钢板移动式感应加热的多场耦合数值分析

针对钢板的感应加热弯板成形问题,利用ANSYS软件的物理环境法建立了钢板移动式感应加热的电磁-热-结构耦合分析的数值模型。为了实现移动加热的模拟,采用节点约束方程解决了钢板、感应器和空气间隙组成的求解域的多场耦合问题,数值计算结果与实验数据吻合,验证了数值模型的正确性。然后,对钢板感应加热过程进行了数值分析,得出结论:感应加热过程中,涡流集中分布于感应器前端的钢板金属,有利于钢板快速升温,并迅速进入准稳态加热状态;在加热结束时,磁通密度外扩形成感应加热过程所特有的端部效应,从而影响钢板端部的温度分布及最终的板边变形。     

钢板低频感应回火数值模拟和试验分析

针对快速感应回火热处理方法,以5mm厚的45钢板为研究对象,根据有限元法中的电磁—热耦合技术,建立钢板感应加热回火的有限元模型,并利用自制单线圈低频感应加热装置,分别对钢板的感应回火过程进行数值模拟计算和试验研究,分析了电流、频率及加热时间对于钢板温度的影响规律及加热效果.结果表明:计算结果与试验结果基本吻合,将感应加热应用于钢板的回火处理是可行的,电流及频率对钢板的加热效果均有影响,通过控制加热过程中的电流、频率及加热时间能够满足钢板的回火要求.     

大型曲轴用钢热成形材料模型的研究

通过对大型曲轴用钢35CrMo钢的热力模拟试验和数据处理, 研究了变形温度、应变速率等参量对35CrMo钢应力、应变关系和再结晶特征的影响.建立了该钢热成形的材料模型,给有限元数值模拟该钢热成形过程提供了基本数据,也为热成形力能参数和加热温度的合理确定提供了科学依据.     

锥形管无模拉拔壁厚变化规律

为了确定拉拔速度控制模型,掌握变形规律,制定无模拉拔工艺,研究了无模拉拔成形不锈钢锥形管变形过程中锥形管壁厚变化的影响因素以及壁厚变化的规律.结果表明,锥形管无模拉拔过程中,随着拉拔速度的增大、锥形管长度的延长,锥形管壁厚呈直线规律减小;壁厚变化规律与坯料的原始厚径比以及进料速度、感应加热温度、冷热源距离等工艺参数有关;进料速度越大、感应加热温度越低、冷热源距离越小,无模拉拔后锥形管壁厚越大;原始厚径比为1/6的管坯,当进料速度为20~40 mm min^-1、感应加热温度为900~1100 ℃、冷热源距离为15~40mm时,工艺参数对壁厚的影响因子k为1.02~1.15.     

感应加热热熔釜分析及仿真

为实现热熔釜加热系统高效、节能、低污染,利用感应加热的方式对热熔釜进行加热.通过FLUX软件对热熔釜感应加热过程进行数值模拟,得到热熔釜在时间、空间上的温度分布.并把仿真结果与实验结果进行对比分析,证明仿真结果的可靠性.通过改变影响感应加热的主要因素对仿真结果进行优化,实验验证加热效率从72.2%提高到88.2%.仿真结果可以为该类感应加热热熔釜的进一步发展研究提供指导.     

平板感应加热磁-热耦合场的数值模拟研究

针对～种双线圈平板感应加热装置,利用ANSYS有限元分析软件对其感应加热过程中的磁—热耦合场分布进行数值模拟,通过对交变磁场产生涡流的分析,得到不同频率下平板各点温度随时间变化的分布图,以及整个加热过程中的温升特点.结果表明,这种双线圈平板感应加热装置对平板感应加热的温升速度有很大的提高,从而对平板的快速感应加热工艺的运用与改进具有一定的指导意义.     

