超声和射流作用下泡沫金属流动液膜传热分析

在超声波和射流冲击作用下的流动液膜覆盖泡沫金属以降低受热面的温度,达到冷却的目的。通过实验,对超声波作用下的不同液膜厚度和液膜流速以及空气射流速度对流动液膜传热性能的影响进行了研究。实验结果表明,在超声波作用下,空气射流速度以及液膜流速越大,液膜厚度越薄,壁面的散热效果越好。此外,与无超声波的情况相比,获得了超声波作用下传热系数的上升速率。基于实验结果,得到了超声波与泡沫金属以及射流冲击作用的耦合可强化传热、降低壁温的结论。该研究对今后工作具有指导意义。     

高频冲击表面处理技术

高频冲击表面处理技术是利用高密度能量推动冲击工具(冲击头)以每秒二万次以上的频率冲击金属表面,使表层产生较大塑性变形,从而起到改变材料表面形貌和改善力学性能的作用。高频冲击可用于金属零件的表面强化处理,特别是对提高焊接接头的疲劳性能效果显著,其强化机理是:消除焊接残余拉应力,引入残余压应力场;使焊趾处产生圆滑的几何过渡,减低余高和凹坑造成的应力集中;闭合焊趾表层微小裂纹和消除熔渣缺陷。     

基于SPH-FEM的超声珩磨空化微射流冲击研究

为探究超声珩磨中空化微射流对壁面的冲击作用,考虑壁面弹塑性变形、超声场及珩磨压场,采用SPHFEM耦合方法建立了空化微射流冲击模型并进行了数值仿真分析,随后进行了试验验证,结果表明:微射流冲击过程中形成的侧向射流速度高于微射流冲击速度,最高可达冲击速度的1.6倍,冲击中后期微射流中部粒子反向运动向上凸起;壁面出现直径约8μm、深约0.173μm的微型凹坑,且其边缘处有材料塑性隆起,试验中材料表面出现微型凹坑群;冲击区域内由内而外等效应力先升高后降低,射流边缘附近冲击效应最强。从材料去除角度来看,大量微射流冲击对超声珩磨加工起到积极作用。     

旋转射流冲击凸台换热特性的数值模拟

运用重整化(RNG)的κ-ε模型对半封闭板内带旋流的射流冲击凸台的传热及流动进行仿真,研究了旋转射流冲击凸台时的流场特性以及凸台表面、侧壁和平板上的传热特性.分析了旋流强度(旋转数)、流动Re数、冲击高度H/D对传热与流动的影响.结果表明,不同Re数下旋流会削弱驻点处的冲击作用,从而使得驻点处的传热Nu数减小.在雷诺数Re=25 000时,在旋转数0相似文献   

脉动冲击射流的传热特性研究

为了深入理解脉动冲击射流的传热传质特性,研究脉动流的温度相关热物理性质对于靶面局部努塞尔数分布的影响,分别对正弦和方波非稳态脉动冲击射流进行了数值模拟.结果显示单个正弦脉冲的强化传热并不明显,而方波脉冲的强化传热效果却十分明显.对于脉动冲击射流中的流场分析表明,靶面上的瞬态换热效率与非线性热力学和水力学边界层随时间的发展密切相关.     

高压水射流参数对材料表面强化性能的影响

高压水冲击强化是一种新的表面强化方法,通过改善零件的表面状态而提高疲劳寿命.本文通过淹没射流的方法,选用铝合金7075T651作为实验材料,研究了高压水射流工艺参数对冲击强化的影响规律,并测试了材料表面强化的效果.结果表明:试件经高压水冲击强化后,其拉伸疲劳极限比未强化和喷丸强化条件下分别提高了22%和6.6%.由于高压水强化比喷丸强化得到了更好的表面状态,强化后的表面轮廓连贯平滑、浅表层压应力高,因而能更大程度提高强化件的疲劳性能.     

