔化传热过程有着重要影响.利用润滑近似理论,推导出了未熔化的相变材料的运动速度的计算式,分析了相变材料的运动对熔化传热的影响,并与自然对流对熔化传热的影响作了比较.     

侧底复吹RH精炼装置内的钢液流场及循环流量

采用数值模拟方法考察了钢包底吹位置对侧底复吹RH装置内流体流动及循环流量的影响.计算结果表明:在钢包底吹条件下,当底吹位置和钢包中心连线与浸渍管中心连线夹角一定时,随着底吹位置至钢包中心距离的增大,循环流量先增大后减小;当底吹位置至钢包中心距离一定时,循环流量随夹角的增大而减小;与现有RH吹氩方式相比,当采用侧底复吹且钢包底吹气量保持在200 L/min时,循环流量可提高25%以上;当关闭上升管侧吹且仅采取钢包底吹时,与现有RH吹氩方式相比,循环流量可提高60%~100%.     

单晶Al熔化的分子动力学模拟

采用Adams嵌入原子势(EAM),利用分子动力学方法对单晶Al的熔化过程进行了模拟,分析了Al样品体熔化过程中结构、能量的变化及表面熔化过程中固-液界面的移动情况.模拟的结果表明:对于Al样品体熔化过程,体系的体积和内能在1 205K发生突变;通过计算1 000-1 200K下Al的表面熔化速度,得出热力学熔点为985K,与存在的实验结果基本吻合.     

固态相变材料的运动对熔化传热的影响

在熔化过程中,由于相变材料的固、液密度不同,引起未熔化的固态相变材料下沉或上浮．固态相变材料的运动对熔化传热过程有着重要影响．利用润滑近似理论,推导出了未熔化的相变材料的运动速度的计算式,分析了相变材料的运动对熔化传热的影响,并与自然对流对熔化传热的影响作了比较．     

吹氩模式对钢包内多相流流动行为影响的数值模拟研究

以某钢厂150 t钢包为对象,通过数值模拟手段研究了吹氩模式和吹氩流量对钢包流场、钢渣界面行为和壁面剪应力分布的影响。结果表明：单孔吹氩模式下,钢包内环流远端流速低,钢渣界面流动不活跃,易导致此处渣层冷凝结壳;双孔等流量吹氩模式下,随着吹氩流量增大,钢渣界面流速增加,但其流动活跃性降低;双孔差流量吹氩下,大吹氩流量时钢渣界面能维持一定范围的活跃流动。当吹氩流量在120～240 L/min范围,单孔吹氩所形成的渣眼面积大于两种双孔吹氩模式;当吹氩流量超过240 L/min,双孔等流量吹氩下渣眼面积最大,双孔差流量吹氩对应的渣眼面积最小。另外,单孔吹氩下壁面剪应力最大,应力面积较小,双孔等流量吹氩下剪应力虽然显著降低,但分布区域面积增大。综上所述,双孔差流量吹氩模式可以在提高钢液精炼效率的同时,降低对钢包内衬耐火材料的流动侵蚀。     

散射作用下粒径对激光烧结的影响

采用二维双温度模型对激光烧结过程中的相变传热特性进行了模拟研究,重点讨论了颗粒粒径对烧结过程的影响,在此过程中考虑了散射效应的作用。通过将界面能量平衡方程、成核动力学的界面追踪法相耦合来确定固-液界面的位置。结果表明:当激光垂直照射金颗粒时,熔化现象主要发生在颗粒的两极且底部熔化开始时间早,熔化体积也比较小。颗粒粒径的变化主要影响表面光强分布与传热尺寸两个方面,在激光照射阶段由于散射效应,粒径增加会使颗粒底部光强变强,底部温度升高;在激光照射结束以后,粒径越大,单位光照表面下的传热体积也越大,这导致大粒径颗粒的温度、熔化程度较低,底部温度下降速度更快。     

熵产生最小时不可逆Otto循环热机活塞运动最优路径

给定循环总时间和耗油量的情况下,以存在传热、摩擦等内、外不可逆性的Otto循环热机为研究对象,考虑工质与环境之间的传热分别服从牛顿传热规律q∝Δ（T）和线性唯象传热规律q∝Δ（T-1）,以循环熵产生最小为目标对整个循环活塞运动的最优路径进行了研究.利用最优控制理论得出了两种传热规律下无加速度约束和限制加速度时对应于循环最小熵产生时各冲程活塞最优运动规律及循环总时间的最优分配.限制加速度时各个冲程的活塞运动最优构型均由三段组成,均包含了一个初始最大加速段和一个末端最大加速段.给出了最优构型的数值算例,并与牛顿传热规律和线性唯象传热规律时最大输出功条件下的最优构型进行了比较.计算结果表明优化活塞运动规律后可使热机熵产生减小30%以上,这主要是通过减少功率冲程初始段传热损失引起的熵产生实现的.     