输油管线感应加热器的有限元模拟及其参数设计

我国大部分原油粘度高、含蜡多,常温下会凝固,长距离管输需采用加热输送。根据输油管线的特点,建立了适合于有限元数值模拟的计算模型。通过大型有限元商业软件OPERA对感应加热过程进行了模拟计算,得出涡流在钢管中的分布规律,以及稳态情况下管道中温度的分布规律。根据不同电流参数和线圈参数对感应加热效果的影响,提出了一种实际工程中感应加热器工艺参数的设计方法。     

滚压拉伸成形曲面技术及其数值模拟

介绍了柔性滚压拉伸成形技术原理及特点,通过数值模拟,研究了板材厚度、宽度和材质对成形质量的影响。结果表明:随着板材厚度的增加,板材内外层的压缩变形量和拉伸变形量增大,回弹量减小;随着板材宽度的增加,板材中间位置的流动性变差,板材变形不均匀;与08AL钢板相比,2024铝板材成形件的等效塑性应变值较大,而回弹量较小。该成形工艺的可行性和实用性已得到验证,模拟结果对于实际板材滚压成形工艺具有指导意义。     

钢结构焊接残余应力及焊接变形控制技术

为了探究控制钢结构焊接过程变形策略,通过钢板对接方法研究了焊接残余应力及焊接变形.以两块同料、同尺寸钢板对接解析焊接工艺过程,设定常态焊接工艺参数,在焊接钢板上进行焊接横向及纵向残余应力计算,并在焊接过程构建温度场,建立有限元模型,绘制其温度曲线图,探究残余应力变化趋势及分布情况.结果表明,对接焊接钢结构焊缝附近部分残余应力较大,结构残余应力在初始加热时期会呈现较快下降趋势,后逐渐趋于平缓,钢板对接焊接变形主要原因是纵向残余应力过大,可通过平行加热处理降低纵向残余应力的影响.     

土体固结与溶质运移三维耦合模型

考虑堆场上覆堆积体自重引起的土体固结与溶质运移的耦合效应已成为环境土工领域中的热点问题。在 Biot 固结理论和溶质运移理论相结合的基础上,以孔隙率作为耦合参量,将固结方程与运移方程相联系,考虑土体固结对溶质运移模型参数的影响,建立了溶质在固结变形土体中运移的三维耦合模型。采用多场耦合有限元软件 COMSOL Multiphysics 对模型进行了数值求解。数值模拟结果表明,土体固结变形对溶质运移过程具有较强和持久的阻滞作用,导致溶质运移深度以及污染羽范围的减小,在模拟运移20 a 时,运移距离减小率已高达27．75％,且随着时间的增加而逐渐增大;溶质在水平方向的迁移距离不可忽略,随着横向水力梯度的增大而增大。     

拼装式板式换热器在辐射供冷暖中的应用

探讨拼装式板式换热器在辐射供冷暖工程中的应用及换热工况匹配等问题,根据不同的工况选择不同的板片结构进行工况匹配.结果表明,用于辐射供冷暖工程时,应同时考虑板片的换热性能和流动性能.虽然辐射供冷暖系统均属于大流量、小温差的换热工况,但辐射供冷系统的换热温差及单位面积质量流量小于辐射供暖系统.长宽比大、波纹高度小、间距小及角度大的板型较为适用;而辐射供暖系统更适合采用长宽比小、波纹高度大、间距大及角度小的板型.     

热轧加热炉最优加热制度的研究

依据热平衡实验和“黑匣子”钢温测试实验,建立大型板坯加热炉离线仿真计算模型。经实验验证,模型计算准确,计算误差小于4％,满足工业计算要求。通过该离线模型的仿真计算,实现大型加热炉多段加热温度的优化,获得最佳供热制度,为加热炉的优化控制和操作、降低能耗、提高节能率提供指导。     

有限元在钢球感应透热处理中的应用

用有限元法对圆柱型感应透热装置中钢球热处理过程做了分析,建立了计算温度场的数学模型,进行了动态涡流场与温度场的耦合计算.经验证,本文的有限元模型能准确的模拟此类感应透热装置中被加热器件的温度场分布,对类似被加热部件的温度场分析也有借鉴意义.     

