材料冲蚀行为及机理的研究

通过对三种工程材料在不同条件下的冲蚀率和磨损表面形貌的分析,研究了冲蚀角度、粒子速度、粒径等因素的影响,探讨了材料的磨损机理.     

基于田口方法研究风化对钢化玻璃抗冲蚀性能的影响

采用田口方法对钢化玻璃的冲蚀试验进行设计,对钢化玻璃进行风化及冲蚀试验,分析对比风化前后钢化玻璃在各影响因素下的冲蚀规律.采用扫描电镜(SEM)和能谱仪(EDS)分析钢化玻璃风化和冲蚀前后表面形貌及化学元素含量的变化情况.由各影响因素对信噪比的贡献率可知,各因素对钢化玻璃冲蚀性能影响程度从大到小为冲蚀角度、冲蚀速度、沙流量.钢化玻璃风化后在低冲蚀角度时受沙粒切削作用影响增强,在高冲蚀角度时受裂纹叠加作用影响减小,冲蚀角度对信噪比的贡献率在风化后减少5.8％.钢化玻璃风化后对冲蚀速度的敏感性提高,冲蚀速度对信噪比的贡献率在风化后增大7.2％.沙流量对信噪比的贡献率在风化前后差异较小.     

矿热炉烟道气固两相流冲蚀机理研究

研究了镍铁冶炼矿热炉烟道中气固两相流动特性,建立了气固两相流的传质模型,揭示了气固两相流的传质机理。本研究采用了DPM离散模型和DNV冲蚀模型,结合用户自定义函数（UDF）的宏（DEFINE＿DPM＿BC）对Grant和Tabakoff颗粒壁面反弹模型进行编译,分析了颗粒的运动轨迹对烟道壁的冲蚀影响,研究了烟气黏度和密度对颗粒冲蚀行为的影响。结果表明：烟气黏度增大,颗粒受到烟气的影响增大,颗粒对壁面影响减小,冲蚀区域发散;烟气密度增大,颗粒受到的曳力减小,从而减弱了颗粒对壁面的冲蚀影响。     

碳化硅陶瓷的冲蚀磨损机理

采用自主研发的冲蚀磨损试验机,以碳素钢为参照,对碳化硅陶瓷进行冲蚀磨损实验.通过控制冲蚀角度、冲蚀时间和粒子冲蚀速度,测定碳化硅陶瓷的冲蚀磨损量,并借助于SEM对冲蚀磨损后试样的显微结构进行观察.实验结果表明:碳化硅陶瓷体积冲蚀率随角度增大而增大,在90°下达到最大;碳化硅陶瓷的冲蚀磨损机理为:在小角度下主要以切削磨损为主,在大角度下主要以脆性断裂为主.     

改性橡胶混凝土在复合盐冻融循环-风沙冲蚀作用下损伤研究

使用15％(质量分数)NaOH溶液对橡胶颗粒浸泡改性处理,研究普通混凝土、未改性橡胶混凝土和改性橡胶混凝土力学性能变化,采用模拟风沙环境侵蚀实验系统对复合盐冻融循环后的混凝土试件进行冲蚀试验,探究改性橡胶混凝土在复合盐冻融循环-风沙冲蚀作用下的损伤机理.结果表明:15％(质量分数)NaOH溶液改性橡胶混凝土较未改性橡胶混凝土强度提高,弹性模量进一步降低,韧性有所提高;改性橡胶混凝土在抗风沙冲蚀性能方面仍表现出脆性材料特性;80目(0.18 mm)橡胶混凝土抗复合盐冻融循环性能最优,10目(2.00 mm)橡胶混凝土抗风沙冲蚀性能最佳,NaOH溶液对不同粒径橡胶混凝土不同性能的改性作用也不同;改性橡胶混凝土对抗复合盐冻融循环性能和抗冲蚀性能均有一定的改善作用,通过微观形貌分析其主要原因为改性橡胶颗粒与混凝土基体粘结作用更强,弹性变形更大.     

粉煤灰玻璃/陶瓷复合涂层冲蚀磨损性能研究

以粉煤灰为原料,采用热化学反应法在Q235钢表面制备了玻璃/陶瓷复合涂层.采用XRD、SEM分别研究了涂层的物相组成及截面形貌,并测试了涂层的冲蚀磨损性能.结果表明:热固化后复合涂层有新相Ca2Al2SiO7、FeAl13 、Mg3(PO4)2等产生.复合涂层界面结合致密,200 r/min、300 r/min、400 r/min冲蚀磨损性能分别提高2.18倍、2.95倍和2.03倍.     

