金属喷射成型过程沉积坯的生成及其传热过程研究

通过概率模拟的方法,建立了金属喷射成型过程中大量金属液滴的统计模型.应用该模型对喷射成型过程中钢液的喷射过程进行了研究,给出了在喷射过程中不同尺寸液滴的分布,以及不同液滴产生的位置、初速度分布.通过大量液滴的统计,确定出整个喷射过程液滴的产生、运动和传热情况,为进一步研究液滴在沉积面上的沉积情况提供前提和依据.     

金属喷射成型过程大量液滴的统计模型研究

通过概率模拟的方法,建立了金属喷射成型过程中大量金属液滴的统计模型.应用该模型对喷射成型过程中钢液的喷射过程进行了研究,给出了在喷射过程中不同尺寸液滴的分布,以及不同液滴产生的位置、初速度分布.通过大量液滴的统计,确定出整个喷射过程液滴的产生、运动情况,为进一步研究液滴在沉积面上的沉积情况提供前提和依据.     

喷射成形液滴运动及传热的数值模拟

通过对喷射成形过程的分析,建立了喷射成形过程中金属液滴运动和传热的数学模型.利用该模型计算了喷射成形过程中雾化气体的速度、液滴速度、液滴温度、液滴的固相率等过程参量的变化过程.     

结冰风洞液滴运动及传质传热特性分析

针对结冰风洞喷雾系统设计和分析的需要,建立了计算液滴运动及传质传热特性的数值方法。该方法将空气流动和水滴运动解耦计算,首先采用计算流体动力学的方法模拟空气流场,在此基础上,用拉格朗日法计算水滴运动轨迹,并根据雷诺比拟计算水滴运动过程的传质传热特性。采用本文方法对液滴在3 m×2 m结冰风洞中运动及传热传质过程进行了模拟,分析了导致液滴沉降的原因,总结了影响液滴温度和直径变化的因素,得到了液滴在运动过程中沉降和蒸发的基本规律,为深入开展结冰风洞喷雾特性研究打下了较好基础。     

直喷汽油机喷雾粒径特性

利用激光衍射技术研究了直喷汽油机喷油器喷雾粒径在不同喷射压力、不同喷射脉宽和不同空间条件下随时间变化特性。试验结果表明:在喷雾开始和结束时喷孔内外压差不稳定,容易出现大直径液滴;在喷射过程中燃油喷射压力和喷射脉宽对喷雾粒径的影响是一个动态过程,在燃烧系统开发过程中需要优化喷油器参数以获得最优喷雾粒径;燃油喷雾液滴在空间分布并不均匀,油束中心区域液滴直径大于边缘区域液滴直径。     

激光全息测量在喷雾场实验研究中的应用

采用全息方法对流动环境中实际喷咀的喷雾场进行了大量的实验研究，获得了在不同工况下喷雾场液滴尺寸分布、液滴运动速度及运动角度和空间分布等许多实验结果。这些结果给出了喷雾特性随喷雾压力、气流速度和喷咀尺寸等因素的变化特点，揭示了喷雾场中液滴速度及角度的分布规律，为喷雾运动的计算提供了有用的数据。     

不同脉冲电压对压电喷墨液滴演化的影响分析

为研究不同脉冲电压对压电喷墨液滴演化的影响,本文采用有限元仿真软件ANSYS Workbench,对不同脉冲电压作用下压电喷墨液滴的喷射过程进行仿真分析,分别改变脉冲电压幅值和频率,以观察液滴喷射过程中的速度和液量的不同。研究结果表明,脉冲电压幅值越大,液滴喷射速度越快,且液量越大,并伴有尾液和卫星液滴增多;当脉冲电压频率较低时,液滴喷射速度和液量没有明显变化;当脉冲电压频率较高时,液滴喷射速度和液量随脉冲电压频率的增大而增大,而且尾液和卫星液滴也明显增多。该研究为压电喷墨技术提供了理论基础。     

喷射成形静电作用下雾化过程的理论分析

静电雾化技术可以提高喷射成形雾化质量,但由于雾化过程涉及气液固三相流、流场和电场等多场联合作用等,给试验研究带来了诸多不便.为了深入了解静电作用对喷射成形中金属液射流破碎的雾化过程影响,从理论上分析了静电作用对喷射成形雾化中射流破碎长度、雾滴表面张力和雾化液滴粒径的影响.结果表明：随着静电电压的增加,射流破碎长度将缩小,雾化液滴直径减小;当电压升高到一定值时,破碎长度和雾滴直径趋于稳定.静电力降低了液滴的表面张力,使得雾化动力相对增加,从而有助于提高雾化质量.     

压力波型态对液滴压电喷射行为影响的数值研究

为了观察压力波形态对液滴压电喷射行为的影响.基于Bogy的压力波传递理论,简化了压电喷射模型,对水滴在不同压力波形态下的压电喷射过程进行了数值仿真,并对水滴的变形过程进行了分析.分别探讨了电压脉冲大小与宽度对水滴喷射行为的影响.结果表明随着电压脉冲大小和宽度的增加,液滴直径增加,而液滴喷射速度先增加后减少.通过合理的控制电压脉冲大小与宽度,可以有效的控制好压电喷射液滴的直径与速度.     

电弧喷涂涂层温度场及应力应变分析

为了分析电弧喷涂层的沉积过程，采用有限元分析软件ANSYS计算不同时刻以及不同位置涂层内的温度场、应力场，在建立传热模型过程中考虑了金属液滴向涂层的传热以及涂层向系统外的热量散失等问题.采用在厚度方向以微小层逐层叠加来模拟涂层的增厚，并以此为基础构造涂层有限元计算模型，应用单元生与死逐层激活层单元参与计算过程.实现移动边界以充分模拟真实的喷涂沉积过程，获得了涂层温度场、应力场的分布情况.并在此计算的基础上，分析了应力分布对涂层失稳的影响.     

