激光熔凝的数值模拟及其在激光定向凝固中的应用

建立了一套激光熔凝的数学模型和计算方法 ,给出了两种条件下熔池深度与扫描速度的关系曲线。计算结果与实验值吻合良好 ,验证了模型的有效性。根据计算分析了激光工艺参数与激光定向凝固组织的关系。据此通过工艺参数的匹配 ,在熔池顶部得到了与扫描方向完全一致的凝固组织     

ANSYS二次开发及在火焰筒壁温分析中的应用

在充分利用ANSYS热流耦合计算功能的基础上,结合火焰筒壁面温度数值分析的特点,采用参数化设计语言APDL和用户界面设计语言UIDL对ANSYS进行二次开发,提出了以外部程序生成ANSYS宏命令并对宏命令进行封装的方式实现与ANSYS的数据交换,充分利用了ANSYS强大的求解功能,实现了火焰筒壁温数值模拟计算过程的自动化.并以火焰筒的气膜板冷却计算为例进行分析,计算结果与实验数据吻合良好,验证了系统的可行性.证实了以ANSYS为平台开发火焰筒壁温分析系统获得成功.     

一种斜流式叶轮滑移因子计算模型的试验验证

对一种新的可用于斜流式叶轮的滑移因子计算模型进行了试验验证,分析结果表明:(1)该计算模型可以有效地用于斜流式叶轮滑移因子的计算;(2)计算结果在小流量系数的情况下吻合较好,在大流量系数的情况下偏差较大.     

激光快速成形过程中熔池形态的演化

采用高速摄影技术对激光快速成形过程中液态熔池的形成及其演化过程进行了实时观察。结果发现,以一定速度向前运动的激光束辐照基材时,基材表面开始熔化并形成液态熔池,经过一个较短的时间间隔(约1．0 s)后熔池深度增大至一定值,熔池长度则围绕一恒定值波动。以恒定送粉率向熔池中连续送进金属粉末时,熔池的长度和宽度逐渐减小,熔池寿命缩短。同时熔池后沿不断抬高即熔覆层厚度不断增加,最大熔深处熔池自由表面法向和激光束轴线之间的夹角由几度逐渐增大到20°～30°左右。熔池自由表面发生周期性的变化,实验观察到熔池后沿有周期性的“岛状凸起”出现和消失现象。数值计算结果证实这主要是熔池中熔体在表面张力梯度下引起的强制对流作用的结果。     

采用热-流耦合方法对气冷涡轮叶片换热的计算

以往在计算气冷涡轮叶片温度场时需要预先求出叶片和燃气交界面以及叶片和内冷气体交界面的对流换热系数,但是带有复杂内冷通道的叶片求解对流换热系数较困难,针对这一问题,采用了一种无需预先求出叶片表面对流换热系数的方法——热-流耦合方法,即只需给定主流流场的进出口边界条件和内冷通道边界条件以及叶片几何,就可求出叶片温度场的方法。文中采用热-流耦合方法首先对流体扰流前缘为钝形平板的二维层流流动进行了计算,计算结果与分析解进行对比,两者符合良好,证明了方法的可靠性,在此基础上对Mark涡轮叶片的换热问题进行了计算,计算结果与实验值吻合较好。说明热-流耦合方法在计算涡轮叶片换热问题时是有效可行的,具有很高的工程应用价值。     

半固态凝固组织形成机理初探

在采用丁二腈-水透明模型合金对半固态处理过程中的组织形成实时观察试验研究的基础上,结合现有理论对 球晶形成的机理进行分析。结果表明球晶是由液相形核生长产生的,使由于半固态搅拌改变了凝固界面前沿的凝固条件, 使得凝固核心能够保持球形稳定生长,而非由以往所认为的球晶形成机制-断裂的枝晶钝化形成。     

采用热-流耦合方法对火焰筒壁温三维数值模拟

考虑了流场变化对换热的影响,使用热-流耦合方法,对某型燃烧室整个流场、温度场进行完全的数值模拟。该方法对流场和固壁内换热进行耦合计算,得出了三维燃烧室壁温分布。计算中,对完全发展的湍流燃气采用了标准“k-ε”湍流模型,运用DO模型计算了燃气的热辐射,燃烧模型使用涡-耗散模型来计算化学反应速度,固壁材料使用了变比热和变导热系数。数值模拟结果表明流场与固壁相互作用得更充分,能更精确地反映流场和温度场的整个形态,可以模拟出较为合理的流场和温度场分布以及相应的流动换热特性。     

外啮合齿轮泵内部两相流动的数值模拟

应用动网格和气穴模型,对某外啮合齿轮泵进行三维数值模拟研究,分析齿轮泵的总体性能和内部流场特性,得出齿轮泵流量随进口压力减小的变化规律,模拟其内部气穴的产生、运输以及破灭过程。计算结果表明,在齿轮泵的工作过程中啮合处会产生气穴。若泵进口腔的压力较高,气穴就会随着工作液的填充而迅速消失,齿谷输送的工作液中不会包含气穴,齿轮泵的流量只会随进口压力的降低略微下降;若泵进口腔的压力过低,气穴不但难以消失,而且还会被齿谷输送走,导致齿轮泵质量流量迅速下降。齿轮泵进口压力越低,则输送的工作液中气体所占的比体积越高,质量流量下降越明显。     

滑动轴承内润滑油流动特性分析与实验研究

针对滑动轴承内润滑油流动复杂的特点,提出基于雷诺方程的滑动轴承内润滑油流动特性的数值求解方法.对滑动轴承内润滑油流动情况进行数值模拟计算,得到不同供油压力下的润滑油流量特性和压力分布,并利用润滑油系统试验台进行滑动轴承缩比实验验证.数值模拟计算结果与缩比模型实验结果吻合较好,验证了数值模拟计算方法的可靠性,同时也验证了缩比模型实验方案的正确性,为进一步分析研究滑动轴承润滑技术提供了理论和实验支持.     

串联式超声速环形引射器的设计与分析

为了满足高超声速风洞建设的需要,开展了串联式超声速环形引射器系统的状态模拟及方案论证。结合已有的风洞尺寸,采用一维处理方法,针对试验马赫数4、6、8,对Φ2m高超声速风洞两级串联式超声速环形引射器进行方案设计,得到各级质量流量、前室总压和临界截面马赫数等参数。结果表明:Φ2m高超声速风洞采用串联式超声速环形引射器方案能保证风洞的正常运行,但气源系统和场地要求苛刻,风洞运行成本偏高。