高铝浇注料常温冲蚀磨损性能及机理

通过改变基质成分以及骨料临界粒径大小制备六种高铝浇注料预制件,选用粒度在1 ～3 mm之间的棕刚玉颗粒为磨料,用自由落体式冲蚀磨损试验机在预制件原砖面和内部切面上进行固体颗粒冲蚀试验.研究了高铝浇注料预制件在不同冲蚀角度、磨料速度、冲蚀时间下耐磨性能的变化情况.实验结果表明:在相同冲蚀试验条件下,高铝浇注料预制件原砖面的耐磨性能低于内切面,内部颗粒紧密相嵌,原砖面颗粒堆积松散从而基质占比偏多;骨料临界粒径大的浇注料抗冲蚀磨损性能较好,表面层中基质占比更大,进入稳态冲蚀所需的时间更长.     

混凝土超低温冻融循环损伤机理及控制措施

通过冻融循环前后混凝土抗压强度、质量、表观及微观现象的改变揭示了其超低温冻融循环损伤机理.在此基础上,探究了抗冻剂和引气剂分别对混凝土超低温抗冻性的影响.根据试验结果可得到以下结论:1)循环最低温度越低,混凝土表面和内部结构劣化越严重,抗压强度降低越显著;2)混凝土超低温冻融循环损伤主要是由混凝土内部水结冰所致,在降温过程中,其体积膨胀对孔隙壁产生冻胀压力,使得孔隙逐渐增大、连通甚至出现裂缝,内部损伤逐渐累积使结构变得疏松;3)与抗冻剂相比,引气剂对混凝土超低温抗冻性的改善效果更好;4)抗冻剂和引气剂掺量分别不应大于水泥质量的5％和0.03％,两者在低温下的掺量宜为2％和0.02％～0.03％.     

不同冲击条件下微晶玻璃涂层冲蚀应力的有限元模拟

材料表面应力状态对材料的冲蚀磨损行为起着重要作用。本文利用有限元方法探讨了冲蚀角度、冲蚀速度、磨料粒径对微晶玻璃涂层冲蚀应力的影响,利用常温冲蚀试验机对微晶玻璃涂层在不同冲蚀角度下的体积磨损率进行了测定。结果表明,随冲蚀角度、冲蚀速度、磨料粒径增大,涂层的冲蚀应力均逐渐增大。在相同的冲蚀角度和冲蚀速度条件下,磨料粒径对涂层冲蚀应力的提升效果显著。微晶玻璃涂层冲蚀磨损率随冲蚀角度的增大而增加,其变化规律与冲蚀应力变化趋势基本一致,从而验证了有限元应力模拟的可靠性。     

基于CFD的3点放样弯管冲蚀模拟研究

弯头是管道冲蚀破坏中最脆弱的部分,直接决定管道的寿命。针对这一问题,提出一种3点放样弯管结构,并采用数值模拟技术对其抗冲蚀特性进行研究,详细分析了不同微米级颗粒粒径、流速、颗粒质量流量等对最大冲蚀率的影响。模拟结果表明：弯管冲蚀主要发生在弯管外侧。不同3点放样管均具有一定的抗冲蚀效果,且3点放样管最大直径越大,抗冲蚀效果越明显,这一规律不随流速、颗粒质量流量的变化而变化。虽3点放样弯管最大直径越大抗冲蚀效果越好,但能耗随弯管最大直径的增大线性增加,故需保证在能源消耗范围内尽量减少冲蚀。文中的研究结果为弯管的耐磨设计提供指导作用。     

采用拉格朗日法与欧拉法模拟旋风筒内气固两相流的对比研究

为了研究颗粒相对于水泥生产预分解系统中旋风筒内两相流场的影响,分别使用不考虑颗粒影响的拉格朗日单向耦合方法与考虑颗粒影响的欧拉多相流方法对6000T/D预热器C1级旋风筒进行气固两相流的数值模拟,旋风筒颗粒出口处边界条件的处理采用了灰斗出口算法,该算法将锥筒出口到颗粒出口之间的空间中气流的轴向压降定义为只受重力影响,实现挡风板的作用.模拟结果与现场数据对比表明:拉格朗日单向耦合方法与欧拉多相流方法均可以精确的捕捉到旋风筒内部流体的流动情况,压力场分布相似,欧拉多相流方法下的流场速度分布更加合理,收尘效率精确度较高.     

