基于SYSWELD的大厚板窄间隙双丝埋弧焊热过程数值模拟

基于60 mm厚Q345R钢,开展了窄间隙双丝埋弧焊焊接试验,得到了合理的工艺参数,焊缝成型平整均匀无任何缺陷.通过SYSWELD有限元软件对大厚板窄间隙双丝埋弧焊焊接热过程进行数值模拟分析,模拟的熔池宽与高和实际相比,误差率均控制在5%以内,并利用热电偶装置测得热影响区热循环曲线与模拟的热循环曲线变化趋势基本一致,具有升温快,降温慢的特点,验证了该模型的有效性.为后续利用该模型,进一步探究不同参数或边界条件对于大厚板窄间隙双丝埋弧焊焊接热过程与应力-应变规律提供理论指导.

项目式教学在焊接热过程数值模拟课程中的实践

为了满足新工科教育对培养新型工科人才的需求,提高材料成型与控制工程(焊接)专业的教学质量,夯实学生的学科理论基础,培养学生的专业理论分析能力,以焊接热过程数值分析课程为研究对象,开展了项目式教学探索。将焊接热过程理论与流体动力学(CFD)理论和工具软件融合起来,开展了融合理论学习与数值模拟试验为一体的项目式教学探索。以典型熔焊工艺钨极氩弧焊熔池为分析对象,设计了熔池数值模拟模型,分别从材料属性、焊接参数、热源模型等方面分析了熔池热过程,完成数据分析和理论探讨。基于项目式教学模式,加强学生与教师的全过程互动,驱动学生自主学习,培养学生利用先进工具软件解决工程实际问题的能力,有利于培养具备厚实理论基础和实践能力的焊接人才。

工业热过程中无意生成持久性有机污染物的自由基转化机制

掌握无意生成持久性有机污染物(unintentionally produced persistent organic pollutants,UPOPs)的生成机制对于其在典型工业热过程中的源头控制具有重要意义,现有对二噁英等UPOPs生成机制的研究主要是基于反应后稳定化合物和目标同类物分布的检测,缺乏对自由基中间体的研究.环境持久性自由基(environmentally persistent free radicals,EPFRs)是一类新的环境污染物,其半衰期可达数月,可在环境样品以及二噁英生成过程中检出.近年来EPFRs被认为是UPOPs生成的重要自由基中间体.本文对UPOPs生成过程中前驱体种类、金属化合物、温度、反应气氛等对EPFRs生成特性的影响作用进行了综述,分析了前驱体生成UPOPs过程中同种或不同种EPFRs的转化路径.此外,基于现有UPOPs源头阻滞技术,提出了UPOPs与EPFRs协同控制的潜在方法.

全氢罩式退火炉退火热过程的研究(Ⅰ)——数学模型及其实测验证

分析了全氢罩式退火炉退火工艺过程的传热特点,建立了以板卷温度计算为核心 的退火热过程数学模型,通过模拟计算得到了钢卷退火曲线,并与实测值进行了对比验证. 结果表明,该数学模型合理、可靠.

Tandem-GMAW电弧增材制造基层成型宽度研究及热过程分析

电弧增材制造网格壁板以逐层堆积的方式直接在基板上沉积网格结构,能够极大地提升生产效率并降低成本.在网格壁板的成型过程中,基层的成型和整体的热过程决定了上层是否能成功完成成型.本文针对不同板厚作为基板的基层成型不规律问题,利用不同环境因素下的试验得到其成型熔宽及余高数据,根据得到的数据建立有限元填充模型.采用有限元模拟方式研究基板厚度、预热温度、距边缘距离等关键参数对电弧增材制造网格壁板的影响规律.试验结果表明:随着基板厚度的增加,基层成型宽度明显减小;随着预热温度的升高,在80℃温度以内宽度增加不明显,当预热温度超过120℃,基层成型宽度出现明显的增加;在边缘距离大于20 mm时,边缘距离对成型宽度基本没有影响;边缘距离小于20 mm时,随着边缘距离的减小,成型宽度逐渐加大,在边缘距离为10 mm时整个边缘基板的温度达到500°,基板塌陷倾向明显.最后通过上述试验结果,应用热力学理论构建基层成型数学模型,结合统计学最小二乘法,辅助确定热源参数后采用有限元模拟的方法可以进行不同工艺参数及板厚的热过程研究,这种创新性结合热力学解析解、统计学方法和简单实测解,可以有效地减少电弧增材基层热过程分析时间,提升成型研究效率.

