真空高压气淬炉中淬火气体压力、流速和类型对工件冷却性能影响的数值模拟

本文运用FLUENT软件,通过大量的计算机模拟,研究了真空高压气淬炉中淬火气体压力、进口速度、气体类型对工件冷却性能的影响.通过对比氮气在0.45 MPa、0.6 MPa、1.0 MPa和1.5 MPa淬火压力下工件的冷却速度,量化了淬火压力对工件冷却速度的影响程度.氮气在0.6 MPa下,将气体速度由40 m/s增至60m/s,工件冷却速度提高27％,但风机功率增加3.4倍.由于气体体积流量一定的情况下,淬火气体比热和密度的协同影响了换热系数的大小,通过计算机模拟了四种淬火气体氢气、氦气、氮气和氩气对工件冷却速度的影响,得出在相同气体压力和流量下,四种气体的冷却能力是:氮气＞氢气＞氦气＞氩气;在消耗相同的风机功率下,密度小比热大的气体冷却能力高,四种气体的冷却能力依次是氢气＞氦气＞氮气＞氩气.     

铝镁合金温热介质充液成形加载条件及温度场影响研究

目的探究液室压力和拉深速度以及温度场分布规律对成形性能的影响。方法在通用有限元软件MSC.Marc中建立5A06铝镁合金温热介质充液成形有限元模拟的专用平台,对典型零件温热介质充液成形进行有限元模拟。结果在液室压力为5 MPa、拉深速度为5 mm/s的情况下成形效果最好,最佳温度场分布为凹模与板料温度250℃、凸模温度20℃、压边圈温度300℃,在此条件下,凸模直径为100 mm时极限拉深深度可达到161.4 mm。结论液室压力和拉深速度以及温度场的分布对成形性能有着显著影响。     

低雾化气压对喷射成形雾化过程的影响

利用计算流体动力学(CFD)软件Fluent模拟分析低气体压力对雾化过程压力场、速度场和温度场的影响规律,并通过实验验证,为喷射成形雾化过程气体压力参数的选择和实验的可行性研究提供理论依据。结果表明:气体压力为3.0×10~5Pa时,导流管出口处压力达到极小值,为1.16×10~5Pa,雾化颗粒200～500μm,初晶Si颗粒3～7μm,雾化效果最佳。当气体压力在2.0×10~5～4.0×10~5Pa范围内时,气体压力越大,"驻点"的总压力和速度越小,气流交汇处总压力和速度越大,雾化颗粒冷却速度越快。     

冷速对厚壁X80三通焊缝组织及性能的影响

目的研究热成形后的厚壁X80三通整体淬火处理对焊缝组织和性能产生的重要影响。方法对其淬火过程进行了热场的有限元计算,并根据计算结果进行热模拟试验,分析研究埋弧焊缝在不同冷却速度下的组织和性能。结果在910℃保温后,壁厚52 mm的X80在质量分数为10%的NaCl水溶液中淬火时,表面下4 mm到中心位置的冷却速度在18.8～5.2℃/s之间变化,并随距表面距离的增加逐步降低;分别以5, 10,15,20℃/s的冷却速度冷却后,焊缝的冲击吸收功均低于焊态焊缝,5℃/s冷却速度的低温冲击功最差,10℃/s最优,5℃/s冷却速度的状态下,焊缝的硬度低于焊态焊缝,20℃/s冷却速度的硬度值提高明显;当冷却速度为5℃/s时,焊缝组织主要为准多边形铁素体;当冷却速度达到10℃/s时,基体晶粒尺寸有一定的降低,准多边形铁素体数量减少,晶界M/A岛体积减小,大量M/A岛以长条状和颗粒状存在于粒贝组织晶粒内部。结论厚壁X80三通焊缝淬火时,沿厚度方向其组织和性能很不均匀,壁厚中心位置是三通焊缝质量控制的重点。     

送风参数对岩心冷柜内温度场影响的CFD研究

为优化岩心冷柜内部温度场分布的均匀性,控制温度波动范围,根据相似性原理,本文搭建冷柜模型实验台,建立三维RNG k-ε湍流模型,研究送风参数(送风温度-3～2℃、送风速度3.5～4.7 m/s)对冷柜内温度场分布的影响.结果表明:岩心冷柜零负载工况下,各监测点温度模拟值与实验值吻合度较高,最大偏差不超过0.6℃.当冷柜...     

