防爆洁净室气流组织模拟分析

在电子类工厂的洁净室建设中,具有潜在爆炸可能的洁净室设计尤为困难,要同时保证洁净度和防爆要求。本文介绍了一个负压甲类防爆洁净室,其不能在吊顶上安装任何电动动力送风装置,只能通过室外配置的全新风空调箱送风到室内的送风夹层,夹层的压力增高后,将风从吊顶下的高效过滤器压出。本文利用FLUENT气流组织模拟,对此洁净室进行了建模分析,得到了可以克服高效过滤器阻力的最佳送风量。

基于欧拉多相流技术与元胞自动机方法的Mg-9%Al合金凝固组织模拟

本文基于欧拉多相流技术与元胞自动机方法,构建了镁合金凝固组织演化模型,研究了Mg-9%Al(质量分数)合金单晶粒和多晶粒下的凝固微观组织演化过程;利用本模型研究了熔体流动对晶粒生长的影响;比较分析不同择优生长方向镁合金单晶粒的生长过程。结果表明:晶粒均呈现六重对称结构生长,且各枝晶的生长差异小于10%,验证了模型的可靠性。由于背流区域的溶质传输较慢,形成较小过冷度,导致生长速度减缓,而迎流区域呈现相反的结果。最后,将模型应用到某压铸件肋板处凝固过程分析,获得该区域凝固组织形貌,将模拟结果与实验结果进行比较发现,两者吻合较好。

基于三维电化学传感的组织模拟及实时监测研究

我校化学化工学院胡雪波博士2022年获批国家自然科学基金青年科学基金项目:基于三维电化学传感的组织模拟及实时监测研究,项目编号:22204137。在三维(3D)组织模型中集成与其结构匹配的3D电化学传感器,对于实时获取3D体系内多维度、全方位的生物学信息具有重要作用。然而,可集成在3D培养基质内部的高性能3D电化学传感器有限;组织模型与3D电化学传感器的结构及功能难以有效兼容。基于此,该项目拟以开发兼具良好生物相容性和自支撑性能的3D电极为基础,通过构建高催化活性、高特异性传感体系及功能化抗污染界面,制备性能优良的3D电化学传感器。

某地块改造工程项目室内气流组织模拟分析

以上海市某地块建筑为例,对其地下一层商业区的气流组织进行模拟分析,较详细地分析了该区域的温度场和流场。通过数值模拟发现,商业区采用全空气低速风管通风空调系统,并对风口进行优化布置,可使温度分布较均匀,基本达到夏季室内设计温度的要求。同时,整个空间的冬季风速可达到Ⅱ级舒适度要求,夏季风速可达到Ⅰ级舒适度要求。该结论可为后续类似项目空间的空调系统设计提供参考。

单晶导向叶片凝固过程组织模拟

单晶高温合金铸造工艺影响因素繁多,其微观组织和晶体界面形态严格依赖于晶体生长时所选择的凝固速率和温度梯度。空心导向叶片横向跨距大,壁厚超薄,型腔结构复杂,且缘板、叶冠截面几何突变问题导致温度梯度难于控制。合金散热过程形成晶态的机理复杂,使保证叶片单晶完整性成为熔铸工艺的难点之一。本研究利用ProCAST仿真软件对某高导叶片凝固过程中的温度场与流场进行计算,并应用CAFE模块耦合前者计算结果对合金组织形核生长情况进行宏观模拟。借助实际浇注和测温试验作为参照,计算实际导向叶片组合方案,研究叶片定向凝固过程中的晶粒竞争生长机制和晶粒取向控制方法。模拟结果显示杂晶集中出现在叶片缘板及进、排气边位置。

