湿空气环境下镁金属药柱释氢性能模拟研究

为了研究湿空气环境下的镁金属药柱的释氢性能,利用matlab软件建立了气固反应缩芯模型,研究了产物层扩散控制过程中,不同温度和湿度条件下的镁金属药柱水反应释放氢气的规律并通过实验进行验证。模拟结果表明：初始温度为50℃时,湿度越大,反应初期的反应速率越大,氢气浓度趋于稳定的时间越短,最终氢气浓度相差不大,约为2 000 mg·L^-1;当初始温度为60℃时,反应速率和氢气浓度明显变大,氢气浓度约为2 400 mg·L^-1;初始湿度为30%时,温度越高,反应初期的反应速率越大,氢气浓度趋于稳定的时间越短,反应程度也越大,氢气浓度由1 500 mg·L^-1增加到2 400 mg·L^-1,与初始湿度为60%相比,反应速率和氢气浓度有所升高但相差不大。由此可得,升高温度对镁金属药柱释氢的影响更为明显。通过实验验证,实验的结果与模拟的结果基本一致。     

水下航行器底端开槽固体药柱燃烧模型与仿真

分析水下航行器固体药柱结构,根据几何燃烧定律,对药柱燃面推移情况进行研究,建立了底端开槽固体药柱的燃烧模型,运用仿真技术分析凹槽大小对药柱燃烧过程的影响.结果表明,该模型可模拟水下航行器药柱的燃烧过程,为其结构设计和优化及点火过程提供了可靠依据.     

生物质热解分布活化能模型的遗传算法实现

采用计算机matlab软件中的遗传算法程序对15K/min、25K/min、30K/min升温速率下的秸秆热解过程进行模拟分析,重点分析15K/min下的分布活化能理论计算数据和实验数据的拟合问题。其分布活化能标准值为185.43KJ/mol、标准偏差为15.78KJ/mol、指前因子为3.34×108s-1、线性相关系数为0.9983。计算结果表明遗传算法获得的分布活化能模型和实验数据具有较好的相关性.     

紫胶树脂的热分解过程及动力学研究

紫胶树脂的无氧热分解动力学参数对其加工应用及拓展新的应用领域具有重要的指导作用。通过紫胶树脂在升温速率为5、10、20、40 K/min时,升温终止温度为883 K的热重试验,得出紫胶树脂无氧热分解反应为一步反应,且其热分解反应的起始、终止、最大分解速率温度均随着升温速率的升高而升高;应用Kissinger法和Starink法估算的紫胶树脂无氧热分解反应活化能分别为249.49 k J/mol和260.46 k J/mol,通过FWO法和FRL法的进一步计算,确定其值为(254.52±31)k J·mol-1;通过Malek法确定了紫胶树脂的无氧热分解机理满足J-M-A方程,其机理为随机成核、随后生长,并计算了紫胶树脂无氧热分解反应的n及lg A值的范围,分别在0.069 6~0.075 6和13.38~14.53之间;通过升温速率为5、10、20、40 K/min时,升温终止温度为843 K的差示扫描量热试验,测得紫胶树脂在该升温速率下的粘流转变起始、终止及峰值温度的平均值分别为328.0 K、341.4 K、356.5 K,其4种升温速率下的粘流转变焓变和熵变平均值分别为58.41 J/g和0.17 J/g·K。     

基于多重扫描速率法的煤矸石失重阶段动力学参数分析

综合运用多重扫描速率法Popescu法、FWO法和KAS法对煤矸石失重过程的反应机理函数、活化能和指前因子进行了计算与分析.结果表明,煤矸石绝热氧化失重过程中不同失重阶段的反应机理不尽相同.煤矸石外在水分失水和固定碳燃烧失重阶段的反应机理为相边界反应的收缩圆柱体(面积)模型,而煤矸石内在水分失水和挥发分燃烧失重阶段的反应机理则分别为三维扩散模型和相边界反应的收缩球体(体积)模型.外在水分失水、内在水分失水、挥发分燃烧和固定碳燃烧4个失重阶段的活化能和指前因子的自然对数值分别为40.089 k J·mol-1和13.17 s-1,80.326 k J·mol-1和24.49 s-1,133.059 k J·mol-1和18.09 s-1,222.018k J·mol-1和23.68 s-1.     