供热管网节能改造方案设计

供热管网设计不合理或者循环泵选型不合理,在供暖运行过程中会造成很大的能源浪费。以北苑家园为对象进行了供热管网节能改造方案设计。通过前期对该项目的调查,参照项目供暖季的运行记录,对一次网和二次网管路进行了水力计算,提出了节能改造方案,估算了改造费用和节能收益。一次网循环泵由3用3备改为2用1备,改造费用为220 434.8元,初步估算1个供暖季可节约电费约221 184元,1个供暖季即可收回投资资金,从第2个供暖季开始收益;对二次网高低区10个环路中7个环路的循环泵进行了改造,改造费用为408 800.1元,预计1个供暖季可节约电费398 131.2元,1.03个供暖季可收回成本,同样从第2个供暖季开始收益。对第5区板式换热器进行了改造,以提高供暖的安全性。     

红外热风协同加热实验台结构设计与仿真验证

为了分析多种加热因素耦合作用对路面加热效果的影响规律,进行沥青路面红外辐射与热风协同加热实验研究,在分析沥青路面协同加热机理与考虑协同实验的具体要求基础上,设计了实验台的具体结构形式,并建立了沥青路面与实验台的协同加热仿真模型,借助CFD仿真软件进行仿真分析,实现协同加热实验台结构优化与加热性能仿真验证分析。结果表明:所设计的协同实验台能够满足红外辐射与热风协同加热实验所需的加热距离和风速要求范围,实现热风均匀分布;协同加热板在加热距离调整时能够均匀加热路面;热风发生箱能够持续为加热实验提供温度稳定、风速可控的热风,验证了实验台的加热性能等能够满足热再生协同加热多因素耦合实验研究的要求,可为协同加热实验台的设计制造与未来沥青路面热再生协同加热装置的研发提供依据。     

钢临界加热温度回归分析

建立了钢的成分与临界温度之间的关系,分析了回归方程的显著程度．结果表明,相对误差在热处理温度波动范围之内;对制订钢的热处理工艺具有一定的指导作用．     

某药厂污水源热泵系统的模拟与分析

工业污水是一个优良的引人注目的低温余热源,在整个采暖期,水温波动不大,是水/水热泵或水/空气热泵的理想低温热源.采用污水热泵系统,可将工业污水作为提取和储存能量的基本源体,通过水源热泵来实现对建筑物冬季供热和夏季制冷.以哈尔滨某药厂的污水排放情况为例,采用计算机模拟,得到采暖季不同运行条件下,机组的主要特性(制热量Qc、输入功率N、制热性能系数COP)随各种条件变化的规律,显示出良好的节能性和经济性.     

轴承内环感应加热拆卸器的研制及其有限元仿真

在理论分析的基础上,研制了基于工频感应加热技术的轴承内环感应拆卸器。通过ANSYS有限元软件,构建了感应拆卸器的基本模型。对感应加热过程中拆卸器内的电磁场和工件内的温度场进行了计算机仿真,得出了磁场强度和温度的分布规律及温度对时间历程的变化规律。仿真结果不仅证明了涡流集肤效应的存在,而且通过对拆卸器磁场和温度场的有限元耦合分析,获得了轴承内环拆卸器的设计参数。通过对轴承内环感应加热温度的测试实验,证明了计算机仿真的正确性。     

钢水化学加热法硅铁发热剂的研究

研究工作是在中频感应炉上模拟ＣＡＳ－ＯＢ工艺进行的,以发热效率为衡量标准对在钢水化学加热法中用硅铁作发热剂,硅铁合适的加入量,适宜的氧气供给量和供氧强度等影响因素进行了研究,并提出合适的工艺参数。     

基于映射模型的城市热网热能输运灵活性研究

为了分析源荷不确定下的热网热能灵活输运问题,开展基于映射模型的城市热网热能输运灵活性研究. 采用机理建模与运行数据辨识结合的热网高精度映射建模方法,建立与物理热网行为特性一致的映射模型,通过模型特征参数估计,提高仿真计算精度. 同时,在此基础上提出量化分析热能输配灵活性的方法. 结合某北方城市热网开展多样化供需组合条件下的灵活性定量评估,并将该分析方法与现有管网可靠度理论进行对比. 对23个热力站开展灵活性与管网可靠度分析,对比结果表明,灵活性更侧重分析管网整体的灵活输运能力,可以用于管网输运瓶颈的分析,可靠度更侧重分析热网中元件本身的属性,可以用于管道容量及可靠性的分析. 该灵活性分析方法可以为提升热网调控灵活性奠定理论基础.