搅拌头形状对铝合金搅拌摩擦点焊流场的影响

采用商用CFD软件包中的FLUENT软件对2A14铝合金搅拌摩擦点焊过程中材料的流动情况进行了三维数值摸拟.为分析搅拌头轴肩底面轮廓对材料流动的影响,分别建立了平面轴肩和凹面轴肩.当采用凹面轴肩时,材料流动状况更明显.为分析搅拌针的形状对点焊稳态过程流场的影响,建立了圆柱形、三角形和方形三种不同形状的搅拌针模型.与圆柱形搅拌针相比,三角形和方形搅拌针引起的材料流动的范围更大.本文在计算过程中,没有考虑热耗散.     

铝合金半固态浆料电磁搅拌下流场的数值模拟

根据实际条件确定了电磁搅拌的磁流耦合场模型有关参数,应用数值模拟软件,采用二维轴对称模型对铝合金半固态电磁搅拌的流场进行了模拟.计算了搅拌频率为50Hz,电流密度为3x105,6x106.1x106、2x106A/m2时的流场分布,发现铝合金熔体内部最大流速和最大剪切速率随电流密度的增加而线性增大.     

基于FLUENT的铝合金搅拌摩擦焊三维流场数值模拟

搅拌摩擦焊的流场是一个不可压缩的粘性流场,结合10mm LF2搅拌摩擦焊的三维流场特征,提出了流场的主控方程和定解条件。采用建模软件GAMBIT建立了流场的三维实体模型,采用非均匀四面体网格划分技术建立了求解的三维有限元模型。将有限元模型导入计算流体力学软件FLUENT,选取k—ε紊流计算模型,将已确定的定解条件施加到模型上．进行迭代求解,得到搅拌摩擦焊的三维流场模型。     

超声辅助搅拌摩擦焊流场分析

超声辅助搅拌摩擦焊是在搅拌摩擦焊过程中增加超声振动,利用超声波效应改善焊缝组织性能的一种新型金属固态焊接技术。本文基于计算流体力学和弹塑性力学理论,建立了1.8 mm厚2024铝合金超声辅助搅拌摩擦焊流场分析模型。对流场分析发现,超声波的导入能够提高材料塑性流动,同时也扩大塑性流动区域;而焊速的提高,导致前进侧将成为焊缝的薄弱环节。     

圆坯连铸结晶器电磁搅拌电磁场、流场的数值模拟

对圆坯连铸结晶器电磁搅拌电磁场及流场进行了数值模拟.分析了不同搅拌频率对结晶器内电磁场及流场分布的影响,得出了电磁场及流场特性与搅拌频率的关系.研究表明搅拌频率的变化对电磁场及流场的影响比较大,采用合适的电磁搅拌频率可以在连铸坯内获得较大的电磁搅拌强度.     

圆坯结晶器电磁搅拌过程三维流场与温度场数值模拟

建立了描述圆坯连铸结晶器电磁搅拌过程的三维数学模型．采用有限元和有限体积结合的方法求解Maxwell方程组和湍流Navier—Stokes方程,分析了结晶器电磁搅拌过程的磁场、流场、温度场和夹杂物轨迹特征,并考虑了励磁电磁强度和频率的影响．研究表明,磁场模拟结果与现场实测数据一致,电磁力在圆坯水平截面上呈周向分布．钢液在结晶器纵截面内形成两对回流区,且在水平截面内旋转流动;过热钢液滞留在结晶器上部区域,铸坯芯部温度迅速降低,凝固前沿温度梯度提高;大部分夹杂物积聚到结晶器上部区域旋转运动．励磁电流强度和频率对结晶器内钢液的流动、温度分布及夹杂物运动均有明显影响．     

铝合金搅拌摩擦焊三维模拟流场水平流动状况分析

采用计算流体力学软件FLUENT,建立搅拌摩擦焊的三维流场模型。对所建流场模型作4种深度的水平切片,得到不同深度的水平流动状况,并对流动状态进行分析。结果表明：焊接上部金属呈现规则的层流,下部金属员不规则的流,流动速度呈现有规律分布。模拟流场结果与试验所测流场基本吻合。     

二冷电磁搅拌下板坯连铸机内流动和凝固行为

二冷电磁搅拌(S-EMS)是板坯连铸生产中重要的电磁冶金技术。采用数值模拟方法研究了二冷电磁搅拌对板坯连铸机内钢液流动和凝固的影响。数值结果表明,二冷区电磁辊产生的磁场主要集中在电磁辊附近。二冷电磁搅拌对结晶器钢液的流场影响不明显,对二冷区凝固坯壳的厚度影响也不明显。当上下两对电磁辊的电流方向相反时,二冷区流场呈三环式;当上下两对电磁辊的电流方向相反时,二冷区流场呈双蝶式。     

