多方位粒子相互作用的格子气自动机法相变模型

介绍了近年来以流体力学和分子动力学为背景而发展起来的格子气自动机法,本文中,通过各方向移动粒子间的相互作用以及静止粒子与各方向移动粒子间的相互作用建立了相变模型.通过模拟液体中气泡的形成,可观察到微观的相变过程,并由此证明了此模型的正确性和有效性.     

低温还原铁矿微粉过程的数值模拟

研究了H2在360～400℃之间还原铁矿微粉的过程，并提出了微空间尺度下瞬时气固反应动力学模型，以模拟氧化铁微粉在低温下的还原过程．这个模型包括了非均相化学反应动力学方程、颗粒内的传热方程和气体扩散方程，采用全隐式有限差分方法对控制方程进行数值求解．通过数值计算得到不同颗粒度矿粉在不同温度下还原率随时间的变化，并根据反应热和气体浓度在反应过程中的行为得知化学反应和气体内扩散在反应速率控制过程中所起的作用。数值模拟结果与试验结果基本吻合．     

低温还原铁矿微粉过程的数值模拟

研究了H2在360～400 ℃之间还原铁矿微粉的过程,并提出了微空间尺度下瞬时气固反应动力学模型,以模拟氧化铁微粉在低温下的还原过程.这个模型包括了非均相化学反应动力学方程、颗粒内的传热方程和气体扩散方程,采用全隐式有限差分方法对控制方程进行数值求解.通过数值计算得到不同颗粒度矿粉在不同温度下还原率随时间的变化, 并根据反应热和气体浓度在反应过程中的行为得知化学反应和气体内扩散在反应速率控制过程中所起的作用.数值模拟结果与试验结果基本吻合.     

石墨电极高温氧化的动力学模型

根据气－固反应理论建立了石墨电极高温氧化动力学模型Ｘｓ＝ｋａ＋ｋｂ．Ｑ并通过高温氧化实验证明，内扩散和化学反应是影响其反应的限制性环节。     

Ti-6Al-2Zr-1Mo-1V合金在β单相区等温变形过程中不连续动态再结晶的模拟与实验研究

<正>西北工业大学武川等人研究了元胞自动机法模拟Ti-6Al-2Zr-1Mo-1V合金在β单相区等温压缩过程中的不连续动态再结晶现象。首先建立了元胞自动机模型,动态模拟了再结晶的形核和后续长大过程。研究发现,再结晶晶粒长大的驱动力由晶界处位错密度的演化提供。为了验证建立的元胞自动机模型的正确性,将通过该模型预测所得的应力-应变曲     

非晶硅膜氮化动力学分析

在1200℃静态氮化非晶硅膜热重实验基础上,用回归分析方法,按气固相反应理论中几种控速模式,分析探讨了非晶硅氮化动力学模型,得到非晶硅氮化反应前期为界面化学反应控速、中期为界面化学反应与扩散混合控速、后期为扩散控速的三段控速模型,并获得有满意相关系数的氮化各期动力学曲线表达式.     

利用相区场模型模拟凝固过程枝晶的生长--各向异性相区场模型的推导

凝固组织枝晶生长过程的机理和数值模拟一直是材料领域的研究热点。扩散界面模型中的相区场方法近来得到了广泛应用，文章给出了纯物质凝固过程相区场模型的数学推导过程，并结合变分方法将各向异性引入到模型中来。     

05Cr17Ni4Cu4Nb不锈钢固溶过程的元胞自动机模拟

采用元胞自动机模型建立了05Cr17Ni4Cu4Nb不锈钢固溶过程的二维模型,模拟了固溶过程中的晶粒形核生长以及化合物相的扩散溶解,模拟结果动态地再现了固溶过程的微观组织特征。通过该模型分析了固溶温度和固溶时间对固溶处理后微观组织的影响。     

