内外复合冷却高效结晶器内钢水三维流场数值模拟

提出一种基于结晶器内钢水内外复合冷却高效连铸新技术 ,即在“结晶器内设置内冷却器———U型管”。采用流体力学分析软件FLUENT ,分析了内置U型冷却器时结晶器内钢水的流动状态 ,并与无内置U型管冷却器时结晶器内钢水流动状态作比较 ,发现内置U型冷却器使结晶器内钢水的流动状况均匀 ,钢水的冲击深度减轻 ,有利于钢中夹杂物上浮。

二维声子晶体微腔能带结构的有限元分析与设计

本文基于ABAQUS建立了二维声子晶体体波能带结构的有限元计算方法。该方法首先利用周期性边界条件和Bloch定理,将周期结构的有限元离散特征方程化归到一个周期单胞内的复系数特征方程,然后将其分为实部和虚部两组方程,并在周期单胞边界上应用Bloch定理,求解得到的实数特征方程,获得频散曲线。与已有计算方法相比,该方法在适用性、计算速度、精确度和收敛性等方面具有明显的优越性。在此基础上使用发展的有限元方法分析研究了不同形状的声子晶体微腔的能带结构特性。结果表明这些晶体结构对于特定频率的声波可以将其限制在声子晶体微腔内,在一定环境下有着较好的吸声降噪功能。

X形浸入式水口对结晶器内钢水流动影响的数值模拟

应用粘性流体力学的基本原理,采用专业流体力学软件FLUENT对1 60mm×1 60mm方坯连铸X形浸入式水口对结晶器内钢水流动的影响进行数值模拟,验证了X形浸入式水口浇注时,通过两块半椭圆形导流板上、下平面与倒锥形圆筒内腔围成的螺旋形导流通道的导向作用,使钢水以涡流形式进入到结晶器,能有效减轻钢水的冲击深度,有利于夹杂物、气泡聚集升浮和提高连铸效率。

光弹法实测正交异性双材料界面裂纹断裂参数

采用光弹贴片法实测正交异性双材料界面裂纹尖端区域的应力应变场,进而求出界面裂纹的断裂力学参量.将正交异性双材料板加工成拉伸试件,在聚碳酸酯贴片的单侧表面镀金属铝膜,以提高贴片的反射效率.沿贴片后的双材料界面预制裂缝,逐渐加大载荷,得到一系列清晰的等差线条纹图.利用正交异性双材料界面裂纹尖端应力分量表达式计算出应力强度因子.实验表明,光弹贴片法可有效地分析正交异性双材料界面裂纹问题.

改进的无网格局部边界积分方程方法

将局部边界积分方程与改进的移动最小二乘法相结合,提出改进的无网格局部边界积分方程方法。改进的移动最小二乘法引入带权的正交基函数,可以克服现有的移动最小二乘法在构造近似函数时须要进行大量的矩阵求逆、计算量大、法方程组容易出现病态方程组的缺点。将改进的无网格局部边界积分方程方法应用于弹性力学问题,并推导出相应的离散方程。通过数值算例验证了该方法的有效性。与原有的局部边界积分方程方法相比,该方法具有计算量小、数值稳定性好并且不会出现病态方程组的优点。

复合材料风机叶轮内流场数值模拟

应用粘性流体力学的基本原理,采用专业流体力学软件对复合材料风机叶轮内气流流动进行数值模拟,发现叶轮内气流流动状况不理想,据此对叶轮的叶片进行改进设计,得到了改进叶片设计后叶轮内的流场,改进了复合材料风机叶轮的结构,改善了叶轮内部气流的流动状况,提高了叶轮的气动性能,为研制出高性能的新型复合材料风机叶轮奠定了基础。

165mm×165mm方坯连铸结晶器安全性的数值模拟分析

运用有限元软件ANSYS热分析模块对浇铸0.2%C钢水的10 mm铜结晶器壁面的温度场、应力场及位移场的分布状况进行数值模拟,比较得出在不同换热系数工况下结晶器壁面的恶劣服役部位的安全性。结果表明,结晶器热面峰值温度为525 K,冷面的峰值温度为475 K;结晶器外壁圆角变形值为0.789 mm,较内壁变形大;结晶器最大等效应力和最大应变均出现在钢液与空气接触的内壁圆角处,分别为218 MPa和0.002 079。结晶器温度、变形和应力均满足连铸安全性要求。

ZrO_2粉体压制轴对称块体过程有限元数值模拟

在对ZrO2粉体压制过程力学模型研究的基础上,应用国际大型通用有限元分析软件MSC.Marc对ZrO2粉体压制轴对称块体过程中流动行为、规律和致密度进行分析。给出成型过程中,粉体变形几何形状、应力应变场、密度分布等数据,并根据此数据分析出现质量缺陷的原因,快速有效地确定模具的最理想形状。

复合材料风机叶轮动静态特性有限元分析

运用有限元软件Ansys,对设计开发的轴流式FT35-11的一个纤维增强复合材料风机叶轮的动态特性、工作时在离心力作用下的应力和变形进行了分析,设计的叶轮能满足强度和刚度要求,为纤维增强复合材料风机叶轮的生产应用奠定了理论基础。

