煤炭地下气化粗煤气相变模型及特性研究

采用煤炭地下气化技术可以实现煤炭资源清洁绿色开采和利用。为研究煤炭地下气化粗煤气的相变特性,以我国某地下气化先导试验粗煤气组分数据为例,运用Aspen Hysys软件平台建立了粗煤气全组分分析模型,并开展了相变模型和相变特性研究,对比分析了8组状态方程的适用性,并研究了随组分变化的粗煤气相变特性规律。结果表明,研究工况下,PR、PRSV、SRK状态方程适用性较强;井口压力(约3.3 MPa)下,温度高于300℃时,无液相析出;随温度降低,煤焦油、重烃等液相物质析出,且煤焦油优先析出;温度降至190℃以下时,大量液态H2O析出,形成复杂的多相混合物质。研究成果可为粗煤气井场高温集输管道设计提供理论依据。

VOF方法中相变模型综述

数值模拟是探究沸腾换热机理的重要方法。本文对使用VOF方法模拟气泡生长的数值方法进行了调研,着重总结了模拟过程中所使用的相变模型,并对相变模型进行了简要的评析,使用其中两个模型模拟了一维Stefan蒸发和冷凝问题,验证了模型准确度。

低碳低合金高强钢的连续转变行为及其相变模型

用DIL805型热膨胀仪研究了低碳低合金高强钢(HSLA)奥氏体连续冷却过程的相变规律,用膨胀法结合金相法建立了实验钢奥氏体的连续冷却转变曲线(CCT),随着冷却速度的增加,实验钢的组织分别发生了铁素体转变、珠光体转变、贝氏体转变和马氏体转变。建立了相变点-冷却速度以及相变量-冷却速度之间的数学方程,并回归计算了拟合度较高的相变模型。结果表明,计算值与试验值之间能很好的吻合,证明了该相变模型的可行性。

SCM435钢的相变模型

利用热模拟仪对SCM435钢进行了连续冷却转变曲线(CCT曲线)的测定,并用显微镜观察及统计其室温组织.利用Or-igin软件对实验数据进行处理,根据SCM435不同冷速下的相变及相变转变量,进行铁素体、珠光体、贝氏体、马氏体相变模型的回归.并精确地建立了相变点温度-冷却速率关系模型及相变量-冷却速率关系模型,回归计算得到该钢种的最优模型系数.最后对比了SCM435钢的实验值和回归曲线,结果表明计算值与实验值吻合较好,证明所建立模型的合理性及数据处理方法的可行性,因此可以根据回归结果对实际生产中的真实冷却速率做出实时反应,便于对生产进行更加准确地控制.

外噪声下相变模型福克-普朗克方程的含时精确解

采用微分方程的李群方法 ,研究了外噪声影响下的非平衡相变模型对应的Fokker Planck(FP)方程 ,得出了含时间概率密度P(x ,t)的严格表达式 ;讨论了最可几值x随时间的变化 .在时间t→∞时 ,由严格解给出了概率密度的定态解Pst(x) ,并讨论了此时的最可几值x与确定性描述的区别 .

焊接热影响区相变模型分析

以Kamamoto相变模型和Koistinen -Marburger相变模型为基础 ,研究了焊接热影响区相变的数值计算方法。提出了Kamamoto相变模型的参数是以相变开始温度TS 为自变量的连续函数的观点 ,详细讨论了Ka mamoto相变模型参数的计算方法 ,提出提高模型计算精度的方法 ,并进一步讨论了该相变计算模型的应用范围 ,进而确定了完整的焊接热影响区相变计算模型。

多方位粒子相互作用的格子气自动机法相变模型

介绍了近年来以流体力学和分子动力学为背景而发展起来的格子气自动机法,本文中,通过各方向移动粒子间的相互作用以及静止粒子与各方向移动粒子间的相互作用建立了相变模型.通过模拟液体中气泡的形成,可观察到微观的相变过程,并由此证明了此模型的正确性和有效性.