超低碳钢RH冶炼脱碳过程的数学模型

在充分考虑RH平衡碳氧浓度的前提下，建立脱碳反应数学模型．以210t超低碳钢RH冶炼工艺为背景，详细给出数学模型的建立原则与过程．将模拟结果与实际测量数据进行对比发现，数学模型与实际测量数据有很好的吻合度．碳元素在钢液内存在一定的不均匀性，真空室自由液面下降管上方碳元素质量分数最小，钢渣界面处上升管右侧碳元素质量分数最大，循环20min后，二者相差0．0025％左右．     

RH精炼过程中IF钢洁净度控制

为了优化RH处理工艺、提高RH精炼后的IF钢水洁净度,通过分析T[O]含量的变化研究了RH纯循环时间、镇静时间、钢包顶渣氧化性对IF钢洁净度的影响.实验结果表明:适当延长纯循环时间有利于钢液洁净度的提高,加TiFe后保证纯循环时间6～8min以上可使RH真空处理结束后钢液T[O]降至30×10-6以下;随着RH真空处理结束后镇静时间的延长,中间包钢水T[O]含量总体呈下降趋势,镇静时间大于30 min的炉次,T[O]可控制在35×10-6以下;RH结束后渣中T.Fe每提高1%,平均Al、Ti总损失会增加1.05×10-6 min-1,其中Al损失率0.40×10-6 min-1,Ti损失率0.65×10-6 min-1.     

REPEC非加热实验的RELAP程序模拟

为研究压力容器外部冷却过程中的两相流动和传热现象,采用安全分析中通用的RELAP分析程序对REPEC非加热研究实验进行模拟计算,通过改变体积流量大小、注气方式和进出口面积对自然循环流率和外部冷却两相流动现象进行分析.结果表明,模拟结果与实验结果的一致性较好;循环流量随体积流量的提高呈现先增强后降低的趋势;进出口面积增大可以提高自然循环流量,但出口面积变化对循环流率和流动稳定性的影响更为显著.     

脉冲激光表面熔凝熔池演变数值模拟

为了研究脉冲激光作用过程中表面快速熔化与凝固的过程,建立了脉冲激光作用熔池金属熔凝的二维热流耦合模型．考虑重力、材料物性随温度的变化等的影响,利用焓-多孔度方法和用户自定义函数对表面熔化凝固的固液相界面演化进行了分析;采用熔化／凝固模型对熔池内的瞬态温度场、速度场和流场进行了数值模拟,并以实验验证模拟结果．计算结果表明：表面熔化与凝固的固液相界面的移动呈现不同状态;在熔凝过程中,熔池内除存在一对方向相反的主环流外,还存在多个环流;流体的速度随着温度的降低而减小且速度最大的区域位于熔池表面附近．     

摇摆运动下系统空间布置对自然循环流动特性的影响

基于摇摆运动条件下自然循环流动的数学模型,研究了该条件下自然循环回路的质量分布、摇摆轴心以及单双回路等系统的空间布置对自然循环流动波动特性的影响．结果表明：由于摇摆运动产生的附加加速度具有时空特性,不同空间位置产生的加速度大小和方向都不同,所以系统的空间布置对摇摆运动条件下的自然循环流动存在较大影响,其中对摇摆轴心的影响最为显著;对于冷却剂系统而言,采用对称布置可以抵消向心力的影响,降低流动速度波动的频率;摇摆轴心位于回路外可以降低切向力的影响,降低波动的振幅,但轴心与回路距离过大时,切向力的影响又会因半径的增加而增加,造成流动波动振幅增加,采用对称双回路布置有利于消除切向力的影响,从而降低总流量的波动振幅;对称双回路布置有利于降低总流量的波动;采用适当的布置,可以有效地降低摇摆运动对自然循环流动波动特性的影响．在设计中,还应综合考虑密度以及质量分布的因素,合理的质量分布可以有效地降低摇摆造成的流动波动．     

改进的基于二次空间变换的运动补偿

传统的Ｈ．２６１／３ 以及ＭＰＥＧ－１／２ 标准中采用基于块的运动补偿,因只能描述像素块的平移运动,所以在低比特率运用时,会出现严重的块状效应及蚊式噪声;而当前的面向对象的运动补偿,大多在提取光流场的基础上,采用仿射运动模型．但光流场固有的孔径效应等缺陷,造成运动补偿的稳定性差及巨大的运算负载．本文提出一种改进的基于二次空间变换的运动补偿（ＭＱＳＴ）,能在图像简单空间分割的基础上,实现基于任意形状区域的二次空间变换运动补偿,图像预测结果较传统的块运动估计有较大的提高,且算法稳定性较高     

RH处理超低碳铝镇静钢的总氧预测模型及应用

根据300t钢包RH真空处理超低碳铝镇静钢的实验数据,建立了RH处理过程钢中总氧含量的预测模型,得到了钢中氧含量的预测公式.模型综合考虑了处理时间、真空室吹氩流量、钢水环流量、浸渍管直径和钢包渣中(FeO+MnO)含量等因素对总氧含量的影响,并对改进RH处理工艺进行了讨论.模型分析表明,促进夹杂物上浮的手段有增大吹氩流量、增加浸渍管直径,但都有一个合适的范围.     

