Solidification and remelting of Al through Al2O3 fibrous preform under centrifugal force

The solidification and remelting of molten aluminum through a porous preform under centrifugal force field were modeled numerically. The results show that the transient solidification and remelting phenomena appear on the infiltration fi-ont and can be divided into two distinct regions： the remelting region and solid-liquid congruent melting region. The decrease of porosity always results in the increase of moving velocity difference between the infiltration front and the remelting fi＇ont, which leads to the increase of the solid-liquid congruent region extent. But for the decrease of the rotational fi＇equency, the difference of moving velocity between infiltration front and remelting fi＇ont decreases, which leads to the decrease of regional extent. The infiltration fi＇ont moving velocity is mainly influenced by the centrifugal infiltration pressure, whereas the remelting fi＇ont moving velocity is mainly influenced by the material thermodynamics. The transient solidification and remelting phenomena are the intercoupling results between the centrifugal infiltration dynamics and the material thermodynamics.     

移动床中热气体渗流传热对煤粒热解反应过程的影响

针对移动床内热气体对煤颗粒预热处理工艺，分析了颗粒料层中热气体渗流传热对煤热解反应过程的影响，建立了多孔介质渗流传热与煤热解反应相互作用的物理数学模型。研究了不同情况下移动床内气固温度和压力分布以及煤热解反应规律，计算结果表明，高温热气对移动床煤颗粒料层的热量渗透主要发生在渗透入口端区域，热解反应发生在热渗流作用区域，煤的热解反应对应酬内温度场分布有较大的影响，改变运行参数可以调整热渗透作用区域推移速度和物料温度水平，从而控制煤热解反应过程，在热解反应区域，孔隙率对流场，压损和煤热解过程有很大的影响。图9参11     

离心渗铸充型过程中伴随有瞬态固化与再熔现象的流场变化规律

针对离心渗铸工艺中熔体浇注温度太高会带来铸件冶金质量下降问题,在充型过程中一般会发生金属熔液的瞬态固化与再熔现象,建立了旋转多孔介质内伴随有瞬态固化与再熔现象的渗流传热理论模型.通过理论分析获得了离心渗铸充型过程中瞬态压力分布计算公式,建立了不同区域界面的移动速率与温度间的耦合关系,分析了流场变化规律.结果表明：渗透前沿界面推移速度主要受离心渗透压力即渗透动力学因素的影响,而再熔界面推移速度主要受热导率和金属相变特性即材料热力学因素的影响,多孔预型体内发生的瞬态固化与再熔是决定充形过程中渗铸复合层能达到的最大厚度的重要因素.     

移动床中热气体渗流传热与煤热解过程的数值计算

采用热气体对燃烧前的煤颗粒进行渗流炽热预处理,通过理论分析和计算的方法研究移动诃内热气体渗流加热对煤热解反应过程的影响,建立多孔介质渗流传热传质与煤质热解反应相互作用的物理数学模型,研究不同情况下床内颗粒料层中气固温度和煤热解挥发分析出浓度的分布规律,计算结果表明,移动床内煤的热解反应与渗流传热过程密切相关,增大入口渗流速度以及减少给料量,导致热渗透我域扩大,热作用区域内的煤层温度水平提高,热解反应区段向床方向偏移,在热解反应区域,孔隙率对流传质和煤热解过程中有很大的影响,研究结果,对于移动床煤热解反应装置的设计与运行具有一定的参考价值。     

高温金属熔液在旋转多孔介质内的渗流传热过程

针对转动坐标系中铝熔液在SiC多孔介质内的流动传热现象 ,考虑离心力对渗流传热过程的影响 ,采用局部非热平衡假设建立多孔介质渗流传热数理模型 ,研究不同工况下流体的流速、压力损失及铝熔液和多孔介质的温度变化 .计算结果表明 :在渗透区域 ,液固两相存在温差 ,且液固温差随渗透界面的移动而减小 ;在非渗透区域 ,固体的温度曲线基本不变 .离心转速或孔隙率的增加都使渗透前沿区域液固两相温差增大 .孔隙率对流场和压力损失有较大影响.     

离心渗铸金属铝熔液的瞬态固化与再熔

通过分析离心力场中金属铝熔液在Al2O3短纤维多孔介质内的渗流传热，考虑了离心惯性力对铝熔液的瞬态固化与再熔的影响，建立了旋转多孔介质内的渗流传热理论模型．研究了复合管铸造工艺中不同工况下液固共融区的长度和固化率的瞬态变化规律以及流场压损的分布规律．结果表明：在Al2O3颗粒的预热温度低于铝熔化温度的条件下，当渗透前沿达到一定深度时出现液固共融，随后液固共融区随渗透过程而增长，固化率逐渐提高．随着孔隙率的减小，液固共融区的长度和固化率增大，出现共熔现象的固化率降低，复合层能达到的最大厚度减小．而随着转速的减小，液固共融区长度缩短，共熔区内的固化率水乎提高，出现共熔现象的固化率增大，复合层能达到的最大厚度减小。     

高温铝熔液在旋转多孔介质内的渗透与瞬态固化和再熔过程

针对离心渗铸板材工艺中金属铝熔液在旋转的Al₂O₃预型体内的充型过程,考虑离心惯性力对金属铝熔液的瞬态固化与再熔过程的影响,研究了伴随有瞬态固化和再熔现象的流场温度分布以及熔融区长度和固化率瞬态变化规律,推导了渗透界面和再熔界面移动速度计算公式,建立了界面速度与温度的耦合关系。结果表明:当Al₂O₃颗粒预热温度低于铝熔化温度时,渗透过程出现了瞬态固化和再熔现象,液固共熔区随渗透过程不断向前推进,共熔区长度和固化率随渗透过程而增长。随着孔隙率和转速的减小,共熔区内固化率提高,渗透前沿和再熔前沿界面移动速度减小。但孔隙率的减小使两种界面移动速度差值增大,液固共熔区长度增长;而转速的减小使两种界面移动速度差值缩小,液固共熔区长度缩短。     

离心渗铸工艺中铝熔体在SiC多孔介质内的渗流传热过程特征及最弱环损伤模型

针对离心力场中铝熔体在SiC多孔介质内的渗流传热现象,考虑离心力对渗流传热过程的影响,根据局部非热平衡假设建立了多孔介质渗流传热模型。采用全隐格式TDMA算法和第一类迎风差分方法对渗流过程的温度场进行了数值计算。研究分析了不同复合层厚度下离心渗透过程中的流场和温度场瞬态变化规律。计算结果表明,在渗透区域,熔体与SiC颗粒存在着一定温差,而在渗透前沿,这种温差相对较大。渗流速度变化存在两个十分明显的阶段,渗流速度较高且急剧下降的初始渗透阶段以及渗流速度相当平稳的后续阶段。渗流速度的这种瞬态变化规律主要是多孔介质内流体流动与离心压力相互作用的结果。渗透初期形成的紊流状态,是导致熔体卷吸空气、使复合材料内部形成气孔的主要原因之一。选择合适的工艺参数对于确保铸件质量是十分关键的。