凝固过程中热传导的反问题

在铸件的凝固过程中，铸件／铸型界面的热交换行为是影响凝固速度的关键因素、在讨论了几种求解热传导反问题的方法后，着重介绍了非线性估计法（Ｎｏｎｌｉｎｅａｒ ＥｓｔｉｍａｔｉｏｎＭｅｔｈｏｄ（ＮＥＭ）），同时也讨论了优化试验方案。以ＮＥＭ为理论基础，开发了两个程序并成功地应用到求解凝固过程中随时间而变化的金属／铸型界面热交换系数以及铸件、铸型中的温度场。     

振动系统中的模态频率逆问题

讨论由振动系统的部分物理参数和部分模态及其相应的频率构造振动系统的问题，并给出问题的解法和例子。     

结晶器内连铸坯凝固过程的有限元数值模拟

建立了结晶器内连铸坯凝固过程的有限元数学模型，在坯壳面表面边界条件中引入与气隙相关的传热模型修正平均热流量方程，研究了铸坯角部气隙对坯壳凝固行为的影响，模拟结果表明，铸坯角部形成的气隙流量显著地长低了坯壳表面的换热，使得铸坯偏角区成的为热节区，此热节区是铸坯凹陷，裂纹等缺陷乃至漏钢事故发生的诱因。     

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.     

Finite Point Method for the Simulation of Solidification and Heat Transfer in Continuous Casting Mold

A 2-D finite point meshless model was used to simulate the heat transfer and solidification of steel in continuous casting molds to illustrate its use in metallurgy. The latent heat of the pure metal was treated using the temperature recovery method and the latent heat of the alloy was treated using an apparent heat capacity method. The model was validated by calculating the classical Stefan moving boundary problem. Analysis of the solid shell growth and temperature distribution of a billet in a mold shows that the solution by the finite point meshless model is quite reasonable, which indicates that the model has potential in metallurgical engineering applications.     

大方坯连铸过程凝固规律

通过建立425mm×320mm连铸大方坯二维凝固传热数学模型,模拟了凝固坯壳的长大过程,并通过窄面射钉实验对数学模型进行了验证,精确得到了任意位置处大方坯凝固坯壳的厚度分布情况及最终凝固终点的位置,发现经典的凝固平方根定律对于连铸大方坯的凝壳长大进程不再适用．回归宽面中心坯壳厚度与凝固时间平方根的关系式发现,结晶器弯月面至二冷区出口,近似为线性关系,符合平方根定律,二冷区出口至凝固终点,二者为非线性关系,不再符合平方根定律．     

镁合金凝固过程的温度场模拟

文章主要利用傅立叶传热方程以及相应的初始条件、边界条件,采用直接差分的方法,用C程序语言编写程序软件对镁合金的二维凝固过程的宏观温度场进行模拟,并且对凝固过程的宏观温度场的变化过程做出了动态演示。     

反向凝固器内伴随固液相变的湍流流动与传热的数值分析

针对FeC二元合金,建立了描述反向凝固器内伴随相变的湍流流动和传热过程的二维稳态数学模型.应用连续统一方程模拟固液相变过程,并假设两相区为疏松介质,对其中的流动应用Darcy法则.湍流现象则通过Launder-Sharma的kappa-epsilon双方程低雷诺数修正模型描述.采用Simple算法对凝固器内的速度场和温度场进行了模拟计算,并讨论了母带的厚度、入口温度和补充钢液的过热度等操作参数对相变过程的影响.分析表明母带停留时间是影响新生相生长的关键参数,即反向凝固器高度与母带拉速的比值应控制在一定的范围内.     

缝全息图象差研究

分析缝全息图象差的特性，指出全息图尺寸变化率和重现光与记录波长变化率对全息图象差的影响计算缝全息图象差的特性曲线，讨论消除和减少全息象差的条件．提出减少缝全息图象差的方法，给出实验结果     

注塑成型流动过程中的纤维定向分析

基于Ｈｅｌｅ－Ｓｈａｗ流动，采用Ｄｉｎｈ定向计算模型，运用分层计算方法模拟中等浓度短纤维增强塑料在注塑流动成型过程中纤维的取向状态，以多层的定向描述制品截面内的整体定向情况     

高纯铝定向凝固中晶粒的生K特性

采用自制的定向凝固提纯炉定向制备了大直径高纯铝圆锭,并对其定向凝固组织中晶粒的生长状况进行了研究.结果表明,初生的高纯铝晶粒易于发生再结晶合并,随着保温时间的增加,晶粒的生长形态逐渐由等轴晶态转变为柱状晶态;过渡区晶粒在晶界夹角处形核,并在随后的竞争生长过程中产生湮没、扭转等状况;多晶生长暂停拉伸时,新晶粒将在柱状晶顶部晶界夹角处形核并长大,而且新晶粒的晶格取向与原有晶粒的取向无关.     