高锰酸钾氧化去除水中三氯生动力学研究

为了揭示高锰酸钾氧化去除水中三氯生的动力学规律,通过烧杯试验研究得出高锰酸钾氧化三氯生的反应速率常数,同时探讨高锰酸钾浓度、pH、温度等因素对反应速率常数的影响.试验结果表明：不同高锰酸钾浓度下,三氯生能够被迅速氧化,氧化三氯生的反应符合二级反应动力学,二级反应动力学常数K=0.331 6 mL.s-1.mol-1.p...     

Na2SO4·0.5H2O2·H2O的热分解动力学研究

采用程序升温法研究Na2SO4.0.5H2O2.H2O在氮气中的热分解动力学,测定Na2SO4.0.5H2O2.H2O分解的TG-DTG和TG-DSC曲线.在8.0 K.min-1、6.1 K.min-1、4.1 K.min-1和2.0 K.min-14个升温速率下,Na2SO4.0.5H2O2.H2O的热分解是简单的一步反应,热分解温度为339.5 K.采用多元非线性回归对Na2SO4.0.5H2O2.H2O在氮气中的热分解动力学模型进行筛选,并利用主曲线法对其分解模型进行判别.Na2SO4.0.5H2O2.H2O的热分解过程受三维相界面控制,分解机理为R3机理.Na2SO4.0.5H2O2.H2O的热分解活化能为70.83 KJ.mol-1,指前因子1.96×103.     

季冻区未燃煤矸石路基温度变化

目的 研究未燃煤矸石路基内部温度变化特征,探讨未燃煤矸石作为路基填筑材料后期可燃性.方法 以七勃公路改扩建工程未燃煤矸石路基填筑段为试验路,通过在高填方断面不同深度处埋设测温元件,结合观测点近一年的路基内部温度变化数据,采用统计回归法及路基不同深度平均温度和温差变化指标进行分析.结果 未燃煤矸石作为一种路基填筑材料,路基内部温度变化受大气温度影响明显,0.5m以下深度的最高温度为25.5℃,略高于同一横断面同一深度土路基0.9℃温度,但煤矸石路基内部温度明显低于当地大气最高温度.结论 不同季节未燃煤矸石路基内部温度～深度之间变化符合二次函数关系模型,未燃煤矸石路基填筑高度达5.5m时,路基内部是不会发生明显升温自燃现象的.采用未燃煤矸石进行路基填筑,可有效实现煤矸石最大资源化利用.     

防热复合材料高温体积烧蚀模型

分析了防热复合材料在高温烧蚀过程中所发生的物理－化学变化;根据能量和质量守恒定律,建立了防热复合材料的体积烧蚀模型,并对某碳／酸醛复合材料的烧蚀过程进行了数值模拟。结果表明,材料的烧蚀不仅与温度而且与升温速率相关;升温速率越大,达到相同烧蚀温度时的烧蚀量减小,烧蚀过程中温度的渗透速度减慢,温度梯度减小。材料内部孔隙中气体的压力影响区域较温度的影响区域小,最大压力点随时间增加逐渐内移,最大压力相应增大。     

Al-Cu合金扩散系数的分子动力学模拟研究

为了分析Al-Cu合金液相扩散的机理,采用嵌入原子势(EAM)模拟计算了Al0.67Cu0.33合金的扩散系数.对不同初始温度和弛豫时间下Al0.67Cu0.33合金凝固过程的扩散系数进行了对比分析并分析了晶体结构.模拟结果表明:当冷却速率在1.0×1010 K·s-1时熔体凝固得到晶体,晶体结构以体心立方、面心立方和密排六方为主,随着初始温度的降低,扩散系数随之降低.在最高初始温度1 400K下,Al0.67Cu0.33合金的平均扩散系数为2.73×10-9 m~2·s~(-1);在最低初始温度950K下,平均扩散系数为2.07×10-9 m~2·s~(-1).随着弛豫时间的增加,扩散系数也随之增大.     