滑石块冲击破碎实验分析

利用自行设计的落锤实验装置、标准筛和电子天平,对单个滑石块进行了冲击破碎实验,讨论了实验过程中的质量损失、破碎后新生表面积和破碎后颗粒的累计质量百分比分布,并利用最小二乘法对累计质量百分比分布曲线进行了回归分析。结果表明:在实验装置吸附、塑料袋吸附和筛子吸附三部分质量损失中,筛子吸附最大,实验装置吸附最小;质量损失所产生的新生表面积不能忽略;破碎后颗粒的累计质量百分比分布取决于能量的大小,能量相同则质量分布相近,其分布曲线的三次回归方程除常数项外,其它各项系数绝对值大小与能量大小正相关。

拉格朗日-雷诺应力模型在后台阶颗粒流中的运用

使用拉格朗日与雷诺应力模型相结合模拟了后台阶颗粒流,考虑了颗粒的重力作用而忽略了其它的作用力。结果表明,该方法对于后台阶颗粒流的气相流场与实验符合程度相当好,而在颗粒流中,模拟结果也与实验表现出一定的符合程度。由于该方法需要的计算资源比较少,值得进一步研究。

准连续体方法研究进展

准连续体方法是一种将连续介质方法和原子模拟相耦合的多尺度模拟方法。该方法巧妙地将分子静力学与有限元法相结合,在变形梯度较小的规则区域采用代表性原子作为计算点,以此为节点形成有限元网格,其周围其他原子的位置通过插值得到。代表性原子的引入,使系统原子势能的计算大大简化。自适应手段的应用,保证了材料缺陷核心附近原子尺度的细节描述。与其他纳米力学计算方法相比,准连续体方法具有计算精度高,计算规模大等优点。本文主要介绍了准连续体方法的基本原理及发展状况,归纳并总结了这一方法的一些优点及今后的发展方向。

铝板坯半连续铸造充型过程三维流场与温度场耦合数值模拟

利用CFD商用软件Flow-3d对铝板坯半连续铸造充型过程中流场与温度场耦合作用下的凝固过程进行了数值模拟。分析了铝板坯半连续铸造充型过程中流场和温度场对凝固的影响,得到了流场、温度场的分布图和充型过程中自由表面的位置和形状图。表明合适的浇注速度可形成理想的充型模式和温度分布,避免某些铸造缺陷。

一种求解方管稳定性问题的简化方法

采用材料力学中的平面弯曲理论、以及弹性理论中平面应力问题和平面应变问题的转换关系,分析方管在均匀外压作用下的变形、临界压力和应力,得到了方管最大变形、临界压力和最大应力的求解公式.运用有限元分析软件Marc建立有限元模型,分析了方管在外压作用下的变形、临界压力和应力情况.分析结果表明,最大应力出现在凹角处,最大位移出现在各面的中截面处,并将有限元解与本文解作比较,从而验证文本解的正确性.

内冷却器对方坯连铸结晶器内钢水流动影响的数值模拟

采用CFD软件Fluent对0.2%碳钢165mm方坯连铸结晶器内钢水在流场温度场耦合作用下钢水流动状况进行数值模拟并考察结晶器内冷却器的作用。结果表明内冷却器可以明显的减缓钢液的波动状况,降低钢液的流动速度,而使钢液的流动变得均匀。

铝板坯充型过程流场与温度场的耦合数值模拟

利用FLOW-3D软件对铝的充型过程进行了数值模拟,采用了耦合模拟的方法对结晶器内的流场和温度场进行了分析。通过比较不同的换热系数和浇铸速度下的结果,得到换热系数和浇铸速度对结晶器内流场和温度场的影响。

微波烧结浸入式水口导流装置过程的数值模拟

根据微波烧结的特点、传热学原理和有限元求解方法,建立了浸入式水口导流装置三维温度场的数学模型。给出了导流装置的边界条件和初始条件,使用ANSYS软件,得出了浸入式水口导流装置的X方向温度梯度分布云图,以及导流装置上任意选定点的温度-时间曲线分布。结果表明,微波烧结法时间短,而且所形成的温度梯度小,能够节省能源,为浸入式水口的发展提供有效的参考,也为高效连铸生产提供依据。

结晶器内冷却器-U形管内流场温度场耦合数值模拟

采用ANSYS有限元通用软件,对设计开发的圆环主半径54 mm、圆柱高180 mm、横向圆柱长45 mm、冷却水初始温度320 K、冷却器内壁温度525 K的内冷却器-U形管内冷却水速度为6～14 m/s时,对流场温度场耦合作用下冷却水流动状况进行数值模拟。结果表明,进口速度太小,易在弯曲区形成涡流,速度太大,易在弯曲区产生更大的流速,对管壁冲击较大,影响其使用寿命;所以内冷却器进口速度在10 m/s时冷却效果最佳。

ZrO_2粉体压制复杂块体成型过程三维数值模拟

应用大型通用有限元分析软件MSC.Marc对ZrO2粉体压制复杂块体成型过程中的相对密度及应力、应变的变化进行了数值模拟。分析了成型过程参数对模型质量的影响。在此基础上分析出现质量缺陷的原因,提出改进措施,为粉体压制复杂块体提供理论基础。

内冷却器热力耦合有限元分析

利用有限元软件ANSYS,对设计开发的内冷却器-U形管在稳态工作状态下的温度场、应力场及位移场的分布状况进行数值模拟,找出内冷却器的薄弱环节,为内冷却器-U形管的设计和应用提供理论依据。