高纯铝定向凝固中晶粒的生长特性

采用自制的定向凝固提纯炉定向制备了大直径高纯铝圆锭，并对其定向凝固组织中晶粒的生长状况进行了研究．结果表明，初生的高纯铝晶粒易于发生再结晶合并，随着保温时间的增加，晶粒的生长形态逐渐由等轴晶态转变为柱状晶态；过渡区晶粒在晶界夹角处形核，并在随后的竞争生长过程中产生湮没、扭转等状况；多晶生长暂停拉伸时，新晶粒将在柱状晶顶部晶界夹角处形核并长大，而且新晶粒的晶格取向与原有晶粒的取向无关．     

连续定向凝固过程铜铬合金的组织与缺陷

研究了铜铬合金的连续定向凝固的工艺条件及相互之间的匹配关系,以及铜铬合金的显微组织及其表面缺陷形成的成因,结果表明,结晶器高度１０－２５ｍｍ,冷却距离２５ｍｍ,合金温度１２１０－１２８０℃,牵引速度０．２－１．０ｍｍ／ｓ,冷却水量７２０Ｌ／ｈ时,可制得Ｃｕ－０．６％Ｃｒ合金材料。     

基于热丝法对CaO-SiO_2-Al_2O_3保护渣结晶性能与凝固分数的研究

针对髙铝包晶钢连铸设计了Ca O-Si O2-Al2O3系保护渣.采用单丝法研究w(Ca O)/w(Al2O3)对保护渣结晶性能的影响;采用双丝法模拟了保护渣渣膜形成及凝固过程,研究了w(Ca O)/w(Al2O3)对保护渣固相体积分数φ的影响.结果表明:实验保护渣系结晶能力随w(Ca O)/w(Al2O3)增大而增强,按结晶能力分为两个区间,w(Ca O)/w(Al2O3)1.30时保护渣结晶能力强于w(Ca O)/w(Al2O3)≤1.30的保护渣;在等温结晶过程中,w(Ca O)/w(Al2O3)=1.00的实验保护渣中析出枪晶石,w(Ca O)/w(Al2O3)=2.50时渣中析出硅酸二钙;w(Ca O)/w(Al2O3)增大使保护渣渣膜双丝间固相体积分数增大,结晶层增厚,不利于保证结晶器内润滑.与浇注常规包晶钢的Ca O-Si O2系保护渣性能对比表明,Ca O-Si O2-Al2O3系保护渣在w(Ca O)/w(Al2O3)≤1.30时的结晶能力和固相体积分数都与对照渣相近,设计的Ca O-Si O2-Al2O3系保护渣适用于高铝包晶钢连铸.     

三维塑封充模过程数值模拟方法

针对塑封充模过程,提出了三维塑封充模过程模拟的稳定性数值计算方法.该方法采用N S方程联合树脂固化反应方程描述三维塑封充模过程,并采用FAN(Flow Analysis Network)方法跟踪流前.为了避免方程求解过程中产生的数值振荡,对动量方程采用GLS(Galerkin Least Square)计算格式,对能量方程采用GLS\\GGLS(Gradient Galerkin Least Square)相结合的计算格式,对反应方程采用SUPG(Streamline Upwind Petrov Galerkin)计算格式.实验证明,该方法具有较好的稳定性和较高的数值精度.     

合金凝固过程的微分型本构方程及其蠕变与松弛特性

指出加强合金凝固温区力学特性研究的工程意义，基于作者近来的实验研究及所提出的流变模型，进一步揭示了合金凝固过程相应的微分型本构方程及其蠕变与松驰特性。     

Critical Pulling Velocity and Its Effect Factors during Continuous Unidirectional Solidification

通过对连续定向凝固过程的传热理论分析,建立了临界牵引速度与其相关因素之间的关系式。当喷水位置到固液界面距离Ｌ≤１０ｍｍ时,纯Ａｌ和Ａｌ－１％Ｃｕ合金计算结果与实验数据基本吻合。由此而确定的各种参数之间能够达到很好的相互匹配,可确保连续定向凝固的稳定进行。还通过分析各种因素对临界牵引速度的影响,提出了提高临界牵引速度的途径。     

关于切分楔角最佳设计的探讨

根据被切分件及切分楔的受力模型,利用数学分析得出极值,求得切分楔角2θ=2arctg(-μ+(μ~2+1)~(1/2))时,切分力X(μ,θ)有极大值。在一定条件下,摩擦系数μ值确定后,可求得θ值,从而设计出最佳切分楔角:当μ值增大,最佳切分楔角相应减小。     

镁合金轮毂低压铸造模具冷却性能模拟分析

对镁合金轮毂低压铸造模具关键部位的冷却性能进行模拟研究,对比了采用不同冷却方式所产生的凝固缩孔缺陷．研究发现,单独设置侧模冷却管道是一种有效的冷却方式,能够很好地减小镁合金轮毂低压铸造凝固过程中在轮辐与轮辋连接处所产生的合金液体孤岛体积,使其位置向轮心方向移动,进而降低这些区域的缩孔缺陷．通过对改进冷却性能后的轮毂实施静力学强度分析,对比改善前后轮毂应力应变分布情况,表明了模具冷却性能改善的有效性．     

TbDyFe合金定向凝固过程中晶体的取向生长

利用自制的超高温度梯度定向凝固装置 ZMLMC,在不用籽晶的情况下 ,制备出了完全〈1 1 0〉取向的 7　 mm× 1 2 0　 mm的稀土超磁致伸缩棒材 ,并对定向凝固开始到晶体稳定生长全过程晶体生长的形貌进行了观察和分析 .结果表明 ,晶体的取向程度和其生长形貌有明显的对应关系 ;在温度梯度为 70 0　 K/cm,抽拉速率为 6～ 1 0　 μm/s的条件下 ,Tb0 .2 7Dy0 .73 Fe1.9合金棒材定向凝固长度达 1 2　 mm时 ,就可获得〈1 1 0〉取向的晶体 ,而该晶体达到稳定生长所需的棒材长度至少为 2 0　mm;所制棒材中〈1 1 0〉取向生长方向与其轴向间的偏差仅为 3°