Modelling of electron energy absorption and backscattering during EBW

A three-dimensional heat flux model for deep-penetrating electron beam welding (EBW) is established to mathematically describe the physical heat generation process during interaction between electrons and the dynamic molten pool free surface. Monte Carlo method is used to determine the electron-target interaction, and random distribution of initial electrons, progressive trajectory tracing and electron backscattering models are used to describe the spatial distribution of electrons absorption. The model is verified in preset keyholes and applied in the simulation on electron beam welding process, and the calculated bead shape shows a good consistency with experimental results.     

电子束点焊熔池的液态金属冲刷效应作用规律

为了更深入地探究电子束焊接过程中的机理问题,基于对电子束点焊熔池中液态金属冲刷效应的理论分析,利用边界层理论对该效应进行数学建模.使用有限体积法数值软件Fluent,对20 mm厚的2219铝合金电子束点焊熔池的温度场和流场进行三维瞬态数值模拟,研究了液态金属冲刷效应对熔池的作用规律.模拟结果表明,液态金属冲刷效应会对熔池温度场、匙孔稳定性、熔池流场和固液界面形状与位置四个方面产生影响.模拟结果与试验结果吻合良好,验证了数学模型的合理性.     

电子束横焊3mm纯铌板的熔池形态研究

高能加速器纯铌超导腔内导体,要求加工后的外表面光滑平整,以保证其特殊性能的要求。在电子束平焊全熔透情况下,超导腔焊缝正面在反冲压力作用下易发生未焊满及塌陷等缺陷。本文采用合适的电子束横焊工艺参数,得到了符合工艺要求的正面余高焊缝。并且建立了3mm厚的高纯铌板横焊过程的二维模型,针对不同的焊接参数分别设计了不同尺寸和形状的熔池,结合VOF算法,模拟焊接熔池里液态金属自由表面存在状态,得到了不同焊接参数下熔池的演变过程。实验结果显示,焊接熔宽随焊接线能量的升高而增大,数值模拟与实验结果较吻合。     

多用户动态节能资源竞争计算卸载策略

针对移动边缘计算环境下,移动设备的计算、续航、存储能力的不足,导致其响应延迟、电池寿命降低等问题,设计了一种动态节能资源竞争计算卸载（DERCO）策略。该策略综合考虑了信道容量以及设备间的相互干扰等情况,以一种贪婪算法的思想,让所有边缘设备通过迭代竞争信道资源,节能效果最好的设备将获得卸载机会,再利用一次性卸载方法,根据实时的信道状况和卸载速率进行动态的细粒度子任务卸载决策。实验结果表明,该策略优于一种近似协同计算卸载方案,有效降低了设备的能耗与时延。     

电子束环焊2 mm高纯铌熔池行为的数值模拟

基于VOF算法建立了2 mm厚的高纯铌电子束环焊过程的三维数学模型,在模型中考虑了金属蒸气反冲压力、表面张力、重力等关键熔池驱动力,计算出了环形熔池的温度场和流场对熔池中关键位置进行分析,并总结了纯铌环焊熔池的特点。模拟结果表明,在纯铌环形结构未熔透时,由于母材对熔池的支撑作用,匙孔波动情况与平焊类似;在环形结构焊透后,在Marangoni效应和重力的作用下,熔池表面液态金属加速扩展。此外,数值模拟与试验结果吻合良好,验证了数学模型的合理性。     