激光诱导等离子冲击波改善金属材料疲劳性能及强化机理的研究进展

激光冲击是一种利用等离子冲击波效应的表面强化技术,该技术能显著提高金属材料抗疲劳、磨损、腐蚀等性能。简要阐述了激光冲击强化技术原理、特点及激光诱导的等离子体特性。从激光冲击强化后金属的疲劳行为、强化机理及疲劳延寿机制3个方面总结了国内外激光冲击强化在金属零部件抗疲劳性能方面的研究进展。激光冲击强化机理由最初的残余压应力强化机制转变为目前普遍接受的残余压应力和表面纳米化复合强化机制。冲击后的金属零部件表层硬度显著提高,由表层向内部引入较大的残余压应力,表层晶粒碎化至纳米级,而表面粗糙度基本保持不变,尤其适合表面粗糙度要求较高的最终零部件的强化。在总结疲劳性能研究及强化机理的基础上,对目前激光冲击强化研究中存在的问题进行探讨,并指出下一步研究的关键问题。     

基于冲击相变技术的IGCT冷板研究

针对IGCT等大功率半导体器件在高热流密度下的散热问题,以R245fa作为工质,研究了3种不同射流孔板与2种冲击表面对射流冲击相变换热性能的影响.结果表明,平均对流换热系数随射流速度的增加而增大;相变产生的气泡对换热性能的影响很大,选取合适的流量和优化冷板结构设计,使气泡在增强流体扰动的同时也能及时排出,最大程度增强换...     

基于孔尺度的泡沫金属强化相变储热材料传热性能数值模拟

导热系数低是影响相变储热材料应用的主要难题之一,而泡沫金属具有高热导率、高孔隙率以及高比表面积等特性,在相变材料中添加泡沫金属可实现强化传热。该文基于泡沫金属基3D微观结构W-P模型,重点分析了泡沫金属基复合相变材料有效导热系数与泡沫金属孔隙率以及孔径的关系,采用数值模拟方法利用该模型预测并验证了泡沫铝6101添加空气与水的有效导热系数,研究结果表明该模型能够精确预测泡沫金属材料有效导热系数,在此基础上预测了石蜡中添加泡沫铜的有效导热系数,结果表明,泡沫金属可以显著提高相变材料的导热系数,当泡沫铜的孔隙率为97.57%时,复合相变材料的导热系数与纯石蜡相比提高了13倍。研究结果对于相变储热材料的热物性强化研究具有一定参考价值。     

开孔泡沫金属热传输性能研究进展

介绍了开孔泡沫金属的结构特点,分别从紧凑型换热器、相变储能系统、热管以及催化反应器四个方面的应用分析了国内外开孔泡沫金属热传输性能应用研究现状,指出了泡沫金属在这些领域应用的前景和存在的问题,提出了今后开孔泡沫金属热传输性能的研究及应用方向。     

超声冲击诱发表面纳米化及其对表面完整性的影响

采用不同超声冲击参数处理SMA490BW钢,研究了冲击后试样在低、高倍下的微观组织特征、残余应力及硬度分布等表面完整性能的变化。实验结果表明,经过超声冲击表面处理后,样品表面层晶粒细化为纳米晶,平均晶粒尺寸约为30nm;并在试样表层引入残余压应力,数值最大约为255.5MPa;超声冲击对SMA490BW钢表面能够起到明显的强化作用,与未经处理的试样相比,处理后试样表面硬度最大提高了约66.7%。超声冲击强化处理改善SMA490BW钢的表面完整性的效果与冲击电流、冲击时间之间的关系不遵循单调变化规律,超声冲击参数为20min/1.5A时,试样具有较好的表面完整性,冲击影响层深度约为320μm。     

微尺度方波射流冲击阵列的传热特性研究

利用数值模拟研究微尺度下方波脉冲冲击阵列的传热特性,验证模型的合理性后,不断改变方波脉冲特性,分析各项参数对冲击换热能力的影响。通过分析流场云图,详细阐述了方波脉冲微射流强化换热的机理。计算结果表明:提高时均雷诺数可有效强化占空比为0.5的方波脉冲射流阵列的换热能力;通过改变脉冲频率来强化换热能力的实际效果与流态有关,在强化频段内,紊流的换热系数增幅可达20%,层流的增幅也可达到7.5%;在合理的参数条件下,方波脉冲射流可有效增强冲击效应和涡流扰动,从而强化射流阵列的换热能力。     

