喷射电镀Ni镀层激光重熔温度场的数值模拟

利用ANSYS有限元软件，综合考虑材料的热物理性能参数、激光的热源模型，建立了激光重熔喷射电镀层的数值模型。在不同激光工艺参数下，数值模拟所得到的熔池截面尺寸和试验所测得的熔池截面尺寸相吻合，表明所建立的连续移动激光重熔温度场的计算模型是正确的。数值模拟结果可作为激光加工工艺参数选择的依据。     

钢件淬火过程温度场的数值模拟

利用ANSYS软件的热分析模块对某钢件淬火过程进行建模、分网、加栽及求解,得到了钢件淬火不同时刻的温度场、在某一时刻沿钢件内壁温度分布,以及钢件上所选特殊点的温度分布;同时还建立了淬火过程的数学模型。模拟过程对于淬火液的选取及淬火工艺的优化提供了参考依据,对淬火过程中的热应力、残余应力计算提供了温度边界条件。     

同步送粉式激光熔覆过程温度场数值模拟

为测定同步送粉式激光熔覆过程温度场分布情况,需采用ANSYS软件对温度场进行数值模拟计算。建立了同步送粉式激光熔覆过程的数学模型与有限元模型,通过ANSYS软件得到了温度场数值模拟计算结果。针对激光熔覆过程中的拉应力消除与裂纹控制等问题,提出了双面熔覆的预热方法,并通过ANSYS数值模拟的方法确定了最佳翻转时间。通过模拟结果与实验结果对比了双面熔覆方法的优越性。双面熔覆方法可为同步送粉式激光熔覆的预热处理提供了行之有效的方法。     

齿轮零件淬火过程温度场的数值模拟

采用ANSYS Workbench软件的热分析模块,结合材料在温度变化过程中热物性参数的变化,对外形复杂的45钢齿轮零件淬火过程温度场进行了数值模拟,取得了本零件温度随淬火时间的分布关系,模拟结果与实际过程一致。该方法优于传统的人工测量和经验判断方法,其模拟过程为分析计算淬火过程的热应力和残余应力提供了一定的理论基础。     

装甲钢复合热源搅拌摩擦焊接过程数值模拟

装甲钢属于高强度特种钢,因其强度高、硬度好的特性被国内外学者的大量研究,但焊接时容易因为工艺操作不当而产生缺陷。如何避免裂纹、变形的产生成为装甲钢焊接技术研究的一个重要课题。采用复合热源搅拌摩擦焊进行焊接,运用有限元技术,参数化编程语言,对装甲钢的电弧热源与搅拌摩擦复合焊接技术进行数值模拟,得到不同时间点的焊接温度场。结果表明,预热电流为30 A,电压为20 V,焊速50 mm/min,预热温度200℃的工艺参数更适合该钢的焊接。     

液滴喷射过程流场与速度场的数值模拟

液滴喷射增材制造技术是一种新的3D打印技术,研究液滴飞行过程中形态的变化对增材制造精度起着重要作用。采用计算流体力学中VOF和CSF模型建立了方波信号作用下液滴喷射过程模型,模拟研究了喷射过程中不同时刻水滴的形态变化和速度分布,且对液滴中间轴向和径向截面上速度的具体分布进行了数值分析。模拟结果表明,液滴下落时需要经历伸长、颈缩、断裂、振荡和成球五个阶段,在力的综合作用下最终液滴形成圆球状且速度分布均匀。模拟结果和相关理论吻合较好,为液滴喷射增材制造技术的进一步发展提供了一定的理论基础。     

柱形件差温加热过程中温度场的数值模拟

基于差温加热过程中导热过程的微分分析和单值性条件分析,建立了辐射换热条件下柱形件差温加热过程的数学模型,对其温度场的变化规律进行了计算机模拟分析。结果表明:计算机模拟计算值与试验实测值能够较好吻合,研究成果可为圆柱形铸锻件差温加热工艺相应工艺参数的设定提供了参考依据。     

飞机尾流温度场测量与数值模拟

采用有限体积法,对某型发动机尾喷管三维流场及温度场进行了数值计算,分析了不同发动机状态下尾流温度场特性.结合CFD结果,研制了一套用于测量高温、高速条件下的尾流测温系统,并应用于某型飞机尾流温度场测量试验,测取发动机全加力状态下的尾流温度分布,证实该计算及测量方法具有一定的工程应用价值.     

激光辅助切削温度场的数值模拟

激光辅助切削是一种近年来发展起来的新型加工技术,是解决工程陶瓷切削问题的有效方法。运用有限元方法建立了激光加热辅助切削氮化硅工程陶瓷的数学模型,并分析了加工参数对温度场分布的影响。     

电场活化烧结温度场的数值模拟

根据电磁理论及微／纳米尺度热波模型,建立了粉末电场活化烧结过程中温度场-电场耦合控制方程,利用有限元方法对纯钛粉试样电场活化烧结中的热电效应进行了数值模拟,得到电场活化烧结过程中模冲、阴模及试样内的电流密度、焦耳热及温度场分布。结果表明：电场活化烧结过程中存在较大的升温速率和径向温度梯度,电流密度的分布对焦耳热、温度场的分布有较大影响。实测温度值与有限元计算值变化趋势基本一致。     