真空应用

kh12M钢的真空淬火──《Metallov-ed.Term.Obrab.》1978,No.1,39-41[俄文] 确定了kh12M钢真空热处理参数:(1)淬火的真空度;(2)加热温度;(3)淬火介质,使试件获得了高硬度、抗磨性和光亮的表面。使用的介质是Ar、N和三种真空油。淬火温度为1030℃,在所有情况下试件的硬度均达到HRC63-64。淬火油在20～100℃的温度范围内,其淬火能力不变。在1×10-1托的压强下加热,在同样的压强下的Ar和VM-1油中冷却,试件获得了光亮的表面。当在N和VM-3油中冷却时,表面呈现灰兰色,在VM-4油中冷却时,表面呈现褐色。 (张天舒) 在真空电弧炉熔炼过程中钢…     

不同光束移动速度下的激光淬火有限元分析

为研究不同激光淬火处理条件下激光淬火温度场和物相结构,运用ABAQUS/Standard对激光淬火处理AISI4140钢进行了有限元模拟,并结合实验进行了验证.结果表明：激光淬火材料最高温度并不在光束中心,而是出现在距激光束中心2 mm的位置,且不随着光束移动速度的增大而改变位置;在激光束最高温度恒定为1150℃情况下...     

超临界碳氢燃料在圆/矩形管内流动传热数值研究

针对火箭发动机的再生循环冷却过程,研究了超临界压力下碳氢燃料在圆形和矩形冷却通道内的流动和传热特性。采用RNGk-ε湍流模型结合增强壁面处理方法,通过数值模拟分析了在非对称受热(上壁面加热)情况下流体的速度场、温度场,考察了由传热恶化和热传导共同作用引起的热流异常传递,并得到了两种冷却通道内流体的速度、温度、对流换热系数以及Nusselt数的变化规律。结果发现,近壁面流体率先达到拟临界温度,流体物性参数剧烈变化出现零速度梯度区,导致了传热恶化和“M”形速度等值线;超临界压力下,在z> 280 mm后圆形冷却通道的冷却效果优于矩形。     

不同形状电子元件对冷却效果影响的数值研究

对不同形状电子元件冷却在系统中的速度场和温度场进行了模拟,建立二稳态流场及温度场模型,并运用壁面函数法进行流固边界耦合,在电子元件的散热面积为定值的条件下改变其形状,采用成熟的CFD软件进行数值求解,从而得出冷却空间二维压力场、流场及温度场分布图形。     

基于Fluent的汽车车室舒适度数值模拟

利用CFD商业软件对车室内空气的速度场和温度场进行模拟,对比分析不同的送风角度对车室内舒适度的影响。模拟结果表明:随着送风角度的增大,车室前半部分速度场场变化较大。当送风速度是5m/s,温度是20℃时,送风角度在45°～60°范围内舒适性相对较优。     

露点蒸发冷却装置性能评价指标的研究

本文通过搭建逆流式露点蒸发冷却装置,实验研究了空气入口温度、湿度和风速对露点效率、湿球效率、?效比等各性能评价指标的影响,提出了能够反映湿通道潜热交换的强弱和装置性能的适用于露点蒸发冷却的评价指标——换热放大系数.研究结果表明:进口温度为33、相对湿度为22％时,当风速从1 m/s增至3 m/s,制冷量从29.5 kW...     

电磁式发动机水冷系统流固耦合传热研究

针对电磁式发动机电磁线圈由工作温度过高导致其内阻过大、发动机工作效率降低的问题,应用流固耦合传热理论对发动机水冷系统的传热性能进行研究.以电磁式发动机水冷系统流场和固场为研究对象,建立流固耦合传热的数学模型;利用UG(Unigraphics)软件建立水冷系统流固耦合模型,对水冷系统的流场和温度场分布进行仿真分析.结果表...     

Prediction of surface hardening of a carbide-tool holder due to quenching upon induction brazing

The paper presents some results of numerical prediction of the possibility of hardening a working surface of a steel holder of a carbide tool through quenching in aqueous solutions of salts and bases upon the insert-to-holder induction brazing. The investigation is performed using a previously developed computer model of a temperature field in a carbide tool during its induction brazing, air cooling as it is carried from the induction heater to a quenchant, and cooling in the quenchant. Predictive estimates of the hardened surface layer thickness and the hardness of the holder working surface are made for various quenching conditions.     

蒸发冷却式热管与蒸气压缩复合数据中心空调系统性能实验研究

为解决传统数据中心空调系统能耗高和冷却效率低等问题,本文提出了带有蒸发式冷凝器的制冷剂泵驱动热管与蒸气压缩复合数据中心空调系统,实验分析了不同室外温度与冷凝器风速下系统的运行性能.结果表明:在热管模式下,当室外温度低于0℃时,降低冷凝器风速能够提升系统COP;当室外温度高于0℃时,增大室外机风速能够提高系统节能性.降低...     

