油滴与高温固体壁面碰撞的流动与传热及飞溅特性

考虑油滴(油膜)/固体壁面接触角动态变化和油液热力学特征参数受温度影响,基于流体体积法建立了油滴与高温固体壁面碰撞的三维流动与传热数值计算模型,通过试验验证了数值计算模型的正确性。基于数值计算模型,分析了油滴碰撞高温固体壁面后的流动与传热及飞溅特性,以试验和数值计算结果为基础,建立了描述油膜铺展/飞溅临界判据。结果表明:油滴碰撞高温固体壁面后的状态与碰撞条件有关,破碎、飞溅有利于油膜的铺展流动;二次油滴是油膜边缘破碎产生的油带断裂而成,大直径二次油滴分裂为小直径油滴;随油膜铺展进程,壁面平均热流密度增大,而油膜的径向热流密度则逐渐减小;增大碰撞速度、油滴直径和润滑油温度,有利于油膜的破碎与飞溅,二次油滴数量和下飞溅角均随之增大。

低合金高强钢焊丝熔滴过渡形态及飞溅分析研究

利用高速摄像系统对自主研发低合金高强钢焊丝焊接过程的熔滴进行拍摄,分析整个焊接过程中的熔滴过渡模式与飞溅产生机理,研究合金元素与焊接热输入对焊丝的熔滴过渡形态产生的影响。试验结果表明,焊接过程中出现了滴状过渡、短路过渡、射滴过渡3种熔滴过渡模式与电弧力引起的飞溅、爆炸飞溅、熔池偏飞、颗粒偏飞4种飞溅形式。合金元素含量改变了熔滴的物理化学性质,焊接热输入改变熔滴的受力与熔滴熔池形态,从而改变了焊接过程中熔滴过渡与飞溅形式。通过综合比较分析,发现#3焊丝的焊接过程电弧最稳定,飞溅最小。

Q235B在青岛海洋飞溅区的初期腐蚀行为

通过在青岛海洋飞溅区的暴露试验、腐蚀速率计算与点蚀深度测试、宏观与微观形貌观察、锈层成分分析等方法,研究了Q235B碳钢的初期(0~60 d)腐蚀行为。结果表明:随着暴露时间的延长,Q235B碳钢的平均点蚀深度和最大点蚀深度均呈增加的趋势,腐蚀速率呈现先上升后下降的趋势;在60 d时,在浪溅冲击、高频干湿交替和盐浓缩等多重作用下,Q235B碳钢表面出现多个小的孔隙和局部凸起鼓包的现象,腐蚀产物间有明显裂隙;腐蚀产物以铁的氧化物为主,随着暴露时间的延长,Fe含量下降和氧含量增加,氯离子的增加对局部腐蚀起到促进作用;在60 d时,Q235B碳钢表面的腐蚀产物主要物相为γ-FeOOH、β-FeOOH和Fe_(3)O_(4)等活性物质。

动车组锥齿轮箱飞溅润滑特性及箱体结构改进

为了分析动车组齿轮箱的润滑机理,以某型螺旋锥齿轮传动齿轮箱为研究对象,运用移动粒子半隐式(MPS)法建立高精度的流场仿真模型.引入薄膜流动模型,对无滑移壁面边界条件进行改进,使移动粒子半隐式法具有预测液膜流动特性的功能.研究输入齿轮转速、初始润滑油量对箱体内壁和齿轮表面的润滑油覆盖率、油膜分布特性及功率损失的影响.结果表明,箱体内壁面的润滑油覆盖率和液膜厚度主要受润滑油飞溅效应的影响,齿轮表面受到润滑油飞溅效应和自身运动的共同影响.功率损失分析显示,功率损失与输入齿轮转速和初始润滑油油量均呈正相关关系,对高转速更敏感.对箱体结构进行改进,消除箱体凸台,扩大与输出齿轮的距离,该措施可以显著改善齿轮箱的润滑条件.