Al-1Mn-1Mg合金热变形过程中的动态软化行为研究

研究了Al-1Mn-1Mg合金不同变形下的流变应力曲线和微观结构特征,探讨了该铝材在热变形过程中的动态软化行为。结果表明,应变速率为0.1 s-1时,若变形温度较低,则发生了动态回复;若变形温度高于723 K,产生明显的动态再结晶;变形温度为673 K时,在低应变速率条件下,产生动态再结晶,应变速率高于0.1 s-1,软化过程具有动态回复和动态再结晶的混合特征。当应变速率高于5.0 s-1时,产生几何动态再结晶。     

单组分液滴在快速降压环境下传热传质过程研究

为了对降压环境下单个液滴的蒸发过程进行研究,基于气液界面的捕捉模型,建立适用于快速降压环境下单个液滴的蒸发模型,利用纯水液滴蒸发的实验数据验证该模型,分析静止纯水液滴在相变过程中的形态变化以及液滴内部速度场、蒸汽分布等随时间的变化,模拟分析不同压力环境、液滴直径、初始温度等条件对液滴中心温度及蒸发速率的影响.结果表明:...     

粘弹性统计裂纹模型的炸药安全性分析

为更好的模拟炸药装药在发射环境下的安全性问题,本文基于粘弹性统计裂纹模型,结合JWL状态方程,采用有限体积法自编程序计算了炸药在模拟的弹底压力作用下内部的应力和温度的变化情况,及在不断增大的弹底压力加载下炸药的起爆情况,确定了起爆的临界弹底压力,并初步估算了炸药的点火温度。计算表明:由于考虑了炸药内部的裂纹,炸药模型在弹底压力的加载下会产生裂纹损伤功,使炸药整体温度升高;炸药内部的应力变化与弹底压力的变化趋势基本一致,说明计算结果是可信的;炸药模型不变,不断的增大弹底压力,在初始压力为0. 505 MPa,峰值压力为1. 635 GPa的弹底压力作用下,在反应17 ms左右时温度突然急剧增大,说明炸药发生了点火反应,从而确定了该弹底压力为炸药起爆的临界弹底压力,并初步估算了炸药的点火温度在700～800 K。研究结果表明:本文提出的算法初步确定了炸药点火的临界弹底压力,并初步估算了炸药的点火温度:可为炸药的安全性评估提供参考。     

温度和应变速率对ZK60镁合金压缩变形行为的影响

在应变量为0.6（ε=0.6）、不同温度（523~723 K）和应变速率（0.001~10 s-1）条件下,利用Gleeble-1500D热模拟试验机,对铸态ZK60镁合金进行热压缩变形行为的研究,分析变形温度和应变速率对ZK60镁合金压缩变形行为的影响规律,即在相同应变速率条件下,随着变形温度的升高,合金的峰值应力降低。在相同温度条件下,随着应变速率的增大,合金的流变应力增大。计算其应变速率敏感指数m值为0.14和表观激活能Q值为226~254 kJ/mol。研究表明,在温度为573~673 K、应变速率为0.001~0.1 s-1时,合金发生动态再结晶。     

树脂基复合材料固化过程中的温度和热应力场三维瞬态分析

建立了热固性树脂基复合材料固化过程温度和热应力场分析的数学模型,采用有限元方法,进行了三维非稳态数值求解。通过与已有实验结果的比较,验证了数学模型和计算方法的正确性。获得了3234/T300层合板固化过程中内部温度及热应力分布,分析了保温时间、升温速率、铺层设计等对温度、内部热应力的影响。数值计算结果表明:预固化时间越长,层合板内温度梯度越小,热应力峰值越低;升温速率越大,层合板内温度梯度越大,热应力峰值越大;采用对称铺层可降低层合板内部温度梯度和热应力。     

