大方坯连铸结晶器电磁搅拌的数值模拟

对大方坯连铸结晶器电磁搅拌过程的流场和温度场进行了数值模拟,并讨论了搅拌强度对流场和温度场的影响。结果表明：在结晶器电磁搅拌下,搅拌器区域的钢液变为水平旋转,使从水口向下吐出的钢水与向上回流的钢水流股相冲突,流股侵入深度变浅,从而使轴向温度迅速降低,径向温度升高,提高了热区位置,有利于传热;搅拌强度越大,钢水的二次流现象越明显,热区位置越高。     

超声波辅助增材制造温度场数值分析

文中基于增材制造激光数值模拟理论、送丝和超声模拟理论,对熔池内超声波辅助作用相关的空化效应、声流强化作用和声流热效应进行分析,采用高斯热源模拟现实中的激光对增材制造的材料进行加热熔化,通过对熔体的单独建模,并辅以超声振动和高斯热源加热,观察超声振动对熔池内流速场变化产生的影响。深入研究超声辅助打印时的温度场、温度梯度差异及熔池内的流速场分布,选择出最佳的超声辅助增材制造工艺参数并进行试验验证。结果表明：超声振动有利于熔池内流体流动,还会使熔池内的温度分布更加均匀,温度梯度更小。最后对仿真结果中层间温度最低点、中间截面和中心轴线上温度分布和温度梯度分布进行分析,并选定最佳激光功率和超声振幅进行了试验验证,验证了模型的正确性,为相关的研究提供了新思路。     

真空炉内温度场的模拟及真空加热工艺评估

建立了三维真空热处理炉瞬态温度场的数值模型。对H13热作模具钢进行了真空加热过程的瞬态温度场数值模拟。评估了加热温度、加热速率、工件尺寸以及装炉方式对真空加热过程中温度场分布的影响,获得了不同条件下工件加热的滞后时间,为制订不同零件的真空热处理工艺提供参考。     

动态淬火过程的流-固耦合数值模拟

借助流体动力学计算软件CFD2000,对介质不同流速下试样的淬火过程进行了流.固耦合数值模拟.将实测换热系数曲线数值化并线性插值,得到了不同温度、流速下的换热系数,并赋给流.固换热边界,从而实现流.固耦合计算,同时得到了淬火介质流场和试样温度场.数值模拟结果与实测结果的对比表明,用该数值方法来模拟淬火介质存在相变的复杂淬火过程是可行的,能够显示出淬火过程的蒸汽膜、沸腾换热、对流冷却三个阶段以及各自的特点.该方法可避免复杂气液两相流的计算,简化淬火过程流-固耦合计算.     

红外热成像方法对机加过程温度的监测

红外热成像技术可以测量被测目标的温度场分布,并以图像的形式表示出来。采用红外热成像方法对炸药代用药的机加切削过程的温度进行监测,得到了不同切削速率、切削进深以及有无孔洞缺陷等因素对工件温升的影响规律。试验表明:红外热成像技术可以非接触、实时监测炸药件加工过程的温度场分布并分析温度变化规律,为弹药加工安全性提供了参考。     

基于数值模拟的复杂铸件粉末注射成形问题研究

采用流体力学计算软件CFX对钳口铸件注射成形工艺的充模过程进行了三维模拟分析,得到了充模过程中各位置的瞬时温度场分布和瞬时压力场分布,并分析了充模过程中不同时刻模腔中各位置的压力和温度变化。通过研究铸件钳口熔体充模流动过程中不同时刻流体粉末的体积分数变化,指出数值模拟过程中固体粉末的体积分数变化和分布,可以得到成形精致坯的密度分布,以分析成形精致坯出现密度分布不均以及成形坯缺陷的原因,寻找控制成形缺陷和零件质量的方法。     

基于分段法的压铸模具热机耦合分析

通过对某厂使用的压铸模具进行温度场的数值模拟试验,寻找出影响模具温度场变化的主要工艺参数,并把压铸过程分成压铸-凝固、开模-取件、喷涂-合模、合模-下次压铸4个阶段,进行热应力和机械应力的耦合数值模拟试验.选取不同截面上的不同区域进行应力变化分析,找出了在不同工艺参数下的应力变化规律,为模具寿命预测提供了参考.     