电子束蒸发法制备ZrO_2薄膜的相变模型分析

用电子束蒸发方法制备了纯的ZrO2薄膜和含Y2O3摩尔分数为7%和13%的ZrO2薄膜,即YSZ薄膜,通过测定薄膜的损伤阈值来验证温度诱导相变模型;并用X射线衍射(XRD)来测定ZrO2和YSZ镀膜材料和薄膜的结构特征。结果表明:ZrO2镀膜材料和薄膜室温下都表现为单斜相,YSZ镀膜材料和薄膜室温下都以立方相存在;YSZ薄膜的损伤阈值远高于ZrO2薄膜的损伤阈值,这是因为添加Y2O3后的YSZ材料的相比较稳定,在蒸发过程中不会发生相变,而ZrO2材料则发生相变,产生缺陷,缺陷在激光作用下成为吸收中心和初始破坏点,导致ZrO2薄膜的损伤阈值降低。

外噪声下Schlgl一级相变模型F-P方程的含时精确

该文采用微分方程的李群方法，讨论了外噪声影响下的Ｓｃｈｌｇｌ一级相变模型，得出了对应的ＦＰ方程的含时几率密度Ｐ（ｘ，ｔ）的严格表达式；研究了最可几值ｘ随时间的变化．在时间ｔ→∞时，给出了几率密度的定态解Ｐｓｔ（ｘ）以及此时的最可几值ｘ与确定性描述的区别．

外噪声下二级相变模型Stratonovich—F—P方程的含时精确解

本文采用微分方程的李群方法,求解了外噪声影响下的非平衡二级相变模型对应的F—P方程,得出含时概率密度P（x.t）的严格表达式,讨论了最概然值x随时间的变化。在时间t→∞时,给出概率的定态解Pst(x)以及此时的最概然值;得出了它与确定性描述的差别。

外噪声下Schlogl二级相变模型的F-P方程含时解

本文采用微分方程的李群方法，研究了外噪声影响下的Ｓｃｈｌｏｇｌ二级相变模型对应的Ｆ－Ｐ几率密度Ｐ（ｘ，ｔ）的严格表达式；讨论了最可几值ｘ随时间的变化。在时间ｔ→∞时，给出了几率密度的定态解Ｐｓｔ（ｘ）以及此时的最可几值ｘ与确定性描述的区别。

70Mn钢连续冷却转变曲线及其相变模型

在DIL805热膨胀仪上测定了70Mn钢的临界相变点Ac1、Ac3和Ms。采用膨胀法结合金相-硬度法测定了70Mn钢的连续冷却转变曲线。结合70Mn钢显微组织观察,确定了磨球热处理过程中避免上贝氏体组织出现的冷却速度应大于40℃/s。建立了相变点-冷却速度以及相变量-冷却速度之间的数学方程,并回归计算得到了拟合度较高的相变模型。结果表明,计算值与试验值之间能够很好的吻合,证明了该相变模型的可行性。

相变模型的张弛效应

本文研究了带张弛的相变模型，证明了张弛具有保持“小解”

20CrMnTiH连续冷却相变预测模型

采用DIL805型淬火变形膨胀仪测定了三种不同成分20CrMnTiH实验钢在不同冷却速度下的热膨胀曲线,对室温显微组织进行观察,并绘制连续冷却转变(CCT)曲线。实验结果表明:成分波动主要影响20CrMnTiH钢冷却转变过程中贝氏体与马氏体相变冷却区间,对临界相变温度影响较小。采用K-M方程拟合了三种实验钢的马氏体相变动力学参数。结合优化的Li经验模型及临界转变温度的回归关系式,建立了20CrMnTiH钢在连续冷却过程中的铁素体、珠光体与贝氏体的相变预测模型,成功预测了成分波动对实验钢CCT曲线的影响。进而,采用有限元分析方法建立了20CrMnTiH钢端淬仿真模型,较好地预测成分波动对实验钢淬透性的影响,此方法可为齿轮钢的成分优化设计与合理选材提供参考。