微波场对SrTiO_3化学合成中热过程的影响

在分析微波场中 SrTiO3化学合成体系与电磁场相互作用的基础上 ,探讨合成体系在微波场中的加热机制和影响升温的主要因素（如合成体系的介电性质、保温材料的结构、生坯的致密度等） .结果表明 ,TiO2和 SrCO3在低温阶段对体系的升温速率的贡献相接近 ;高温阶段体系升温主要是 TiO2的贡献 ,同时产物对升温有较大的影响 .微波合成与常规合成在加热方式上的明显不同，对合成过程、合成时间等影响较大 .

金属镁皮江法还原工艺中的热过程模拟

采用CFX软件对我国广泛采用的皮江法镁还原炉内还原罐的热过程进行数学建模和仿真计算,得出其温度随加热过程的进行而变化的规律;根据热工原理指出了皮江法炼镁工艺的改进方向。研究表明:制约镁还原反应速率的主要瓶颈是还原罐的传热问题。

冷冻馒头微波复热过程中温度和水分变化的研究

本文以冷冻馒头为研究对象 ,研究了微波复热过程中的温度变化和水分迁移情况。指出微波加热存在温度梯度的转换 ,馒头表面、内层和中心部位温升情况和含水量变化存在差异 ,馒头中心部位失水最快。微波解冻 /加热的方式以及内容物的数量。

珠江钢厂CSP热连轧层流冷却热过程模拟研究

分析了带钢层流冷却的传热过程 ,将相变潜热引入到层流冷却热过程数学模型 ,用过程模拟的方法研究了珠江钢厂 CSP热连轧层流冷却系统。讨论了喷水方式、喷嘴位置、板速和板厚对带钢温度场分布的影响。结果表明建立的模型对于珠钢 CSP热连轧层流冷却系统有较好的适应性 。

全氢罩式退火炉退火热过程的研究(Ⅱ)——对流换热系数和钢卷径向等效导热系数的分析

介绍影响全氢罩式退火炉内换热的两个重要参数——对流换热系数和钢卷径向等效导热系数,详尽分析了两个参数的影响因素,并对比了氮气和氢气气氛下两参数的不同,从而在机理上阐明了全氢罩式炉相对传统混氢罩式炉的优越性,为优化炉内换热提供了理论的依据.

焊接热过程数值分析中相变潜热的三种解决方案

比较了电弧焊接热过程中相变及其潜热三种解决方案的异同,给出了每种方案的数值计算通式。从物理意义出发讨论了液体分数法的推导过程以及该方法在程序中的算法设计。数值分析结果表明,相变潜热对工件的温度改变有轻微缓冲作用,考虑相变潜热时计算得到的GTAW熔池形状与试验结果吻合更好。

电流电弧作用下触头表面热过程的数值计算

在电弧热源正态分布于触头表面的情况下 ,根据正态分布的数学特征确定了电弧能量与电弧形状关系 ,并建立了触头传热模型 ;阐明了如何利用焓法处理相变过程 ,如何运用无量纲化的焓H和温度θ的关系简化求解温度的过程 ,同时运用传热模型对电流下的触头熔化过程进行了仿真 .仿真结果显示

点焊瞬态热过程的有限元分析

基于ANSYS有限元分析系统 ,建立了用于点焊瞬态热过程分析的电热耦合有限元模型 .分析中考虑了随温度变化的材料特性参数、相变问题以及对流边界条件等 ,对点焊过程中的接触问题进行了适当简化 ,以避免耗时的迭代算法 .通过对低碳钢薄板的分析 ,得到了整个焊接过程的热历程以及焊件各部位的温度分布 ,并且可以求得焊核及热影响区的形状和尺寸 ,同时本模型也可用于其它材料的点焊过程分析.