考虑预应变与烘烤时效的流动应力模型

建立了考虑预应变和烘烤硬化影响的铝合金流动应力模型.对经历过不同大小、方向预应变和不同烘烤处理的A6111铝合金板料做了不同方向的单拉试验.对比各常用流动应力模型拟合效果后选取H-S模型.对试验和拟合数据进行归纳统计,并分析了各主要影响因素对H S模型中拟合参数的影响.此流动应力预测模型可帮助提高汽车碰撞仿真的准确性.     

矿渣-钢渣-石膏体系早期水化反应中的协同作用

研究了矿渣-钢渣-石膏体系在水化早期的反应过程,侧重于分析单独变量条件下早期水化产物的种类、产生时间、相对产生量和微观形貌.结果表明:石膏和钢渣都可以激发矿渣水化,在矿渣-钢渣-石膏胶凝材料体系的早期水化过程中,矿渣、钢渣及石膏能够产生以生成钙矾石为驱动力的协同作用,主要水化产物是钙矾石和C-S-H凝胶.钢渣及钢渣与石膏混合物的极早期水化速度很快,对调节矿渣-钢渣-石膏胶凝材料体系的凝结时间具有重要意义.     

电解槽内异型凸台对电解质/铝液界面波动的影响

针对铝电解槽内电解质/铝液界面的波动现象,基于计算流体动力学(CFD)的方法建立了铝电解槽内电解质/铝液两相流体流动的数学模型.使用Fluent软件的流体体积自由面跟踪法和自定义函数,研究了阴极凸台对电解质/铝液界面波动的影响.结果表明,异型凸台的加入使得两相界面的波动幅度降低了17.2%,但凸台的存在同时也使得熔体对侧部槽帮冲刷增强.     

等离子熔积成形混相瞬态场的Level-Set方法模拟

提出了一种二维等离子熔积成形瞬态模型,该模型描述了液／气界面的自由表面发展,并模拟了熔池内流体流动和传热．采用Level—Set方法处理液／气界面边界条件,考虑了熔体流动的主要驱动力——表面张力梯度、表面曲率、浮力以及工件表面的对流散热等因素．用固液相统一模型来描述固／液界面处的熔融和凝固过程,并开发了相应的软件．对高温合金K163在不同扫描速度下的熔积层表面形貌、温度场以及熔池内流场进行了模拟分析．     

减缩剂掺加对混凝土性能的影响

对比研究了减缩剂单掺及与减水剂复掺对混凝土早期收缩、水化热、开裂性能、抗压强度及劈拉强度的影响.试验结果表明,减缩剂内掺有效抑制了混凝土早期收缩,单掺和复掺下24h减缩率分别达到了58%和50%;减缩剂延缓了水化热峰值的出现,降低了水化热峰值,使得水化反应平缓进行,有利于缓解温差收缩裂缝;减缩剂的掺入对混凝土的抗压和劈拉强度有不利影响,但明显提高了混凝土的抗裂性能;试验中也发现,复掺减缩剂和减水剂能降低单掺减缩剂对混凝土强度的不利影响,将这种不利影响控制在10%以内.     

裂缝性地层漏失模型研究与应用

裂缝性漏失及其引起的复杂情况严重制约着裂缝性油气藏的勘探开发。目前,裂缝性漏失的研究主要集中于堵漏机理、堵漏材料、现场经验性的处理方法,而裂缝性地层漏失模型研究较少。对钻井完井液漏失量的定量分析已经被普遍认为是一种描述裂缝的可靠方法,通过研究分析钻井液流动机理及物理现象,建立了漏失速率与时间关系的数学模型,并对漏失过程进行定性描述,更加清晰地认识井漏,有助于定量描述井漏过程,进而通过利用数据记录而得的漏失曲线来识别漏失类型,为优化漏失控制技术提供理论依据。本文建立了两种漏失模型,即单缝漏失模型、层次型漏失模型,对裂缝漏失敏感因素进行了分析,其影响程度依次为裂缝开度、裂缝深度、钻井流体粘度、裂缝宽度、操作压差、钻井液密度、钻井流体排量,地层倾角影响较小。模型在沙特B区进行了应用,筛选出了漏失速度的主要因素,为堵漏材料优选、堵漏配方开发和堵漏方案制定提供了理论依据。