13MnNiMoNbR厚板焊接温度场数值模拟

采用多点铠装热电偶,实际测量13MnNiMoNbR厚板焊接件表面和内部的温度,得到了三个有效测温点的温度变化规律,获得了焊接过程中实际温度场的分布规律;利用有限元软件ABAQUS,模拟了厚板焊接温度场,得到了温度场的变化规律,并与测量结果进行对比分析.结果表明,测量与模拟的温度场的变化规律基本一致,有效点的最高温度测量...     

流体环境对碳钢表面附着缓蚀剂膜的影响

实验模拟了油、气集输过程碳钢管线中的流体环境,在不同流体速度、温度及成膜时间下,通过EIS技术考察45号钢表面附着缓蚀剂膜的耐腐蚀性能及破坏过程。缓蚀剂膜的腐蚀破坏过程中,EIS监测获得典型的电化学阻抗谱。结果表明,随着腐蚀时间、流体流速与流体温度的增加,碳钢表面附着缓蚀剂膜层由厚变薄,由致密变疏松,并表现出多孔性。因此,流体通过导致的表面剪切作用与气泡冲击,降低了该缓蚀剂的性能表现。通过SEM方法,辅助评价了处于不同状态下的缓蚀剂膜的结构。     

淬火槽中介质流速的测量及流速场的模拟

为了研究淬火槽中流速场的分布状态 ,提高流体均匀性 ,采用超声波多普勒流速测定仪对螺旋桨搅拌状态下的介质流速进行了测量 ,用有限元法对流速场进行了模拟 ,并根据模拟结果对均流片的设置进行了改进。结果表明 ,试验选用的超声波多普勒流速测定仪及其测量方法适合于测量工业淬火槽的介质流速 ;流速场的模拟可以用于指导淬火槽流速场均匀性的设计     

工件气体淬火过程数值模拟

用计算流体力学(CFD)的方法对工件气体淬火过程进行了数值模拟,在FLUENT平台上建立了真空高压气淬炉的三维非稳态模型,模拟了炉膛内流场和工件温度场的分布,模拟了圆柱形单工件淬火过程气体类型、气体压力和速度对冷却速度的影响,并模拟了多工件淬火冷却过程,预测了炉内不同位置处工件的冷却曲线。将模拟结果与实验结果相比较,两者基本吻合,为气体淬火工艺的优化提供了理论依据。     

GH4169合金件真空时效过程数值模拟

以VR6072型真空热处理炉为例,建立了一个二维真空热处理炉非线性有限元模型,该模型考虑了辐射传热和材料热物性随温度变化等非线性因素的影响.利用有限元软件MSC.Marc对GH4169合金件真空时效过程中的瞬态温度场变化进行了模拟计算,预测了工件真空热处理过程加热滞后时间,对整个温度场变化过程进行了试验测量,模拟结果和试验结果吻合较好,为真空热处理虚拟生产和工艺参数优化提供了理论依据.     

Study on release rate of latent heat in Czochralski silicon growth

The pulling rate in czochralski silicon (CZSi) growth is important for reducing the cost of solar cell.In this paper, double-heater, heat shield and composite argon duct system were introduced in the Ф450 mm hot zone of a Czochralski furnace.The pulling rate under different thermal system was recorded in experiments.Argon flow and temperature fields were simulated by finite element method(FEM).Experimental results and numerical simulation indicate that double-heater and composite argon duct system can enhance obviously the release rate of latent heat.In Φ 200 mm Czochralski silicon (CZSi) growth, average pulling rate can increase from 0.6 mm·min-1 in the conventional hot zone to 0.8 mm·min-1 in the modified hot zone.     

