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.     

煤柱及围岩应力分布的三维模拟研究

在带压开采三维固流耦合模拟研究的同时,分析了煤柱区应力及其变形,重点讨论了在开采过程中煤柱应力及其变形的动态过程,探讨了它对地下围岩、地表移动的影响及今后采取的主要措施.     

大过盈配合天线座温差装配理论及应用研究

大型精密天线座研制中需要进行大过盈量的装配及拆解,传统的温差过盈装配法对工件进行整体加热/冷却,需要大量的液态氮和大型加热炉等资源,施工难度大、成本高;同时,对于已经过盈装配成一体的零/部件,整体加热/冷却的方法则无法实现无损分解.结合热力学理论计算和ANSYS Workbench软件多物理场耦合分析模块,数值模拟温度源对配合面尺寸的影响,为天线座等精密构件过盈装配及分解应用提供参考.开发智能陶瓷温控系统施加表面热源,覆盖干冰施加表面冷源,进行天线座精密过盈装配及无损拆解应用研究,工艺技术简单、实用、安全且高效.采用该方法顺利完成某型号天线座的装配及拆解检测工作,运转平稳,探伤检测合格.     

台头焦煤7202运输顺槽弱胶结围岩支护技术研究

台头焦煤7202运输顺槽进过程中存在弱胶结膨胀软岩地层,支护难度大。为解决该问题,进行耦合模拟研究,结果表明,普通锚杆支护在90 d左右时会出现巷道垮塌现象,结合顶板离层仪观测数据,表明模拟结果真实可靠。对巷道支护优化方案,采用工字钢结合管棚锚喷技术,实施完成进行效果考察,考察结果显示优化方案有效解决了弱胶结软岩支护难度大的问题。     

基于GSFLOW的地下水-地表水耦合模拟与分析

地下水-地表水耦合模型GSFLOW研究地下水-地表水相互转化关系、分析不同水文参数对于流域水资源影响提供理论和技术支撑。本文在介绍GSFLOW模型的结构、计算过程、应用范围等基础上,分析了气温、降水以及不同数量的水文响应单元(HRU)对GSFLOW模型模拟结果的影响。研究结果表明:水文响应单元划分尺度的不同影响GSFLOW模型的精度,当HRU数量增加时,GSFLOW模型对降水变化的响应更加剧烈,模拟结果变动幅度加大。气温升高、降水减少比气温降低、降水增加对模拟结果的影响更大,而降水比气温对模拟结果的影响程度更为明显。GSFLOW模型能较好地模拟复杂地下水与地表水的相互作用过程,是一种值得推广应用的地下水-地表水耦合模型。     

基于超临界流体电铸耦合场分析及试验研究

利用COMSOL Multiphysics对超临界流体电铸耦合场进行数值模拟,研究分析电流密度分布和电铸层生长规律,并且试验测试与验证;同时对超临界流体镍纳米金刚石复合镀层的表面形貌和显微硬度进行研究和探讨。结果表明,阴极边缘处电流密度远高于阴极中间部分,电铸层生长情况与电流密度分布较为吻合,电铸层中部厚度预测值的误差较小;电铸层显微硬度HV最大可达9540 MPa,比普通情况下复合铸层提高80%;制备的复合电铸层表面平整,组织致密。     

Thermomechanical coupling simulation and experimental study in the isothermal ECAP processing of Ti-6Al-4V alloy

The thermomechanical coupling simulation of the isothermal equal channel angular pressing(ECAP) of Ti-6Al-4V alloy was conducted.The effect of processing parameters,ECAP pass number and the residual billet on the effective strain,stress and temperature distribution was investigated.Based on the coupling simulation results,it is found that the shear factor,ram speed,deformation temperature,channel intersection angle and residual billet significantly affect the ECAP deformation behaviors.Meanwhile,the experimental study of the isothermal ECAP process of Ti-6Al-4V alloy using route C,in which the repeated rotation angle around the longitudinal billet axis before reinsertion in the die was 180°,were conducted at a deformation temperature of 750°C,a ram speed of 0.3 mm·s-1,an outer arc of curvature of 60° and a channel intersection angle of 120°.Furthermore,a large amount of recrystallization occurs and some prior α phase grains grow in the post-ECAP process of Ti-6Al-4V alloy.The yield strength of post-ECAP Ti-6Al-4V alloy increases compared with that of as-received Ti-6Al-4V alloy.     

高大空间建筑的自然通风模拟案例研究

针对大空间玻璃幕墙建筑,将多区域流体网络计算软件Contamw与热流及热平衡计算的Matlab程序相结合,以实现其自然通风与热的耦合计算,同时,利用建筑性能模拟软件Ecotect计算玻璃幕墙的入射辐射量,以实现精确的室内热流计算。     

自然通风建筑能耗全年模拟研究

自然通风是降低建筑能耗的重要手段.现有的软件工具难以准确计算自然通风条件下的全年建筑能耗,限制了自然通风在建筑节能设计中的应用.本文从自然通风计算及耦合计箅两方面进行改进,提出了一套可靠、准确的自然通风与热环境耦合计算的模拟方法和对应的评价指标.而后,以建筑能耗模拟软件DeST为平台,开发出了自然通风风量及建筑能耗的全年逐时模拟软件DeST-Vent+.利用DeST-Vent+软件对北京地区3种自然通风类型下办公建筑的全年空调冷负荷进行了模拟计算,分析了不同通风形式的节能潜力.     

成形充填过程的任意拉格朗日-欧拉有限元与无网格自适应耦合模拟

在任意拉格朗日-欧拉(Aritrary Lagrangian-Eulerian,ALE)方法框架中发展用于成形充填过程数值模拟的有限元与无网格自适应耦合方案.该方案自适应地在网格发生扭曲的区域采用无网格法空间离散以保证求解的精度和稳定性,而在网格质量较好的区域以及本质边界上保留使用有限元法空间离散以提高计算效率和便于施加本质边界条件,从而在充分发掘有限元法和无网格法各自优点的同时避开它们各自的缺点,在一定程度上保证该方法同时具有较快的计算速度和较好的健壮性.采用ALE参考构形描写充填过程中的熔体质量运动及守恒,可在不频繁变动网格的前提下准确跟踪自由面.应用压力稳定型分步算法求解控制方程,可方便采用不满足Ladyzhenskaja-Babuska-Brezzi(LBB)条件的速度、压力的同低阶插值.进行两个典型算例的数值模拟,结果表明该方法相对于单一的有限元法和无网格法的优越性,以及对含自由面变质量体系流动问题数值模拟的有效性.