基于双椭圆平面热源模型的FeCrNiMo激光熔覆热力耦合数值分析

针对煤矿液压支架和海洋平台立柱的表面防护与修复的工程需求,采用FeCrNiMo马氏体不锈钢粉末在27SiMn结构钢基体表面进行激光熔覆,以改善基体表面的耐磨、耐蚀综合性能。本文旨在研究激光能量密度对FeCrNiMo熔覆层的截面特征及其开裂倾向的影响,采用热力耦合有限元模拟方法,基于双椭圆平面热源模型,计算分析了FeCrNiMo不锈钢粉在27SiMn钢基板表面的激光熔覆过程中,在不同的激光输入能量密度条件下,熔覆层的温度场和应力场的演变过程。并采用相同工艺参数进行激光熔覆实验,通过稀释率(熔覆层横截面中,母材熔化的面积与整个熔覆层横截面积的百分比)和熔宽情况的对比,以验证模拟结果的可靠性。进而研究激光能量密度对熔覆层稀释率、熔宽及其开裂倾向的影响规律。熔覆层的稀释率、熔宽均随输入能量密度的增加而增大,当输入功率达到3000W,熔覆速度6mm/s时可获得较理想的稀释率和熔宽。而熔覆层边缘的应力随输入能量密度的增加而增大,其开裂倾向增大;而熔覆层中心线附近的应力随功率增大而有所降低。在激光熔覆过程中提高输入能量虽有利于增大熔宽,提高熔覆效率,但是同时增加了熔覆层的稀释率及其边缘开裂倾向。

液化天然气超低温球阀阀座密封性能分析

超低温球阀被广泛应用于液化天然气(LNG)系统中。以LNG球阀为分析对象,通过有限元计算获取球阀工作时的温度、位移、应力和密封情况,重点对比分析了常温与低温下泛塞与密封圈的接触比压及有效密封区域。结果表明,低温工况造成部件急剧冷缩变形,同时内部温度的不均匀分布也会造成接触装配部件间的冷缩量差异较大,进而对应力和接触压力分布造成影响,导致低温下有效密封区域缩小,甚至产生密封失效。研究成果可为超低温球阀的密封设计及性能评估提供参考。

长距离蒸汽管网设计软件研究

从工程应用角度出发,考虑蒸汽管道水力热力特性的相互影响和过热蒸汽热力参数的变化,建立了长距离蒸汽管网的水力热力耦合计算模型。以Qt5.10.0为开发平台,耦合IAPWS-IF97计算公式开发了蒸汽管网设计计算软件,介绍了程序设计流程、软件的管网绘制及设计计算模块、散热计算模块和水蒸气参数计算模块。利用该软件对某实际工程长距离蒸汽管网进行了设计计算。