汽车焊装自动点焊飞溅问题分析及优化

对汽车白车身点焊飞溅原理进行阐述,之后进一步针对实际生产过程中的具体飞溅现象进行飞溅分析,并给出解决办法及优化标准,对汽车焊装点焊飞溅优化工作,具有一定的参考意义。

基于OCT原位测量的可调环模激光焊飞溅定量评价

为了快速准确定量评价金属飞溅以优化工艺和保证焊接质量,采用1060铝合金可调环模(variable beam profile,VBP)激光焊为研究对象,搭建了基于光学相干层析成像(opticalc coherence tomography,OCT)的激光焊匙孔深度原位测量系统,并提出了一种1DCNN-BiLSTM复合深度学习模型,该模型利用两种网络单元的特性对匙孔深度信息进行局部和全局时序特征挖掘,实现了飞溅状态的定量评价.结果表明,该模型的飞溅识别准确率达到99.69%,为VBP激光焊工艺优化和质量控制提供了指导依据和闭环反馈.

近自由面通气空泡诱导的飞溅水层闭合行为数值模拟

当空泡与自由面距离较远时,两者不会发生界面的直接相互作用,表现为以界面间液态水为间接媒介的弱耦合作用。当空泡靠近自由面时,两者界面发生直接相互作用,表现为空泡通气、自由面飞溅以及水层闭合行为的强耦合作用。本文通过数值模拟分析了强耦合作用下飞溅水层闭合行为。基于开源的OpenFOAM平台的多相可压缩求解器,采用有限体积法直接求解Navier-Stokes方程,并使用流体体积法来捕捉气液界面。结果表明,外部气体进入空泡的时间随着无量纲距离γ和环境压力的增加而减少,飞溅水层闭合高度随无量纲距离γ的增加而增加,随着环境压力的增加而减少。通过对飞溅水层受力分析,获得了近自由面空泡诱导的飞溅水层闭合机制,主要是由水层两侧的压差力驱动,而且,水层闭合时间与环境压力满足-0.92幂次律关系。

基于电阻点焊过程与形貌的飞溅成因分析及控制方法

【目的】在汽车白车身制造生产过程中,电阻点焊是板件连接的主要焊接工艺,但电阻点焊焊接过程中焊渣飞溅对白车身焊接质量影响较大,还会导致设备故障等问题,进而增加返修成本并降低生产效率。因此,该文对降低电阻点焊白车身的飞溅成因分析与控制方法展开研究。【方法】提出了一种飞溅成因分析与控制方法的操作流程,从多维度分析焊接过程与焊接形貌,进而针对性地实施措施,并在实际生产中验证飞溅成因分析与控制方法的操作流程。【结果】在验证过程中。通过对焊装车间飞溅率较高的工位基于分析结果进行优化,使得车间整体飞溅率由14%降低至6%,飞溅率低于优化前50%,有效减少预打磨工位的工作量和飞溅引起的故障率。【结论】飞溅成因分析与控制方法的理论体系保证了白车身焊接质量,提高了生产效率,并为后续工作提供思路指导与经验借鉴。焊接飞溅率是焊装车间主要控制指标之一,在生产过程中还需要不断监测、调整和保持,从而制定更有效的标准流程,减少飞溅对白车身质量的影响。

430铁素体不锈钢薄板激光焊接背面飞溅和熔池动态的数值模拟

薄板的激光焊接对离焦量敏感,很小的离焦量偏差就会导致熔池不稳定。本文采用数值模拟的方法,研究了离焦量对0.6 mm厚430铁素体不锈钢薄板激光焊熔池动态行为的影响,分析了形成焊道背面飞溅的原因。结果表明,在目前所用的焊接工艺参数条件下,离焦量决定着激光热输入在熔池中的位置和分布。熔池中匙孔的深度随着离焦量的降低而增大,负离焦(-0.1 mm)形成穿透的匙孔,零离焦(0 mm)和正离焦(+0.1 mm)形成的匙孔尺寸较小。不同离焦量均形成具有束腰结构的熔透熔池,熔池表面和匙孔表面的流速最大。熔池高度方向上存在由中间束腰部位向上下表面流动的两个涡流,液体金属在熔池上表面由熔池后方向前方流动。匙孔中的蒸发作用力和表面的高流速使匙孔不断闭合,在底部形成封闭的气泡。背面飞溅只在负离焦条件下形成,零离焦和正离焦不产生背面飞溅。负离焦条件下,熔透熔池形成的初期在焊道背面形成小颗粒的滴落型飞溅,主要是由熔池重力和表面流动导致;在穿透匙孔形成的末期因为气泡破裂形成大颗粒的喷射型飞溅。正离焦条件下熔池的形态、流动较为稳定,预测的焊道横断面轮廓与实验结果吻合良好。