青藏铁路路基下部土体水热过程变化的监测研究

修筑路基后土体水分变化是影响路基稳定性的重要因素,然而关于路基土体水分变化认识是极为缺乏的.采用了pF-meter传感器来监测土体温度和水分变化,获得了近3a的连续监测数据.结果表明,pF-meter较好地反映了路基土体温度和水分变化特征以及土体水分迁移特征.但是,pF-me-ter传感器不能定量地给出土体水分变化,这限制了pF-meter在土体变化监测中的应用.

探讨长江流域室内热环境营造——基于建筑热过程的分析

长江流域夏季炎热、冬季阴冷、全年高湿,影响建筑室内热环境的因素众多,关系复杂。对该地区建筑热过程的正确理解和分析是提出合理室内热环境营造技术的基础。基于建筑热过程,构建了涵盖设计与运行阶段的室内热环境营造桑基能流图,分析了影响室内热环境营造的主要因素,即得(失)热、冷(热)负荷、供冷(热)量和能源消耗,以及能量流动关系;简要介绍了现有节能技术的原理和在长江流域的应用现状。对长江流域典型城市住宅的室内热环境进行了模拟分析,结果表明:所选住宅夏季围护结构形成的冷负荷占比最大,应首先考虑通过合理的隔热及遮阳措施减少得热,从而减少供冷能耗;冬季冷风渗透形成的热负荷占主导地位,需要提高建筑气密性及围护结构热工性能加强保温;综合过渡季自然通风、供暖空调设备能效提升等措施,可实现在满足热舒适标准基础上全年供暖空调能耗不超过20 kW·h/m^2的目标。

V型太阳能空气集热器热过程的数值模拟

从太阳能空气集热器传热特征及热平衡分析出发 ,建立了适合于V型、平板型、单流道、双流道、带与不带肋片的空气集热器的通用数学模型 ,并根据工程实际对模型作了合理的简化 .采用有限差分法对微分方程离散化后 。

种植屋面热过程的研究

种植屋面具有隔热降温作用，对其热过程进行分析，并建立热湿传递模型。实测表明，该模型合理、适用，具有指导意义。

旁路耦合电弧增材制造热过程与组织关系

利用旁路耦合微束等离子弧焊,进行了ER304L不锈钢电弧增材制造的研究.通过进行组织观察和显微硬度测试,并结合增材过程中所测得的热循环曲线,分析了不同旁路电流、堆垛顺序对304不锈钢堆垛样组织和性能的影响.结果表明,旁路耦合微束等离子弧焊增材制造过程中,当旁路电流增大时,堆垛样组织的枝晶间距先减小后增大;堆垛顺序对组织的影响表现为,散热方向的不同导致了枝晶生长方向发生改变.试样的显微硬度沿着堆积高度方向缓慢降低,且随着旁路电流增大,硬度先增大后降低;同时堆垛顺序对硬度的影响并不明显.

架空炕采暖作用下建筑热过程的模拟与分析

建立了架空炕采暖作用下建筑热过程的耦合流动和传热模型,并对控制方程进行数值求解。通过实验数据验证,提供了一种准确地分析架空炕采暖系统热性能及预测室内温度的计算方法,可为架空炕采暖系统的优化设计及此种住宅的能耗分析提供工具和指导。

旁路耦合微束等离子弧焊增材制造的热过程

针对旁路耦合微束等离子弧焊电弧增材制造中的热物理过程,利用K型热电偶测量堆垛过程中不同焊接速度、不同旁路电流和不同堆垛顺序下的热循环曲线,分析研究堆垛成型时各参数对热过程的影响。结果表明:随着焊接速度的增大,母材热输入减小;在合适的旁路电流区间内,增加旁路电流,母材热输入减少;且同向堆垛散热性要优于往复堆垛。精确控制旁路电流、合理规划堆垛路径可较好地控制旁路耦合微束等离子弧焊电弧增材制造的热过程。