金属粉末还原中的冶金反应工程学探讨

就冶金反应工程学中的质量传输及化学反应在金属粉末还原过程中的应用进行了初步探讨。指出:气-固反应是常见的金属粉末还原反应之一;常用的还原设备,如管式电炉,可看成活塞流反应器,并用活塞流反应器的物质恒算方程来描述;气固间的对流传质可用舍伍德数、雷诺准数和施密特数的组合来表征,固相内气体扩散的质量通量是孔隙率、孔的曲折度、有效扩散系数和浓度梯度的函数,固相内的气固反应可用缩小的未反应核模型来描述;粉末物料的还原程度取决于固体内的气体扩散及气固反应,哪一个过程进行得最慢,则该过程就是全过程的控制环节。     

液氯钢瓶泄漏事故后果预测分析

采用重气云模型、多烟团模型及中毒事故后果危险性分析法对液氯钢瓶泄漏事故产生的后果进行预测分析。中毒事故后果危险性分析法可迅速确定事故中毒危险区域以及作业人员疏散范围;高斯烟团模型没有考虑重气体扩散中的重力影响,只适用于气体密度和空气差不多中性气体的被动扩散。用重气云团箱模型计算的氯气扩散浓度和影响范围均大于用非重气扩散高斯模型计算的氯气扩散浓度;在实际预测中将氯气泄漏在初期阶段应作为重气泄漏扩散,采用重气云团箱模型计算。     

电弧炉用石墨电极高温氧化反应热力学及动力学

根据气－固反应热力学和动力学理论，通过石墨电极高温氧化失重实验，进一步证实：炉气中氧化性气体含量，气体流量，电极表面温度，孔隙度和氧化时间是影响石墨电极氧化的重要因素，而氧化性气体的内扩散和化学反应是石墨电极化速率的限制性环节。     

液膜电渗析的应用

介绍了液膜电渗析的原理及应用，它包括浓缩提取化合物或元素，合成高纯物质及脱盐．由于它将化学反应、扩散过程和电迁移三者结合起来，因而有广阔的应用前景。     

化学动力学机理耦合EDC燃烧模型对湍流扩散火焰的数值模拟

将化学动力学机理耦合燃烧模型进行湍流燃烧数值模拟有重要意义.在分析目前现有燃烧模型的基础上,采用CH4/空气化学反应动力学机理和EDC燃烧模型对燃烧器中的二维湍流扩散燃烧进行模拟,得到了燃烧温度、物种浓度随空间的变化曲线图,经分析发现,计算结果可以较好反应文献中的解析解.由此得出结论:将化学动力学机理耦合EDC燃烧模型可以较好地模拟湍流扩散燃烧的火焰结构,从而为工程实际复杂燃烧情况下的污染物、中间物种和痕迹量物种生成机理的研究提供基础.     

电冶金过程中熔融FeO中离子电化学输运模拟研究

介绍了在离子输运和电化学反应理论基础上,建立了二元对称电解质FeO电化学输运的数值模型,模型包括两个平行平板电极和熔融FeO电解质.采用有限体积法对无量纲Poisson-Nernst-Planck方程和非线性Butler-Volmer方程进行求解,模拟离子的电迁移和扩散行为.同时分析了稳态电解质内的离子浓度、电荷密度和...     

基于格子Boltzmann方法的泊肃叶流数值研究

应用格子Boltzmann方法对泊肃叶流进行数值模拟,采用标准的D2Q9模型,边界采用非平衡外推格式和周期性边界条件,使得边界与整体的格子Boltzmann方法的二阶精度保持一致。通过格子Boltzmann方法得出平板间的速度矢量图、速度云图;通过速度矢量图和速度云图可以得出平板间的速度呈现类似抛物线分布。对同一截面分别应用格子Boltzmann方法和解析解,得出曲面上的速度随平板间距的变化曲线,得出格子Boltzmann的数值解与解析解的吻合很好,说明格子Boltzmann方法在处理压力驱动类层流问题的可行性。     