基于T-history法的脂肪酸相变材料的凝固-熔化动力学模型及关键参数

相变材料的熔化、结晶特性对相变储能具有重要意义,现有相变模型设定相分数与温度区间呈线性关系,未能考虑温度变化速率对相变过程的影响,因而在有关应用中的预测准确率较低。为研究温度与温度变化速率共同作用下的两相转化规律,对相变过程进行了理论分析,以相分数作为关键参数,通过固相和液相的PCM组分之间的可逆反应建立凝固-熔化动力学模型。设定Avrami方程作为模型中的反应函数,以Arrhenius方程作为模型中的速率函数。选用建筑领域常用的脂肪酸类相变材料正癸酸、月桂酸、辛酸作为实验材料,采用T-history法,通过等温结晶实验对Avrami方程进行拟合验证。经过验证证实Avrami方程与等温结晶实验所获得数据之间呈现出高度一致性与可靠性之后,通过非等温实验测试获得相变材料在不同温度与温度变化速率下的热力学信息,结合热分析动力学方法,对模型中的关键动力学参数研究测定。研究结果表明:活化能与常数因子变化趋势一致且存在互补效应,不同相变材料的活化能与常数因子大小不同,随相变过程进行,变化情况不同。反应级数随着温度变化速率的增大而减小,且凝固过程的反应级数普遍大于熔化过程。

X80管线钢的过冷奥氏体转变规律和相变模型

利用L78RITA淬火热膨胀仪研究了X80管线钢过冷奥氏体转变的相变规律,结合金相-硬度法绘制了试验钢的连续冷却转变(CCT)曲线。结果表明,随着冷却速率的增加,X80管线钢过冷奥氏体分别发生了铁素体、贝氏体、马氏体转变;冷速小于3℃/s时,组织为铁素体和贝氏体;冷速在3~20℃/s时,组织只有贝氏体;冷速大于40℃/s时,组织中开始出现马氏体,且随着冷速的进一步增大,马氏体的含量逐渐增多,贝氏体逐渐减少直至消失。试验钢硬度随着冷却速率的增加呈逐步升高的趋势。在CCT曲线基础上,建立了相变点温度-冷却速率关系模型,并通过回归计算得到拟合度较高的相变模型,且模型计算值与试验值之间能够很好的地吻合,证明了该相变模型的可行性。

多孔介质内高含蜡凝析气-液-固相变热力学模型分析

高温高压且高含蜡的深层凝析气藏开发过程中，多孔介质的界面效应对凝析气体系的相态，尤其是对析蜡量具有重要影响。在基本的凝析气三相相变热力学模型基础上，考虑毛管力和吸附作用的影响，首次建立了包含毛管力和吸附的四相闪蒸热力学模型。使用此模型对某一凝析气体系进行了析蜡量计算，并用实验结果进行了对比。计算结果表明，该模型能够反映多孔介质内气-液-固相变的基本规律，多孔介质的界面效应不能忽略。

几种非平衡相变模型的蒙特卡罗模拟

利用蒙特卡l罗方法模拟了不同相变模型的密度演化和格点激活位的扩散,通过分析各种模型演化过程中的临界行为,给出了系统在临界点附近的物理特征,以及影响系统演化趋向的相关参数。

C82DA帘线钢相变规律及动力学模型

为了研究C82DA帘线钢相变规律,建立动力学模型,采用热膨胀仪、OM和硬度仪测试了试样的膨胀量、显微组织和显微硬度。结果表明,C82DA钢的临界转变温度A c1=732℃,A ccm=759℃。随冷却速度增加,碳扩散能力降低,过冷度增大,相变开始温度和结束温度逐渐降低,组织强度增加,硬度升高。综合组织和硬度,适宜冷却速度为20℃/s。回归了相变温度与冷速的关系模型,另外,确定了Avrami方程为X=1-exp(-kt1.8214),其中k满足lnk=-1.61121×10-4T2+0.17083T-45.56905。

高强度钢板多相区相变动力学模型及试验验证

研究了BR1500HS高强度钢板过冷奥氏体等温冷却过程的相变规律,结合热膨胀法和金相法建立了试验钢奥氏体的等温冷却转变曲线,并基于Avrami和Marburger的经验公式得到了BR1500HS的扩散性相变动力学模型和非扩散性相变动力学模型,将相变模型应用到有限元模拟中预测高强度钢板在热变形及保压时工件内部微观组织变化过程,并进行高强度钢板热冲压工艺试验和分析。结果表明,模拟结果与试验结果能很好的吻合,证明了该相变模型的合理性。