基于ANSYSCFX的一种气压式送料罐优化设计

运用ANSYS CFX软件数值模拟气压式送料罐内部的三维定常紊流流场。采用标准k－ε（2epn）紊流模型、雷诺Navier-Stokec方程和压力－速度耦合SIMPLE算法,对不同锥度的送料罐内部流场进行数值计算,揭示罐子内部紊流流动的速度、压力、速度矢量和涡流黏度的分布规律,并通过对不同锥度罐体内部流场各个物理量的对比与分析,得出气压式送料罐的最优设计数据。     

电磁搅拌宽厚板结晶器内钢液流动和液面波动

为合理控制宽厚板结晶器内的钢液流动和液面波动,提高铸坯质量。通过数值模拟的方法研究了2 200 mm×250 mm连铸结晶器内的钢液流动和液面波动行为。考察了搅拌位置对流动和液面波动行为的影响规律。结果表明,电磁搅拌可增强上回流区域钢液流动,有利于均匀钢液成分和温度。电磁搅拌可使水口附近钢液的流速增加约0.04 m/s,增强了对水口附近钢液的搅拌。提高搅拌位置,搅拌产生的水平旋流增强了下返流流速,使熔池内下涡心位置上移。钢液的水平旋流使上返流发生偏转,减弱了上返流流速,降低了对液面的直接冲击,减小液面波动。适当提高电磁搅拌器位置有利于控制液面波动。电磁搅拌器中心位置Y=-0.1 m时,液面波动可由7.5 mm降低到3 mm以内,可减小液面卷渣,流场具有很好的对称性。     

行星搅拌器数值模拟与桨型分析

对用于高黏度浆料搅拌的某型号三桨行星搅拌器进行数值模拟和桨型研究,通过螺距的变化改变桨型得到另外2个方案。对3个方案分别进行了仿真模拟,从流场分布、速度分布、扭矩、功率等维度进行对比。结果表明:增大螺距,桨型更接近框式,搅拌器排出和切向循环能力增强,轴向循环能力减弱,搅拌扭矩和功率增大;减小螺距,桨型更接近螺带式,搅拌器轴向循环能力增强,排出和切向循环能力减弱,搅拌扭矩和功率减小。适中的螺距和桨型,有利于提升行星搅拌器的复合搅拌效果。     

圆主锌锅流场的物理模拟研究

采用水力学模型试验,针对某钢厂镀铝锌锌锅流场模拟研究。研究结果表明：主锌锅内的流场受钢带拉速的影响。在钢带运动情况下,锌锅内的流体出现明显的分层现象,锌锅内流体混匀时间有明显差异;通过对比实验,确定了拉速对于流场混匀时间起到主要影响,当钢带拉速在140 m/min时;流场效果最佳;通过模拟搅拌对比实验,确定了锌锅内流场的变化受到钢带拉速和搅拌相互作用的影响。根据实验结果,在搅拌作用下,钢带拉速应控制在120～140 m/min的范围内s,流场的混匀时间缩短25%～35%。     

基于数值模拟的TC4钛合金航空叶片精锻过程的金属流动规律

利用Simufact. Forming软件对TC4钛合金叶片的精锻过程进行了数值模拟研究,分析了叶片成形后其等效应力场、等效应变场、温度场的分布情况,研究了不同坯料温度、模具温度、上模速度、摩擦系数等工艺参数对叶片表层金属流动的影响。研究结果表明:叶片周围的毛边区域等效应力较小、等效应变较大、温度较高;最大等效应力点易出现在靠近叶尖的叶身头部、榫头与叶身的连接处、榫头头部及尾部区域;榫头区域的等效应变和温度最低,叶身中部区域的等效应变和温度较高;叶片各区域的Z方向速度方向一致,而叶尖与叶身中部之间区域的X、Y方向速度则出现正、反两个方向的变化,易导致折叠缺陷。叶片榫头区域的金属流动速度受工艺参数影响较小,其流动速度较为缓慢,接近于0;而叶身与榫头连接处附近区域的金属流动速度受工艺参数影响较大,提高坯料温度、上模速度、摩擦系数,都可使其金属流动速度增大,而模具温度的升高则会导致金属流动速度的减小。     