高炉数学模型的进展

高炉是一个复杂的气固向流反应器。为了理解、控制和改进高炉炼铁过程，更多的努力被用于开发数学模型。全高炉动力学模型经历了从一维到多维、稳态到非稳态、简单到复杂的发展过程。多流体高炉模型是全高炉动力学数学模型研究的最新成果之一。该模型基于多流体理论，可对炉内主要现象进行多维数学模拟，并能精确地预测高炉在指定条件下的操作指标。未来的高炉数学模型应朝复杂化和实用化方向发展，并拓展解析范围、提高模拟精度。     

钢渣中游离氧化钙碳酸化反应的数值模拟

应用CFD fluent软件,以欧拉多相流模型为基础,建立流化床气固反应模型,该模型同时考虑了气固两相流动、传质和化学反应。通过UDF(User Define Function)自定义程序,实现气固两相流动、传热、传质、化学反应的耦合。研究目的为:(1) CO₂气体与钢渣中游离氧化钙反应生成碳酸钙,从而使渣的稳定性得以加强,拓展其应用领域;(2)熔渣可以作为CO₂的吸附剂,使CO₂得以固定。对直径0.24 m、高度1 m的流化床碳酸化反应器的反应过程进行数值模拟,获得了反应器内固相的体积分数、速度矢量和浓度场分布以及化学反应速率变化规律。得出最佳反应条件为:气速0.2 m/s,粒度(半径)90～150μm, CO₂:水蒸气=8:2,温度650～720℃,气体与固体颗粒充分接触的流化状态。     

炼钢过程多相流及其反应动力学数值模拟研究

炼钢过程主要是通过喷吹手段来达到脱碳、脱磷、脱硫、去夹杂等冶金目的,其过程涉及极其复杂的气-金-渣多相流行为和反应动力学,对其研究揭示是实现高效炼钢和钢超洁净化的重要基础,数值模拟已成为解析炼钢过程现象和机理不可或缺的手段.本文结合前人的工作,总结介绍了作者在转炉冶炼和钢包精炼过程数值模拟方面的研究进展.通过对转炉冶炼熔池内渣-金-气多相流行为的数值模拟,揭示了熔池混匀、炉衬冲刷、金属液滴喷溅等重要物理现象,同时通过耦合冶金热力学,定量描述了转炉内脱碳、脱磷等反应过程,优化了转炉吹炼工艺;基于Euler-Euler模型,描述了钢包吹氩精炼过程钢液湍流脉动诱导气泡扩散和气泡上浮诱导钢液湍流等重要现象,并利用CFD-PBM模型描述了夹杂物运动、碰撞聚合及去除行为,发现了气泡-夹杂物湍流随机碰撞去除夹杂物的新机理,同时通过CFD-SRM耦合模型实现了钢包精炼多组分参与渣-金反应和脱硫行为的定量描述,揭示了钢液与顶渣的成分、底吹模式对脱硫效率的影响规律.针对钢包底喷粉脱硫新工艺,提出了底喷粉过程中顶渣-钢液、空气-钢液、粉剂-钢液、气泡-钢液多界面多组分同时反应模型,考虑了气-液两相流、粉剂传...     

煤基直接还原竖炉炉中熔剂脱硫的热力学和动力学分析

在实验室模拟了煤基竖炉直接还原海绵铁的生产过程，并用化学反应热力学，动力学理论和先进的测试手段对溶剂（白云石，石灰石）脱硫进行研究，结果表明，ＭｇＣＯ３在炉内完全分解，但脱硫效果不明显，虽然ＣａＯ脱硫作用较强，但ＣａＣＯ３只部分分解，因此，竖炉中加入熔剂后对矿石脱硫有一定的影响，熔剂脱硫过程的化学反应和内扩散反应的相对阻力随着脱硫反应的进行而变化，减小熔剂粒径是提高熔剂脱硫能力的有效方法。     

合金钢小型轧钢车间工艺设计探讨

本文把湍流理论、辐射理论以及煤粉理论应用于锅炉燃烧室三维流动、气固两相、带化学反应的听数值计算，给出了数学模型、解法和边界条件的处理方法。运用所编制的计算软件对４２０ｔ／ｈ锅炉进行了燃烧过程的数值模拟，其结果能反应该类锅炉的燃烧过程。