考虑包晶反应的Ti-(45—48)Al合金锭凝固组织模拟

提出了一种新的模拟Ti-(45—48)Al(原子分数,％)合金锭凝固组织形成的随机性方法．将元胞分为先析出相元胞和包晶相元胞两类,不同的元胞凝固路径不同．借助于这种方法,在最终的模拟结果中可以显示包晶相的随机分布．计算中考虑了一次缩孔的形成,对于大尺寸铸锭的模拟,提出了特殊移动内存分配方法,以节约计算时间和计算量．对比模拟结果和实验结果验证了模型的可行性,分析了凝固参数对凝固组织的影响．模拟结果表明流动强度的增大以及合金元素成分的增加均有助于等轴晶区的形成．随着合金成分的增加,包晶相的数量增加．

AZ91D压铸镁合金的三维微观组织模拟

针对工程上应用广泛的AZ91D压铸镁合金,建立了其凝固过程中微观组织演化的数学物理模型．采用改进的三维微观元胞自动机(CA)模型,耦合三维溶质场计算,结合压铸镁合金进行了微观组织模拟．模拟结果再现了在多晶粒同时生长的情况下,初生晶间的溶质扩散、溶质富集直至共晶转变的全部演化过程．应用此模型模拟了实际AZ91D压铸件不同部位的微观组织,模拟结果与金相观察结果符合较好．

Ag-Cu合金凝固微观组织模拟数学模型

针对Ag-Cu合金在凝固微观组织模拟研究中的不足,研究基于CA(Cellular Automaton)法与宏观传输现象中的温度场、浓度场和流动场耦合,建立了Ag-Cu合金凝固微观组织模拟的宏/微观数学模型。介绍了CA法宏观网格的划分和微观单元温度的确定,以及形核长大过程的计算流程和采用等价比热法处理凝固潜热的方法。

1Cr18Ni9Ti不锈钢焊接熔池的组织模拟

运用晶界演化Grain boundary evolution模型,利用PHOENICS软件计算在不同焊接参数下1Cr18Ni9Ti不锈钢TIG焊接温度场,采用VB语言编制程序模拟了焊缝中柱状晶的生长。结果表明,熔池形状和尺寸影响了柱状晶的生长方向,熔池长宽比越大,晶粒的生长方向越垂直于焊缝中心,晶粒短而直;长宽比越小,熔池形状越接近圆形,晶粒的弯曲程度越大,晶粒长而弯。Grain boundary evolution模型能准确地模拟不锈钢焊缝中柱状晶的生长形态,与试验结果中的柱状晶的生长形态吻合较好。

金属凝固过程晶粒组织模拟研究进展

凝固过程中的晶粒组织直接影响材料的高温力学性能和耐腐蚀性能,对金属凝固时晶粒组织的形成机理和控制方法的研究非常重要,以航空用镍基高温合金叶片为例,对其在凝固过程中微观组织形成过程的计算机模拟的最新进展作了较详细的介绍。

基于CA-FE的双辊连铸纯铝凝固组织模拟

鉴于双辊薄带连铸等轴晶区半固态铸轧组织对产品性能的重要性,应用Procast软件中的CA-FE方法对工业纯铝在水冷钢辊连续铸轧中的凝固过程进行了模拟,建立了宏观温度场、浓度场和微观生长过程耦合的凝固组织模拟模型。以CA(Cellular Automaton)模型为基础,建立了晶粒生长过程的局部演变规则,在晶粒尺度上模拟了其凝固过程。应用建立的微观组织模型,研究了工艺参数对凝固组织的影响。模拟结果与实验结果基本吻合,检验了模型的正确性与适用条件。

ZA12合金氩弧焊HAZ组织模拟及摩擦学性能

在对ZA12合金钨极氩弧焊接头HAZ不同部位 (测点 )焊接热循环曲线大量测试和计算基础上 ,借助于焊接热模拟技术 ,设计了进行焊接HAZ显微组织模拟的热循环参数 ,并在DM 10 0 0A型电阻加热式热模拟试验机上 ,实现了ZA12合金钨极氩弧焊焊接HAZ加热峰值温度θm=370℃ ,30 5℃区域 (测点 )显微组织的模拟。研究结果表明 :ZA12合金钨极氩弧焊焊接HAZ组织热模拟试样的耐磨性均高于母材 ,并均随负荷的增加其耐磨性降低。