铝合金薄板电子束穿透焊熔池的数值模拟

为有效地控制电子束焊接后的焊缝成形,得到符合要求的焊接结构,本文基于电子束焊接熔池物理过程的分析,使用有限体积法(FVM)数值模拟软件Fluent,对2mm厚的2219铝合金电子束穿透焊的温度场和流场进行数值模拟,研究了电子束穿透焊时熔池的流动行为及规律.模拟结果表明,电子束焊接形成穿透型匙孔时,熔池中液态金属的流速大小和方向迅速发生改变,最大流速可以达到10 m/s;产生的金属蒸汽反冲压力会使熔池剧烈震荡,熔池中远离匙孔的液态金属在Marangoni对流的驱动下,使熔池上、下两部分形成了较中间部分更长、更不稳定的拖尾,同时促进了熔池宽度的增加;熔池宽度和熔池拖尾长度分别在35 ms、90 ms左右达到了稳定.模拟焊接熔池凝固后,正面焊缝有一定的余高,背面焊缝有一定的收缩,其表面焊缝形态与实际焊缝形态吻合良好.此外,通过对熔池中液态金属的流速分析,还可以得出结论:金属蒸汽反冲压力对熔池的驱动作用远大于重力和表面张力的影响.     

W、Mo添加对Fe-21Cr合金连接板高温性能的影响

Fe-Cr合金是固体氧化物燃料电池(SOF-Cs)连接板材料的最佳候选之一,但仍存在氧化速率较快以及热膨胀系数(TEC)较大等问题。采用热胀系数小的W和Mo元素,研究了W或Mo对Fe-21Cr合金热膨胀系数、面电阻及抗氧化特性的影响。研究结果表明,适量W或Mo的添加可以降低Fe-21Cr合金的热膨胀系数,并提高其750℃高温抗氧化性能。     

Fe-21Cr合金Cu1.2Mn1.8O4涂层的组织结构与高温性能

采用浆料涂覆加氧化的方法在Fe-21Cr合金上制备了Cu1.2Mn1.8O4尖晶石涂层.采用XRD、SEM、EDS等分析测试手段.对尖晶石涂层试样在氧化过程中物相、形貌以及成分的变化进行了表征.研究结果表明,在750℃空气中氧化800 h后尖晶石涂层试样涂层底部氧化过程中有(Cr,Fe)2O3氧化层生成.(Cu,Mn)3O4尖晶石涂层不但能有效地阻碍基体中Cr的向外扩散.并且能显著降低长期氧化过程中ASR的增长速率.750℃空气中((Cu,Mn)3O4尖晶石涂层将Fe-21 Cr合金ASR抛物线速率常数从8.28×10-2 mΩ2·cm4.h-1降至1.87×10-2 mΩQ2·cm4·h-1.     

Fe21Cr0．8Gd表面涂覆MnCo2合金高温抗氧化特性研究

选用Fe基合金作为SOFC连接板材料具有价格和加工优势，但其高温（≥750℃）抗氧化性能尚不能满足长期服役的要求。本文采用射频溅射的方法，在前期开发的用于SOFC的连接板材料Fe21Cr0．8Gd合金基体上涂覆了一层MnCo2合金。连接板在700℃预氧化2小时，然后升温至750℃氧化处理9小时，经XRD测试，得到了单一的MnCo2O4尖晶石相。继续氧化至20小时后，合金在750℃的面电阻为0．0247Ω·cm^2；至100小时后，面电阻〈0．016Ω·cm^2，且未见剥落，但有少量CoCr2O4新相生成，是由于基体中的Cr向涂层扩渗造成的。试样750℃氧化过程符合抛物线规律，生成了具有保护性的氧化膜，氧化100小时后，试样增厚约为2．13μm，且与基体保持了良好的结合。     

电子束扫描横焊薄铌板的熔池动力学行为

在电子束焊接过程中，金属液体蒸发的反冲压力、表面张力、重力等驱动力共同作用于熔池，对焊缝成形有显著影响. 在扫描横焊的情况下，电子束作用范围的扫描摆动和重力方向的旋转使熔池的动力学行为变得更复杂. 采用试验和数值计算方法对电子束扫描横焊薄铌板的熔池形态和凝固后熔合区形貌进行研究，数值模拟得到的熔池形态和熔合区形状与试验结果吻合. 熔池流场分析结果表明，半熔透熔池的驱动力主要为液态金属蒸发引发的反冲压力；全熔透熔池的上表面Marangoni流动占主导，表面张力与反冲压力共同作为熔池流动的驱动力；重力与焊接扫描共同作用使得熔池两侧的质量分布和流场分布不对称，造成了焊缝两侧熔合线的不对称.