渗氮炉内流速场的数值模拟

为了研究渗氮炉内气体的分布状态,建立了三维湍流数学模型,应用计算流体动力学(CFD)的方法分别得到了渗氮炉空炉和加入工件时的气体速度分布.该渗氮炉空炉时工作区域内气体速度比较均匀,工件加入后渗氮炉内流速场变化很大,因此对于不同形状和炉内不同位置的工件,需要分别模拟计算各自的速度场.同时用数字涡轮风速仪对炉内的气体流速进行了测量,测量结果与模拟计算结果基本吻合,所以该数值模拟方法可以作为热处理工艺和热处理炉型优化设计预测的依据.     

真空热处理炉传热的三维数值模拟

为了分析真空热处理炉内加热工件的温度场,将包括工件在内的整个真空热处理炉作为模拟对象建立了一个三维的数值模型.该模型集成了一个控制炉温的PID模块,并且考虑了热物性参数的非线性因素.基于一商业软件,对工件、真空热处理炉的隔热层、加热管等的瞬态传热过程进行了数值模拟,并与实测值进行了对比,两者基本吻合.最后,根据模拟结果提出了优化的加热工艺参数.     

Numerical simulation of high pressure gas quenching of H13 steel

Aided by the computational fluid dynamics software package FLUENT flow and heat-transfer model has been established to simulate the high pressure gas quenching process of a large H13 die. The complicate geometry mesh of finite volume method (FVM) simulation was exactly built according to the practical chamber set-up of vacuum furnace. The velocity and temperature distribution of gas, as well as the temperature field in H13 die, were obtained by simulation. The validation of simulation results has been carried out by comparing the simulated cooling curves of certain points inside the die with the measured ones. It can be found that the temperature depended thermal physical properties of gas and H13 die, such as thermal conductivity, specific heat and viscosity, have dramatic effects on the accuracy of simulation results. The possible improvement of the numerical simulation based on the detailed discussion is also elucidated.     

基于Fluent的合金化炉保温段温度场的数值模拟

建立合金化炉保温段内空气流动与热交换的物理与数学模型,利用Fluent软件,采用标准κ-ε湍流模型,对合金化炉保温段内气体流场和温度场的分布进行数值模拟研究.经分析知模拟结果与实际情况较吻合,此方法对了解和控制合金化炉内的温度分布具有指导意义.     

基于单神经元PID的真空炉自适应温度控制

根据真空热处理系统的特点,将单神经元PID控制算法应用到真空热处理系统的温度控制上。根据神经网络的非线性逼近能力和自学习自适应的特点,将单神经元网络与PID控制结合实现对真空炉温度的控制,以达到提高真空炉温度控制品质的目的。并通过计算机仿真软件进行仿真试验,仿真结果表明单神经元PID控制系统可以对控制参数自整定,其对温度控制更加稳健,具有更强的抗干扰能力和鲁棒性。经过搭建真空炉温度控制系统试验平台验证后发现,应用单神经元PID控制的真空炉系统的温升过程表现出了良好的稳定性,但是温度控制的响应速度和保温的精度略有下降。要想进一步提高温控品质,需要就单神经元PID控制方法在响应速度和控制精度上做进一步改进。     

基于DD5单晶高温合金制件的时效处理转炉试验

为验证DD5单晶高温合金制件时效处理工艺转入新引进国产真空炉是否满足工艺要求,同时与进口真空炉中完成时效处理后的试样进行对比以确认差异,特开展了时效处理工艺转炉试验。采用DD5单晶高温合金航空发动机涡轮叶片和试棒分别在新引进国产真空炉和进口真空炉中完成时效处理后,分别对叶片的宏观组织、微观组织和表面贫Cr层以及试棒的高温拉伸性能进行了测试与分析。结果表明:在时效处理阶段,国产真空炉与进口真空炉在参数控制能力相当,能够满足DD5单晶合金制件的时效处理要求,可替代进口真空炉完成时效处理。     

电弧气刨温度场及其对微观组织的影响

根据电弧气刨的特点,用有限元的方法成功地模拟了10Ni5CrMoV钢电弧气刨温度场,分析了电弧气刨温度场的特点及其对于坡口处微观组织的影响.研究发现,电弧气刨过程温度场变化十分剧烈,其降温速率远远超过焊接过程,从而导致热影响区域很窄,故坡口处组织变化区域很小;对于所研究的钢种,坡口组织为细小的马氏体组织.