翅片管换热器空气侧换热模型在低气压环境下的适用性研究

本文总结了现具有较高认可度且具有相当预测精度的空气侧换热特性的理论预测模型,选用常规平直铝翅片铜管换热器在典型的空调工况(空气干球温度为27℃,湿球温度为19. 5℃,换热器迎面风速为1~4 m/s,入口水温为7~13℃,流速为1. 8 m/s)下,对现有模型在低气压环境(40~100 kPa)下的适用性进行分析研究。实验研究表明:在试验工况下,随着换热器所处环境压力的降低,常压模型预测值与实验值的偏差急剧增加至127. 4%^-36. 6%,且常压模型预测值普遍偏大。同时低气压环境下管排数的影响依然存在,且更加显著。基于本文实验数据对3个常压模型进行环境气压修正后,预测精度大幅提高:在试验工况下,最大偏差分别降至32. 63%、24. 91%和21. 74%,平均偏差为1. 79%、-2. 90%和-8. 59%,在±20%的误差带内修正模型预测精度比分别达到90. 97%、93. 75%和88. 96%。     

变截面热泵干燥舱热环境性能实验分析

本文针对无静压层无变截面、有静压层无变截面、有静压层有变截面(角度分别为arctan (3/40)、arctan (1/10)、arctan (1/8))5种热泵干燥舱结构,改变入口风速(1.50、2.00、2.50和3.00 m/s),对热质交换区内的速度场进行对比实验,得出最优结构。对于该最优结构,改变送风温度(40、50和60℃),分析其温度场,校核最优结构的适宜温度范围。结果表明:有静压层且变截面角度为arctan (1/10)的结构最优,推荐入口风速为2.50 m/s,适宜送风温度范围较宽,可根据被干燥物料设定。     

热处理对喷射共沉积SiCP/6061Al复合材料内耗峰的影响

采用喷射共沉积方法制备了SiC_P/6061Al复合材料,研究了五种热处理工艺对其阻尼性能和内耗峰的影响。结果表明:各种热处理状态试样,在150~200℃范围内均出现温度内耗峰,且随频率增加该峰峰位向高温移动,峰高增加。通过Arrhenius方程测得内耗峰的激活能均高于1eV;另外,不同的淬火处理对该内耗峰有明显影响,当淬火冷却速度高于水淬时,随冷却速度的加大,内耗峰峰位向高温移动。     

卫星式柔印机中心压印滚筒螺旋流道冷却性能研究

目的 探究卫星式柔印机在印刷过程中,中心压印滚筒内部冷却水流道结构对其冷却效果的影响。方法 以双层中心压印滚筒为研究对象,采用数值模拟方法分析螺旋流道内冷却水的速度场和外滚筒的温度场,并与无螺旋流道的中心压印滚筒进行对比;探究流道截面形状对滚筒表面轴向温差的影响规律。结果 有螺旋流道的滚筒的表面温度整体较低,且轴向温差(4.2 ℃)更小。在相同的入口流速条件下,横截面高宽比大的螺旋流道滚筒表面轴向温差更小。在入口冷却水流速为2.5 m/s的条件下,横截面高宽比为0.6的螺旋流道对应的滚筒表面轴向温差为2.46 ℃。结论 采用高宽比较大的矩形截面螺旋流道,有利于缩小中心压印滚筒表面的轴向温差,从而改善滚筒的冷却效果。     

石松子粉爆炸过程中火焰传播特性研究

为了研究石松子粉火焰传播特征,采用哈特曼管装置对石松子粉在燃烧管中进行试验,利用高速摄影和红外热成像技术记录石松子粉火焰传播过程,并对石松子粉火焰传播速度和火焰温度变化情况进行了分析。结果表明:点火能量为200mJ,粉尘浓度在125⁵00g/m500g/m³范围内,火焰在燃烧管中向上传播所达到的最大速度随着粉尘浓度的增加先增大后减小;在石松子粉浓度为250g/m3范围内,火焰在燃烧管中向上传播所达到的最大速度随着粉尘浓度的增加先增大后减小;在石松子粉浓度为250g/m³时达到最大速度11.08m/s;火球的面积随着时间变化呈现先增大后减小的趋势,在60ms时达到最大,同时达到最高温度1100℃;随着火焰的向上传播,火焰的最高温度区域也随之向上移动。