热重分析法研究煤粉燃烧过程动力学的Arrhenius方程修正式

煤粉的燃烧过程常被作为能量的提供者应用于不同工业,为研究升温速率对煤粉燃烧过程动力学的影响.本文采用热重分析法对20℃/min、25℃/min、30℃/min和35℃/min升温速率下的煤粉燃烧过程进行分析.结果表明:随升温速率的提高,煤粉燃烧过程有明显的热滞后现象.根据煤粉燃烧过程的特点,以反应速率曲线波谷对应的温度点,将着火点到燃尽点的燃烧过程划分为两个阶段,并分别采用界面化学反应模型和内扩散模型来描述相应阶段的动力学过程.由所获得动力学参数可知,不同升温速率下活化能E_(ai)和指前因子Ai的动力学补偿效应可表示为ln A_i=a E_(ai)+b,升温速率β对活化能E_(ai)的影响可表示为E_(ai)=△E_alnβ_i+E_(a0).随将常用的Arrhenius方程ln k_i=-E_(a0)/RT+ln A_0修正为ln k_i=-E_(a0)/RT+△E_a(a-1/RT)lnβ_i+ln A_0来描述升温速率β对煤粉燃烧过程反应速率常数k的影响.而后,采用10℃/min、15℃/min、40℃/min和45℃/min升温速率下的煤粉燃烧试验对Arrhenius方程修正式的外推性进行验证,效果良好.因此,Arrhenius方程修正式不仅能很好地描述升温速率β对煤粉燃烧过程化学反应速率常数k的影响,而且还具有一定的外推性.     

一种高锰奥氏体无磁钢变形抗力模型的建立与验证

利用圆柱体单轴压缩实验获得高锰奥氏体无磁钢在变形温度为900~1 100℃、应变速率为0.1~30.0 s-1条件下的真应力-真应变曲线。分析变形温度、应变速率和变形程度对变形抗力的影响,建立高锰奥氏体无磁钢的变形抗力模型,并与实验变形抗力进行对比分析,表明该模型具有良好的拟合精度。将变形抗力模型嵌入基于刚塑性有限元法的数值仿真模型,并对实际轧制过程进行模拟,结果表明,轧制力计算值与实测值的偏差控制在7%以内。     

丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物热降解反应动力学

研究了丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物热分析动力学参数.采用热重差热分析法,分别测定了在氮气气氛中5、10、15、20℃/min 4种不同升温速率下的的热降解过程,得到了4条热重和差热曲线,并用Kissinger法对其热降解过程进行了动力学分析.结果表明:提高升温速率,热重曲线向高温方向移动,温度滞后越严重.初始分解温度及终止分解温度更高,温度区间也变宽.升温速率的不同对最终失重率影响不大,最终失重率都在90%以上.随着升温速率的增加,差热曲线峰变高且峰顶温度向高温方向移动.通过Kissinger法分析在不同升温速率下丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物热降解反应的热重差热数据得出反应的活化能为160.9kJ/mol、表观指前因子为27.61、热降解反应级数为0.965 4等动力学参数.     

激光辐照旋转飞行靶温度场数值模拟

以激光辐照旋转飞行靶为研究背景,考虑激光的大气传输,以及激光辐照面积和功率密度分布随靶目标旋转和飞行的变化,建立激光辐照热传导模型;利用有限容积法,得到靶目标三维温度场的数值解;分析目标旋转速率对温度场分布以及炸药热爆炸的影响。分析结果表明：靶目标旋转速率越大,靶表面最高温度值越小,热量越不容易集中,越不利于炸药的热起爆。     

Mg-9Gd-3Y合金热变形行为与本构关系

为了解决Mg-9Gd-3Y合金在热塑性变形过程中的本构关系问题,对Mg-9Gd-3Y合金进行了不同变形温度（653～753K）下采用不同应变速率（0.01～10s-1）的热压缩试验,利用载荷/位移数据建立真应力/真应变曲线和本构方程.结果表明：动态再结晶在晶界处较易发生,流变曲线显示出典型的动态再结晶特征,以及应力水平与变形温度和应变速率的关系.本构方程预测出的流变应力数据与相应的试验结果较一致.