TO型外壳封焊边缘金属飞溅的控制

储能焊作为TO型外壳主要密封工艺,在TO型外壳封焊过程中能量分布不均容易造成封焊边缘处产生金属飞溅。为解决金属飞溅外观异常问题,以TO8型金属外壳为例,分别研究储能焊密封工艺参数及管帽结构对TO型外壳密封后外观状态的影响。通过优化密封气压、电压、焊接时间及改良管帽结构的方法解决了TO型外壳封焊处金属飞溅问题,降低了TO型外壳封焊边缘缺陷,保证了产品外观满足相关标准要求。

飞溅润滑仿真在电驱桥减速器开发中的应用实例

作为最常见的润滑方式之一,飞溅润滑可对齿轮和轴承起到保护作用,减少齿轮摩擦、磨损,防止胶合、点蚀,使齿轮和轴承具有更高更好的承载能力。文章介绍了一种应用于电驱桥减速器开发中的飞溅润滑仿真方法,通过对减速器箱体内飞溅润滑的流动细节进行仿真分析,获得内部流动状态。同时验证关键位置的油液流量是否满足设计要求,验证轴承齿轮是否得到充分润滑,验证壳体是否存在泄露风险等。文章所介绍的仿真方法可以为齿轮箱的润滑设计提供一定的工程指导。

基于PCISPH的流体粒子飞溅改进方法

流体飞溅是自然界中最常见的流体现象。流体模拟是计算机图形学的一个重要研究分支。流体模拟已经广泛应用于电影、游戏和其他工业数值领域。由于飞溅场景中流体的密度和压力的速率变化非常大,因此模拟对离散化解的精度要求很高。对于流体粒子飞溅模拟数值不稳定,且缺乏真实效果,针对经典的预测校正不可压缩SPH(PCISPH),该文提出了基于粒子表面流体飞溅改进的泊松压力解的方法,通过替换压力源项提高了模拟精度。实验结果表明,该方法中流体的压力分布较之经典方法更接近现实的流体粒子飞溅模拟效果,并且改进后的方法经过剧烈运动后帧率仍符合实时性仿真效果的要求,保证了良好的压力稳定性和真实感。该文通过Anaconda3集成Python3和Taichi环境实现流体仿真实验。

用于阻挡Z箍缩飞溅物的旋转开口圆盘系统

针对Z箍缩等离子体内爆后期,由于等离子体柱反弹产生的飞溅物会对诊断设备的光学器件造成污染的问题,设计了一种使用旋转开口圆盘进行飞溅物阻挡的系统,可实现在X射线入射到探测器后迅速遮挡光学通道,达到保护诊断系统的目的。分析了旋转开口圆盘的阻挡原理,并根据该原理设计了开口圆盘的形状、尺寸、转速等参数,计算了开口圆盘能够遮挡的飞溅物速度范围为112.4~104 m·s^(-1),允许的时间抖动为12.5μs。通过有限元分析对旋转开口圆盘的应力、形变及模态进行了分析,并基于分析结果对开口圆盘的设计进行了优化,使其最大应力值降低了45%。最后给出了同步触发方案,以确保在光学通道开放时同步触发X射线发射。

热镀锌汽车钢表面气刀飞溅缺陷分析与控制

针对热镀锌汽车板表面亮点和白点缺陷,利用扫描电镜(SEM)对其组织成分和微观形貌进行分析。分析结果表明,上述缺陷是锌颗粒和锌皮子缺陷,均为气刀飞溅导致。采取稳定控制生产线速度,优化气刀压力、高度及角度等工艺参数,严格管理气刀的维护与检查等措施后,气刀飞溅引起的带钢锌颗粒缺陷降级率由0.23%降至0.11%,锌皮子缺陷降级率由0.11%降至0.06%,满足了用户对汽车钢板表面质量的要求。

