航空发动机动叶积垢数值模拟研究

基于NASA公布的Stage 36叶型及进气道数据,利用DPM离散相对ash,CaCO_3及Al_2O_3颗粒不同粒径、颗粒入射速度等条件对颗粒运动轨迹及叶片壁面颗粒沉积速率进行研究。颗粒直径增大、材料密度增加、低入射速度情况下将造成压气机叶片表面的颗粒物沉积速率逐渐加剧。叶片压力面区域相对于吸力面积垢沉积率较大,叶根区域相对于叶尖区域更容易产生积垢。     

瓦楞辊热喷涂粉末WC-12Co的研究

针对WC颗粒尺寸和粉末粒度范围不同的三种WC-12Co热喷涂粉末,通过调节喷涂距离和氧气流量参数,检测了其沉积率的变化,并比较了涂层的显微硬度和耐磨性;结果显示粒度范围5-30μm、WC颗粒为1μm的粉末具有较好的沉积率和耐干摩擦性能。     

环缝磨工艺的资源消耗特性及其应用

研究了环缝磨的资源消耗特性，主要是磨料介质消耗特性及环缝磨能量消耗特性。根据磨料介质的消耗特性及粉碎过程中不断变化的物料性质，优化了介质条件；根据能量消耗特性，把粉碎区制作成上大下小的锥形体，随着物料被磨细，转子周边线速度逐渐提高，颗粒脉动速度逐渐增加，在一次粉碎过程中粉碎能量逐渐递增，从而改进了磨料区能量的分布。实际应用表明，改进后的环缝磨可以缩短研磨时间，降低磨料介质和粉碎能量消耗，提高了资源的利用率。     

异面三通管冲蚀磨损的数值模拟研究

在管道输送过程中,油品中夹带的微小固体颗粒会对管道壁面产生冲蚀磨损。采用DPM冲蚀预测模型,模拟在不同流速、不同颗粒直径、不同质量流量下管道的冲蚀分布规律,预测异面三通管中受冲蚀磨损比较严重的区域。结果表明:固体颗粒对异面三通管的冲蚀主要集中在三管交汇处的弯面、水平管段的上侧管壁以及两水平管的交汇处,对管道弯头底部的冲蚀较小;管道的最大冲蚀率随流体入口速度的增大呈指数增长;管道的最大冲蚀率随颗粒直径的增大开始时缓慢增大,当颗粒直径增大到一定值时管道的最大冲蚀率随之呈线性增长趋势;管道的最大冲蚀率随着颗粒的质量流量的增大且呈线性增长。     

冷气体动力喷涂技术中颗粒的喷涂速度对沉积效果的模拟研究

通过有限元分析工具ANSYS对颗粒与基板间的碰撞过程建立了相应的计算模型,对颗粒在不同的喷涂速度下撞击基板的过程进行了分析,并重点研究了碰撞速度对沉积效果的影响,研究结果表明:颗粒的扁平率随着颗粒的速度的增加而增加,在基板上的形成的凹坑的深度也随之增加,颗粒与基板碰撞面积也增加。     

气力输送系统T形盲管长度的优化

采用双流体模型，对气力输送系统中T形盲管弯头的3维气固两相流场进行了数值模拟。计算分析结果表明，管道直径和颗粒直径越小，入口速度和固相体积浓度越大，流场压力损失越大。颗粒直径、固相体积浓度、气流入口速度越大，盲管长度△L与管道直径D的比值H应选取较大；H值的选取范围为0．5-3，不同管道直径的压力损失有着相同的变化趋势以及同样的H值。     

压下率对不锈钢复合板组织及结合强度的影响

在不同压下率轧制工艺条件下,通过观察复合界面显微组织、界面特征、剪切试验和断口形貌,对比分析压下率对热轧不锈钢复合板复合界面组织及结合强度的影响。结果表明:不锈钢复合板界面结合良好,近界面碳钢侧内有宽约80μm的铁素体带,随着总轧制压下率的增加,碳钢侧铁素体组织晶粒逐渐细小、均匀化,晶界的面积也越来越大,可有效地提高不锈钢复合板的强度。但较大的压下率使碳钢侧晶体发生不同程度的晶内滑移,产生加工硬化现象,且随压下率的增加,晶内滑移更加明显,在铁素体中出现滑移带。通过系列剪切试验发现,复合板结合强度随总压下率的增加呈增加趋势,增加的趋势逐渐减缓,其断裂方式为脆性断裂+韧性断裂,最大剪切强度可达459.6MPa,远高于标准中规定的210MPa。     

TIG电弧辅助熔滴沉积增材制造SiCp增强铝基复合材料中的熔池动力学与颗粒迁移行为

基于计算流体力学方法,考虑电弧力、碳化硅颗粒(SiC_p)增强相与液态铝合金基体相之间的相互作用以及表面张力等因素,建立了Si C_p增强铝基复合材料钨极氩弧焊(TIG)电弧辅助熔滴沉积增材制造中的三维瞬态熔池行为数值模型,通过与堆积试样的横截面形貌、Si C_p分散状态实验结果对比,验证了熔池行为数值模型的有效性。通过数值模拟,揭示了堆积过程熔池峰值温度演变规律、熔滴冲击诱导的熔池动力学行为、熔池流态对Si C颗粒迁移行为的影响。结果表明,堆积过程涉及熔滴冲击、合并、铺展、熔池回弹4个阶段;冲击点附近出现重熔,熔滴冲击造成熔池中心区域产生明显的V字形凹陷,熔池边缘形成冠状隆起;在熔体拖拽力的作用下Si C颗粒更多的分布于堆积层两侧;熔滴冲击引起的熔池内局部高压以及熔池底部对流,抑制了Si C颗粒向熔池底部沉降。     

工艺参数对H13钢离子渗氮层性能的影响

利用离子渗氮妒对H13模具钢进行了离子渗氮处理，研究了不同温度及时间对渗氮层性能的影响。结果表明，随渗氮温度的提高，表面硬度先升高后降低，渗氯层厚度逐渐增加；随保温时间的延长，表面硬度逐渐降低，硬化层厚度逐渐增加；表面残留应力随着渗氮温度的提高和保温时间的延长均呈现升高趋势。另外，生产实践表明，渗氮后，模具使用寿命明显提高。     

雪粒参数对高速列车转向架区域雪粒堆积的影响

高速列车在风雪等极端环境下的运行性能日益被人们关注,而雪粒在列车转向架区域堆积会影响列车的行车安全。基于非定常雷诺平均Navier-Stokes方程和欧拉-拉格朗日多相流模型,将雪粒视为球形颗粒,采用三车编组形式,研究雪粒进入转向架区域的途径,并研究雪粒密度和直径变化对转向架区域雪粒堆积的影响。研究结果表明,大部分雪粒是从列车底部进入转向架区域的。随着雪粒直径和密度的增加,大部分转向架的雪粒堆积量减少。而位于头车一位端转向架的雪粒堆积量增加,这是由头车一位端转向架区域流场和几何结构复杂所导致的。雪粒较易堆积在转向架的构架、制动系统和驱动系统上。而且随着雪粒直径或密度的增加,这些部位上的积雪量占转向架积雪总量的比例越来越大。