水反应金属燃料发动机三维内流场数值模拟

针对目前备受关注的水反应金属燃料发动机,建立镁/水反应模型和有氧化铝凝结的铝颗粒燃烧模型,在此基础上,进一步提出合理的金属水反应放热模型,对发动机内流场进行三维数值模拟,研究了燃烧室中不同种类颗粒的变化规律.结果表明,在常规发动机形式下,铝/水系统发动机燃后凝相较多,铝颗粒充满全部燃烧室,而镁/水系统发动机中,镁颗粒则在短路径中迅速燃烧,且燃烧更加完全,但两系统中水滴的蒸发效率相差不大,统计结果与相关实验现象一致.     

模具沉积层应变的模拟

为分析沉积层应变的变化情况,并找出温度与形变的变化规律,采用有限元分析软件ANSYS计算并绘制不同时刻以及不同位置沉积层内的温度及应力应变曲线,在建立传热模型过程中考虑了金属液滴向沉积层的传热以及沉积层向系统外的热量散失等问题．采用在厚度方向以微小层逐层叠加来模拟涂层的增厚,并以此为基础构造沉积层有限元计算模型,应用单元生与死逐层激活层单元参与计算过程．实现移动边界以充分模拟真实的喷涂沉积过程．通过分析不同时刻以及不同位置沉积层内的应力应变曲线,获得了沉积层应力应变变化规律．结果表明,沉积层内存在残余塑性应变,且沉积层与母模接触部位等效应力最大,是最易翘曲的地方,验证了沉积层失稳的一般形式．     

雾化角对造粒塔内颗粒飞行及换热影响的数值模拟

以某化工厂造粒塔为研究对象,通过对造粒塔中颗粒的运动进行受力分析,建立了颗粒运动速率方程,并结合单颗粒与气流间的Ranz和Marshall传热关联式建立了颗粒的对流换热模型。以此模型为基础,对颗粒的运动和温度变化进行了数值模拟,讨论了在不同颗粒直径下雾化角的取值及不同雾化角下颗粒温度的变化规律。一般来说造粒喷嘴的雾化角越大,对造粒越有利,但角度过大会出现碰壁的现象,造成产品形状不规则,降低产品的质量。考虑到实际运行状况,雾化角要尽可能地接近理论值,一般取小于理论值2°~3°即可。     

GMAW 焊接熔滴热焓量分布模型

根据熔滴的过渡过程及其与熔池的相互作用,提出了ＧＭＡＷ（熔化剂气体保护电弧焊）熔滴热焓量在熔池中的分布模型．应用数值模拟技术研究了焊接规范、热焓量分布、焊件温度场的相互影响．焊接工艺实验结果表明,给出的熔滴热焓量分布模型更符合实际,明显提高了温度场的计算精度．     

Application of a novel multilayer spray forming technology in the preparation of large dimension aluminium alloy blanks

Ｓｐｒａｙｆｏｒｍｉｎｇｉｓａｎｏｖｅｌｒａｐｉｄｓｏｌｉｄｉｆｉｃａｔｉｏｎｔｅｃｈｎｏ ｌｏｇｙｆｏｒｔｈｅｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎｏｆｍａｎｙｋｉｎｄｓｏｆａｄｖａｎｃｅｄｍｅｔａｌｓａｎｄｍｅｔａｌｍａｔｒｉｘｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ .Ｍｏｄｉｆｉｃａｔｉｏｎｓｔｏｔｈｅｔｅｃｈ ｎｏｌｏｇｙｏｒｉｇｉｎａｌｌｙｐｒｏｐｏｓｅｄｂｙＳｉｎｇｅｒ[1,2 ] ,ｈａｖｅｒｅｓｕｌｔｅｄｉｎｔｈｅｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｓｏｆｔｈｅＯｓｐｒｅｙｐｒｏｃｅｓｓ[3 ,4 ] ,ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄｓｐｒａｙｄｅｐｏｓｉ…     

喷淋水外循环杀菌装置的设计与传热计算

本文对喷淋水外循环杀菌装置的结构原理、性能特点和推广应用价值作了简要介绍，重点是针对该系统的传热学特点，阐述了关键设备换热器的设计步骤，推导并建立了非稳定传热条件下求解总传热系数的数学模型。     

Visualization study on atomization characteristics and heat transfer performance of R1336mzz flash spray cooling

Visualization experiments are carried out to investigate the atomization characteristics of R1336mzz flash spray cooling. The influences of superheat, spray distance, and nozzle orifice diameter on spray cooling performance are analyzed experimentally. As the superheat increases, finer droplets and thinner liquid film are observed; this is helpful to improve the two-phase heat transfer efficiency. Enlarging atomization angle under high superheat is also observed for flash spray cooling, and it benefits for reducing the spray distance. It can be found that when the inlet superheat is 19.8°C and the spray distance is 6 mm, the critical heat flux (CHF) reaches 251 W/cm² and the maximum heat transfer coefficient (HTC) reaches 37.4 kW/(m² °C), which are 55% and 11.6% higher than those when the inlet subcooling is 6.9°C and the spray distance is 12 mm, respectively. Using flash spray reduces the spray distance, which benefits for designing compact spray cooling device. In addition, the nozzle orifice diameter has great influence on the cooling performance of flash spray, and the choice of the nozzle depends on the superheat. This study provides a physical insight into the heat transfer enhancement in flash spray cooling.