激光熔覆三维温度场数值模型的建立与计算

在综合考虑了激光熔覆热流施加、材料传热两方面自身特点的基础上,建立了合理的激光熔覆数值模型。利用有限元法,通过计算模拟,表明所得激光熔覆温度场模拟结果与实际测量情况吻合良好,从而证明了本文数值模型的正确性,为今后各种参数下激光熔覆的温度场模拟提供了理论基础。     

激光熔覆过程中的粉、气、光耦合温度场

激光熔覆过程中,粉末到达基体表面前存在粉、气、光的耦合温度场.建立了送粉过程中粉、气、光耦合温度场的三维数值模型.耦合温度场的研究结果表明:激光功率是影响耦合温度的主要因素,载粉气是影响耦合温度场的主要因素;温度场的红外测温仪实测结果与仿真结果基本相符.     

激光熔覆时粉末流温度场的仿真模拟

粉末流与激光束相互作用中,粉末流整体温度分布直接影响激光熔覆的熔覆层质量。以热粉末流为研究对象。使用FLUENT进行了温度场及速度场的仿真模拟。结果表明。FLUENT可以很方便的对激光束与粉末流相互作用的过程进行模拟,其输出的计算结果可以直观的揭示热粉末流的温度场和速度场变化情况。FLUENT软件的成功应用对于研究激光束与粉末流相互作用过程和指导熔覆的生产实践有着积极的意义。     

盘式制动器瞬态温度场的数值模拟

对盘式制动器的温度杨进行数学分析;充分考虑制动器边界条件的实际情况,使用有限元软件模拟出制动过程中制动盘的三维温度扬,揭示制动盘上温度分布规律和温度梯度分布规律。为盘式制动器的设计提供理论指导。     

自励式缓速器瞬态温度场数值分析

基于传热学理论和有限元的自励式缓速器瞬态温度场数值分析,建立了转子瞬态温度场数学模型,推导了内热源强度及深度计算公式,确定了相关的边界条件,详细阐述了瞬态温度场控制方程离散化、边界条件及源项处理,研究了在不同初始转速下转子瞬态温度场的径向分布及转子外表面温度随时间的变化规律.试验表明:温度上升过程中,基于上述模型的瞬态温度理论值与试验测试值能够较好的吻合,为自励式缓速器结构散热设计提供了重要依据,同时分析了试验测试值与理论仿真之间的误差原因.     

基于ANSYS的等离子弧表面淬火过程温度场的数值模拟

用ANSYS软件建立并模拟了等离子弧表面淬火过程的温度场,由此得出工件任意点的温度分布和淬硬层的分布,根据淬硬相变温度预测离子束淬火的最大硬化深度和各节点到达最高温度时间,并通过45钢的淬火试验验证了模拟结果与试验结果的一致性.     

基于Fluent的采煤机喷雾嘴内流场数值模拟

为改善采煤机喷雾降尘效果,利用Pro/Engineer建立了喷嘴的三维模型,选用标准的k-ε湍流模型,通过计算流体动力学(CFD)仿真软件Fluent对喷嘴内部流场进行了数值模拟。比较喷嘴在不同入口压力参数及不同内部结构参数下的内流场情况,明确了参数变化与其内部流场的关系,对采煤机喷嘴结构的优化设计有一定的参考价值。     

反射环对区熔炉温度场的影响

针对悬浮区熔法生长较大直径的单晶硅时,单晶硅外部的轴向温度梯度比内部温度梯度大很多,从而导致硅单晶径向电阻率不均匀及生长裂纹的问题。通过有限元法对生长区熔硅单晶的温度场进行了数值模拟,建立了有反射环和无反射环的两种模型,得到了两种模型下的单晶温度分布图,并对比分析了两种模型下的单晶外表面温度分布及纵向温度梯度分布。研究结果表明,反射环可改善温度场分布,降低单晶硅外表面轴向温度梯度,使晶体径向温度趋于一致,提高硅单晶径向电阻率均匀性,并有效解决了生长过程中单晶硅易出现裂纹的问题。     

粉末薄层选区激光烧结温度场数值模拟与实验研究

单层粉末的激光烧结温度场对三维结构熔结成型有着直接影响。通过对工程塑料粉末选区激光烧结过程能量作用形式的分析,构建了粉体与金属基板界面接触热阻的导热模型和扫描烧结的移动热源模型;利用有限元法对功率为10～25W,光斑直径为0.24mm的激光逐行扫描烧结过程的温度场进行了数值模拟;通过温度场分布模拟和激光烧结实验得到了单层厚度为0.5mm的PA6粉末行扫描间距的优化区间为0.3～0.4mm,获得了熔结质量较好、厚度均匀的平板形烧结物,为进一步优化工艺参数提供了基础。     

金属压铸模温度场的数值模拟研究

以铝合金的常用浇注温度为基础,研究了浇注温度及预热温度逐步升高或降低时,压铸模温度场的分布和变化情况。以生产中常见的方盒类铝制压铸件为例,运用有限元分析软件ANSYS,对其压铸模进行压铸过程的温度场分析。实验表明,该数值模拟得到了较合理的生产工艺参数,从而达到提高铸件质量、延长模具使用寿命的目的。