Q350EWR1高耐候钢脉冲MAG焊接飞溅控制与电弧稳定性研究

为优化Q350EWR1高耐候钢的脉冲MAG焊接工艺。通过在开启脉冲宽度调制(PWM)反馈的条件下,借助高速摄影和记录仪观察电弧的形态以及焊接电流和电弧电压波形,调整不同送丝量的熔滴脱落时机和熔滴过渡的一致性。找出最优的脉冲频率、脉冲上升斜率、脉冲下降斜率、脉冲峰值、脉冲基值,保证焊接电弧的稳定性,有效控制飞溅量,节省焊材且提高了焊接生产效率。并在松下GS6焊机上得到应用,为Q350EWR1高耐候钢的焊接工艺提供了参考依据。

基于小波包分析的铝合金点焊飞溅研究

提出了在铝合金点焊过程中 ,采用小波包分析判断飞溅发生的一种新方法 .通过对点焊过程中电压信号进行小波包分析 ,可以获得不同频带中的电流信号时域波形 ,根据波形的不同形态和特征 ,判断点焊过程中飞溅的发生 .试验证明 ,利用小波包分析方法可准确判断飞溅发生的情况 。

某重型卡车车身侧面泥水飞溅污染的研究与控制

针对某重型卡车车身侧面泥水飞溅污染的问题,建立其空气动力学仿真模型,采用外流场耦合液相的方法开展了仿真分析。根据原车的污染情况及流场特点提出了优化包角板扰流结构、增加轮眉及优化前保结构三个优化方案。仿真结果表明:三个优化方案均能有效的改善驾驶室侧面污染。并对优化方案进行了试验验证,增加轮眉方案可有效的改善驾驶室侧面及关键的门把手区域的污染。本研究为该车型防污性能的提升及新车型的开发提供了重要参考。

汽车防飞溅装置综述

汽车(特别是大货车)在积水的路面行驶溅起的飞溅物,会对驾驶员本人及道路上其他的人员造成影响。国内对此问题的研究还处于初级水平,缺少相应的国家标准,防飞溅装置的产品型式也很少。本文在查阅大量国外资料的基础上,结合实际的工作经验,详细介绍了飞溅物的产生及其影响、防飞溅装置的一般结构与产品介绍、防飞溅装置有效性的评价方法、以及国内外研究情况,以全面了解国外的研究情况,为国内研究人员开展相关研究工作提供前期的基础性研究。

液滴撞击湿润壁面的运动形态及飞溅运动机制

壁面液体层的存在对液滴撞击壁面的运动具有重要的影响.采用气液两相流动相界面追踪的水平集和流体体积复合方法和壁面润湿模型,实现了液滴撞击湿润壁面运动的数值求解;在此基础上,开展了液滴撞击湿润壁面运动的研究.研究结果表明:液滴以不同速度撞击湿润壁面时,会呈现出黏附铺展、波动运动、皇冠几何体运动以及飞溅运动等几种不同的运动形态,液滴撞击湿润壁面后的压力分布是不同运动形态形成的主要原因;飞溅运动是一定条件下皇冠几何体运动的一种特殊形态,液滴从皇冠几何体侧壁顶端的飞溅分离满足毛细破碎理论;撞击速度对分离液滴的运动方向影响较小,而对壁面液体层厚度的影响则较大;撞击速度和壁面液体层厚度对分离液滴形态、飞溅分离位置、飞溅速度以及飞溅发生时刻等都具有一定的影响.

外加磁场对CO_2焊飞溅的控制机理

用纵向磁场控制CO2 气体保护焊飞溅 ,以低碳钢Q2 35为试验对象 ,在不同焊接工艺参数下进行了有、无外加纵向磁场的焊接对比试验 ,并且改变外加磁场的大小 ,测试了不同磁感应强度下的焊接飞溅率。探讨了外加纵向磁场控制焊接飞溅的机理。试验表明 ,在一定的焊接规范下 ,外加纵向磁场能有效地控制CO2 焊短路过渡中的焊接飞溅 ,获得较好的工艺效果 ;同时 ,存在一个最佳的磁场范围 ,在这个范围内 。