定向凝固界面速率对机械牵引速率的响应

通过传热分析，给出了定向凝固过程中界面速率对机械牵引速率的响应函数，指出在低速凝固条件下，界面速率可以视为与牵引速率相等；而在高速凝固时界面速率相对于牵引速率存在滞后现象。两个速率保持同步的上限值受到冷却环境、试样尺寸、合金热物理性质等的影响。液相前沿的温度梯度与冷却介质、加热方式以及合金体系有关。在此基础上，分析了实现稳定的亚快速定向凝固的条件。

固液相变蓄能的数学模型和自然对流换热系数的实验研究

引入自然对流换热系数 ,将固液蓄能数学模型简化为仅用能量方程加以描述。并通过实验测得相变过程的实际温度场 ,证明了自然对流固液相变换热的影响不可忽略 。

工艺参数对热型连铸过程的影响

通过对99.7%工业纯铝、工业纯锌、工业纯铜、Zn-5%Al合金进行热型连铸工艺试验,研究了工艺参数对拉铸过程的影响。试验结果表明:铸型温度高于金属熔点约10℃,能够保证固-液界面位置处在铸型出口附近时,连铸顺利,铸锭表面光洁;在保持界面位置不变的前提下,在较高的拉铸速度下,可在较低的出口温度下拉出合格铸坯;冷却距离越短,固-液界面位置对冷却距离的变化越敏感,界面位置越不稳定。

固液相变蓄能数学模型中有效导热系数的理论及实验研究

引入有效导热系数经验公式 ,将固液蓄能数学模型简化为仅用能量方程加以描述 ,运用热焓法求解能量方程 ,得到计算相变位置随时间变化曲线。并通过实验测得相变过程的实际温度场 ,得到实验相变位置随时间变化曲线。二者比较 ,证明了自然对流对固液相变换热的影响不可忽略 ,验证了该公式在Ra <10 1 0 ,Pr<10 5下的正确性。

自然对流对界面形貌、流场和温度场的影响

为了探究固液界面形貌、界面附近流场和温度场与自然对流强度的关系,设计了实验装置,用物理模拟和数值模拟的方法,研究了自然对流强度对透明有机材料固液界面的形貌、界面附近流体速度和温度分布的影响.结果表明,自然对流使固液界面发生弯曲,界面呈不对称形状;靠近固液界面的液体以边界层的方式流动;Rayleigh数较小时,界面附近的液体温度呈线性降低;Rayleigh数较大时,远离界面的液体温度几乎是均匀的,界面处液体温度迅速降低.可见,自然对流强度是影响固液界面形貌、界面附近液体速度和温度分布的重要因素.

金属型中锰球铁皮下气孔的试验研究

利用自制的装置测定了中锰球铁铁水氧电势和固—液界面形成速度,建立了氧电势与皮下气孔的对应关系和固—液界面形成速度与皮下气孔的对应关系,探讨了皮下气孔的形成机理及影响因素,提出了防止和消除皮下气孔的有效措施。

Goos-Hanchen效应的声学模拟及在地球物理中的应用

在概述古斯-汉森效应(Goos-Hanchen)的声学模拟的基础上,提出反射P波在液体-固体(液-固)界面上产生的横向位移的新物理模型。以水-有机玻璃界面为例,对反射P波的一些物理特性进行数值计算和分析。结果表明,对于过入射临界角区域,反射P波在液-固界面上会产生一个横向位移;反射P波在界面上的传播速度不但与界面两侧介质的物理参数有关,还与入射P波的入射角有关。因此可以预测,在声波测井中测量到的首波信号可能是反射P波,而不是传统声波测井模型中描述的"滑行折射P波";将液-固界面上的声学横向位移的物理模型推广到固体-固体(固-固)界面上,可建立一种大角度(过入射临界角)入射的地震勘探数据的精确时-深转换算法。

驱油用功能单体笼型多面体低聚倍半硅氧烷的设计合成与应用研究进展

化学驱以其性价比高日益受到提高原油采收率研究者的重视,研究新型驱油功能材料是化学驱工作最核心问题之一。近年来,笼型多面体低聚倍半硅氧烷(POSS)因其良好的三维结构以及优异的物化性能引起了材料科学工作者的广泛关注,是构建驱油用有机/无机杂化纳米复合材料的理想基本单元。在分析总结前人研究成果的基础上,较为系统地综述了纳米型POSS单体的合成方法,运用这些方法设计合成了基于单官能团、多官能团和双官能团的POSS单体。基于功能单体,通过修饰、接枝或聚合等手段,进一步设计合成功能强大、性能各异的有机/无机杂化纳米复合驱油材料。在设计合成的基础上,进一步阐述了POSS单体结构与性能的关系以及在三次采油等方面的应用研究进展,并对POSS单体在驱油新材料中发展趋势及前景进行了展望。

液-固界面反射纵波的虚拟横向位移

通过对光学中Goos-Hnchen效应的类比,建立虚拟横向位移模型,推导反射纵波在液-固界面上的传播速度的数学表达式。数值模拟结果表明:在声波测井中测量到的声波首波信号是在液-固界面产生的具有渡越时间/横向位移的反射纵波,而不是通常声波测井模型所认为的以固定传播速度在液-固界面(或井壁)传播的滑行折射纵波。这个反射纵波在界面上的有效传播速度不仅与界面两侧介质的物理参数有关,而且与入射角有关。

金属钨熔化过程的分子动力学模拟

本文使用分子动力学方法对金属钨的熔化过程进行了数值模拟,分析了钨在熔化过程中的结构、系统内能变化以及表面熔化过程固-液界面变化情况,初步分析了表面熔化现象的机理。模拟过程采用嵌入原子模型(EAM)描述原子间相互作用,模拟结果表明,嵌入原子模型适合于计算固-液相变过程,表面熔化过程是由表面处最外层原子的不稳定性触发的。对于均匀熔化过程,晶体在4700 K下发生固-液相变;对于表面熔化过程,计算获得了不同温度(3800～4800 K)下的熔化速度,拟合出熔化速度公式,得到的表面熔化热力学熔点与已有实验结果基本符合。