焊接接头组织模拟进展

介绍了焊接接头组织模拟的现状,阐述了组织模拟的主要方法：Monte Carlo方法、Cellular Automaton方法及相场法,分析了不同方法在模拟凝固及固态相变过程中的晶粒生长、组织形貌和各相分数等不同方面的特点和存在的不足．

压铸镁合金微观组织模拟

采用CellularAutomaton微观模型 ,对压铸镁合金的三维微观组织演变进行了模拟。在模拟过程中 ,采用连续形核模型处理液态金属的异质形核现象 ,通过正态分布函数描述形核质点密度随温度的分布关系 ,在给定过冷度时对分布函数积分可得到该时刻的形核密度 ,晶粒生长模型则考虑了枝晶尖端生长动力学和择优生长方向 <10 10 >,也考虑了温度场的影响 ,并完成了宏观温度场和微观计算的耦合。最后通过压铸镁合金标准拉伸试棒金相试验 ,对模拟结果进行了验证 。

铸造凝固组织模拟的图形显示策略研究

采用CellularAutomaton方法对Al- 7%Si合金的微观组织进行了模拟计算 ,提出了从数字信息中提取晶粒轮廓的方法 ,并运用有关的图形学算法将晶粒组织在计算机上显示出来 .采用黑白显示与彩色显示两种技术表达了模拟计算结果 ,开发了图象的放缩、编辑与晶粒度的计算等功能 ,使微观模拟的后处理模块能较好地满足研究的需要 ,并可与实际的金相组织进行比较 。

球墨铸铁微观组织模拟的研究与开发

根据球墨铸铁微观组织形成的凝固动力学模型 ,使用面向对象的编程技术开发了球铁微观组织模拟模块 ,同时使用了二维指针数组描述三维铸件单元 ,显著地提高了模块的计算规模。通过实际球铁件模拟结果与定量实验分析结果的比较得出 :石墨球数量和大小的模拟结果与定量分析结果吻合较好 ,而珠光体数量的模拟准确性尚有待作进一步的改进。

某高大厂房分层空调系统设计与气流组织模拟

以广州某汽车内饰车间为例，介绍了分层空调负荷计算模型，并在负荷计算基础上对采用不同类型制冷主机的经济性进行对比，以选择最佳制冷机组。车间内选择4台变风道组合空调器，送风方式采用全面降温＋岗位送风方式。为保证车间内空调效果，借助CFD软件对车间内气流组织进行模拟，模拟结果表明人员活动区温度在26～28℃之间，过道和设备区域温度在29～33℃之间，满足车间内使用要求。

金属热锻成形过程中微观组织模拟的研究概况

概述了金属热锻成形过程中,微观组织演变模拟及其相关模型的研究概况,评述了描述材料组织演变的数值模型和随机模型,并指出了现有模型研究中存在的不足及今后的研究重点。

凝固过程微观组织模拟研究进展

综述了凝固过程微观组织模拟的研究现状,重点介绍了微观组织演变过程中晶粒形核、长大、相关的理论模型和常用的数值模拟方法,并对微观组织模拟的未来发展进行了评价和展望。

基于角点生长算法的镁合金晶粒组织模拟

建立了一种新的模型来模拟镁合金凝固组织,该模型采用了概率性元胞法(正方形元胞、四邻胞配置)。凝固过程中的形核由高斯分布形核模型控制;枝晶的晶向随机定义;枝晶尖端的生长速度由KGT模型计算后拟合成三次多项式;元胞的捕捉和状态转换规则由针对镁合金密排六方特性设计的角点生长算法控制。利用该模型计算了单个及多个晶粒的生长过程,并通过多个晶粒模拟结果与实验结果的对比验证了模型的准确性。