燃烧器内气固两相流动的分区并行计算

采用Fortran语言自行开发的程序,在MPI编程环境下,对一新型燃烧器一次风喷咀及弯头组件内的气固两相流动进行了数值模拟。在求解过程中,将整个几何区域分解成若干相对简单的子区域,然后分别在各子域上对控制方程组进行离散多机并行求解。最后分析了计算机集群在数值求解复杂流动问题方面的实用性以及实际所能达到的计算效率。     

干湿循环与盐湖卤水侵蚀共同作用下喷射混凝土的劣化及其机理

通过对比普通混凝土、普通喷射混凝土和钢纤维喷射混凝土在(干湿循环+盐湖卤水侵蚀)共同作用下的外观形貌、抗压强度、物相组成和微观结构,研究了喷射混凝土的劣化及其机理.结果表明:(干湿循环+盐湖卤水侵蚀)150次时,普通混凝土外观形貌破损严重,喷射混凝土外观形貌较完整;普通混凝土抗压强度＜普通喷射混凝土＜钢纤维喷射混凝土;钢纤维喷射混凝土表层微观结构较为致密且存在CH,侵蚀产物石膏在侵蚀后期发生了二次反应;其劣化侵蚀机理包括NaCl、MgCl2、Na2SO4和MgSO4的物理结晶侵蚀及碳酸盐、硫酸盐和镁盐的化学侵蚀,但未发现氯盐的化学侵蚀产物,而喷射混凝土中还发生碳硫硅钙石型硫酸盐侵蚀.     

基于液固两相流排污管道冲蚀磨损的数值模拟

针对管道的冲蚀磨损问题,基于液固两相流理论及离散相模型,应用Fluent有限元分析软件,建立了排污管道的二维有限元模型。结果表明,含固体颗粒的液体对排污管道产生的冲蚀磨损,主要集中在分支管与总管的交接处。研究方法对排污管道的设计具有一定的参考价值。     

旋风分离器两相流研究综述

综述了旋风分离器内部流场、颗粒运动和数值计算模型的理论研究发展历程。     

倾斜管内两相流流型的实验研究

为了进一步了解倾斜向上管倾角对管内空气和水二相流流型转变的影响。本实验在两相流实验室进行,记录和总结实验数据,进而获得流型图。分析了空气-水形成两相流通过管长8 m,有机玻璃直径20 mm,分别将管倾斜5°,15°和25°,所得的数据采集。通过在相同管径条件下的倾斜管在不同倾斜角下流型出现的区域对比,得到管的倾斜角度对流型变化的影响。     

基于分形和模糊技术的气固流化床流型辨识

提出一种基于分形和模糊技术的气固流化床流型辨识的新方法,将分形技术应用在气固流化床压力波动信号的分析中,提取出信号特征值Hurst指数,同时结合模糊识别,建立模糊识别函数,由此来区分气固流化床的不同流型。初步研究表明,基于分形和模糊识别的流型辨识能够达到较高的正确率。     

钢化玻璃光学性能检测系统的研制与开发

通过模拟Lambda950型分光光度计仪器样品仓的检测条件和环境,并对分光光度计系统进行设计与改造,研制开放式样品仓,设计出可满足各类尺寸钢化玻璃测试光学性能的检测系统。通过分析比较改造前后系统光学性能检测数据,研究论证了该检测系统的可行性。     

负压差立管气固流动的不稳定性实验分析

负压差立管内气固两相流具有流动的不稳定性,比较典型的是颗粒流量的不稳定性. 实验表明这种不稳定性主要有两种形式,一种是流量偏移,流量从一个值逐渐或突然转变为另一个值,这种现象一般发生在立管的入口或出口,是颗粒失流化架桥产生的;另一种是流量振荡,流量在一定的范围内发生波动变化,即低频脉动流动,这是颗粒逆压力梯度流动压缩气体造成的. 负压差立管气固流动的不稳定性对工艺过程的运行具有潜在的危害性.     

E玻璃窑炉液流速度计算及案例分析

从运行窑炉中存在的跑料问题入手,引入E玻璃窑炉表面液流速度计算方法。通过计算玻璃液流速度,优化窑炉工艺制度,提高窑炉表面液流速度,很好解决了窑炉跑料问题,确保了拉丝作业的稳定性,促进了生产。