应用PIV系统测量混凝土搅拌运输车搅拌筒内部流体流动状态方法的研究

应用PIV对混凝土搅拌运输车搅拌筒内部流体在正转和反转两种工作状态下的流动状态逆：行实验研究，得到了搅拌筒内部流体流动状况的实验曲线及正转时搅拌筒内部流体的流线。为搅拌筒的结构改进设计提供了参考依据。     

液力缓速器双向流固耦合研究

基于双向流固耦合技术(FSI),采用非稳态模型,获得叶片结构变形对流场分布的影响,流场压力和惯性离心力作用下的叶片变形和等效应力。叶片变形主要是由于介质对叶片的作用力而非惯性离心力的作用。变形作用改变叶片的压力梯度,从而改变边界层流动,促进边界层分离,增加流动过程中的涡黏度。叶片的粗糙度可以促使边界层从层流转为湍流,抑制边界层分离。文中揭示液力缓速器能量耗时的主要过程。为提高扭矩和轻量化设计中带来的叶片强度问题,提供设计和校核的理论支持。     

直升机旋翼桨叶的红外检测

采用便携式红外无损检测系统对直升机旋翼桨叶的不锈钢前缘包片、桨叶前“Z”形梁和后缘条等部位进行了红外检测研究。在主动热激励方式下,由于内部材料的阻热与吸热特性不同将导致表面温度场分布不均,使红外热图像能够清晰显示出桨叶漆层下的内部结构特征或损伤情况。检测结果表明,主动红外检测技术完全可用于直升机复合材料结构的内部分层、脱粘和漆层下腐蚀等的快速检查,在直升机日常和应急维护保障中的应用前景广阔。     

混流风机整机数值模拟及流固耦合分析

为了改进叶型设计方法、提升SWF型号风机的通风效率,运用数值模拟的方法,并结合fluent软件分析了该混流式风机整机的内部流场状态,获得了风机内部压力场和速度场等有价值的信息,再运用流固耦合的原理,借助Ansys workbench平台将所得到的风机流场内部的表压添加到风机固体模型上,得出了风机运行时的应力和位移结果。最后通过改变流速,得到了多组不一样的全压和效率值,利用Matlab软件可以拟合出风机的效率曲线。结果表明:应力从叶根位置到叶顶位置逐渐减小,叶根位置的应力值为最大值;位移从叶根位置到叶顶位置逐渐变大,最大的位移值出现在叶顶位置。同时得出了风机的运行工况在流速为6-8时的效率最高。     

A Novel Criterion of Mixing Time in Gas-Stirred Ladle Systems

A novel criterion of mixing time in gas-stirred ladle systems was proposed in this paper. The essential difference between the previous criterion and the present one is that the former is based on the concentration itself while the latter is based on the variation rate of the concentration, which reflects the mixing efficiency directly. Experiment was carried out in an acrylic glass vessel with bottom blowing, and the tracer concentration was monitored by electrical conductivity probes. The mixing time obtained through the new criterion is approximately 20% less than that obtained through the 95% criterion, and the deviations of mixing times calculated from the new criterion are smaller than that from the previous one under the same conditions.     

发动机叶片电解加工等入流角流场设计与试验研究

在大扭角、长叶身型复杂曲面叶片电解加工中,通常采用传统纵向侧流式流场加工,电解液在叶尖至叶根的入流角度差异较大,电解液分流不均,易引发短路等加工意外。提出了一种等入流角流场,即在理论模型上由叶尖至叶根截取若干截面,在截面中以进排气边缘两侧切线的角平分线方向为入流方向,将各流道沿各自的入流方向延伸形成等入流角流场。该方法均匀了电解液入流角,有利于提升流场稳定性。利用有限元方法对等入流角与纵向侧流式流场进行了对比,结果表明等入流角流场可有效提升流场的均匀稳定。进行了等入流角流场的加工试验,结果表明该流场可获得较好的加工稳定性与加工质量。     

铝合金叶片热挤压工艺设计

针对传统模锻方法制造大榫头叶片工艺流程长、废品率高、尺寸精度低等弊端,提出挤压法制造叶片的工艺:挤压叶身和镦挤榫头形成叶片毛坯,后续机加工得到叶片产品。采用Deform-3D软件对挤压过程进行了数值模拟,优化了坯料形状、尺寸,分析了应力、应变分布,将叶身局部最薄处由R1 mm补偿为R6 mm,并采用偏心凹模法改变压力中心,解决了叶片成形过程中金属流动不均匀、开裂、弯曲等问题,并设计了挤压模具和镦挤模具结构。优化后的模拟结果表明:叶片挤压过程中金属流动性良好,成形精度高。