飞秒激光冲击强化技术的研究现状及展望

作为一种微尺度范围内的表面强化技术，飞秒激光冲击强化具有热影响小、冲击深度浅、能量利用率高、工艺灵活等特点，在实现复杂形状微结构表面改性、宏观尺度零件表面微造型、微冲击成形等方面应用优势显著。概述了飞秒激光冲击强化技术的发展历程，总结了冲击模式、激光参数、附加能场等因素对强化效果的影响规律和机理，并对飞秒激光冲击强化技术的潜在应用及发展趋势进行了展望，以为突破飞秒激光冲击强化的关键问题、推动技术的产业化应用提供必要的指导与支持。     

理想绝缘金属基板前处理工艺的研究

采用阳极氧化工艺制备理想绝缘金属基板阳极氧化绝缘层。利用激光干涉法测量阳极氧化膜层在热冲击过程中的开裂温度。研究了铝板表面不同前处理工艺对金属基板绝缘层热开裂温度的影响，利用扫描电子显微镜（SEM）观察裂纹萌生的位置，结果表明阳极氧化前铝表面微观不平将使阳极氧化膜中产生一种孔隙率高的界面，热冲击过程中这种界面上容易萌生裂纹。     

超音速氧气射流对电弧炉熔池作用三相流数值模拟研究

论文利用Fluent 6.3,通过对某钢厂150t电弧炉冶炼过程中不同供氧流量下超音速氧气射流冲击熔池流场进行三维三相流数值模拟,研究电弧炉熔池在炉壁侧吹氧枪作用下的流场分布及其变化情况,探讨超音速氧气射流对电弧炉熔池的作用。研究表明氧气射流冲击熔池引发钢液渣液流动波动,流动速度(冲击动能)以波的形式由冲击点向熔池中心传递。熔池的速度场分布呈现"周围高、中心低,表层高、底部低"的趋势;由于射流的作用,熔池内部生成涡流。涡流中心是钢液循环的中心,对钢液循环流动速度场有重要作用。随着供氧流量的增加,涡流中心越远离氧枪,且在熔池中越深;氧气射流在熔池表面生成的冲击凹坑在渣层中间横截面的冲击面积S(m2)和供氧流量QO2(m3/h)成线性关系,可表示为:S=0.0004*QO2-0.0932。     

基于SPH-FEM方法的半球形聚能装药破甲特性研究

为了研究杆式射流的形成及破甲过程,基于SPH-FEM方法建立半球形聚能装药模型,对半球形聚能装药起爆后形成金属射流及射流穿透双壳的过程进行仿真模拟。通过对射流形成过程、速度衰减规律以及壳体破口形成过程进行分析,得到以下结论:在半球形聚能装药的爆轰作用下,药型罩被高压冲击变形继而形成了高速的金属射流;射流头部最大速度可达约4 174 m/s;射流在击穿双壳的过程中会发生断裂形成射流断裂块,第一层壳在被击穿过程中,经历了冲塞、凹陷等过程,第二层壳直接被射流穿透,之后不断地被射流断裂块击穿。整个计算旨在对半球形聚能炸药的工程设计提供参考。     

金属泡沫换热器的研究进展

金属泡沫具有优异的热质交换性能,金属泡沫换热器在制冷、空调、化工等领域具有很好的应用前景。本文阐述近几年国内外金属泡沫换热器的研究进展,主要包括金属泡沫换热器的换热性能和阻力性能等方面。最后指出目前金属泡沫换热器研究的不足之处,并对进一步的研究方向给出建议。     

泡沫铝填充装甲抗射流侵彻的防护性能研究

为提高装甲抗聚能射流侵彻性能,研究新型的泡沫铝填充装甲,运用ANSYS/LS-DYNA 3D有限元分析软件,对聚能射流侵彻泡沫铝填充装甲过程进行数值模拟,对比分析均质装甲和泡沫铝填充装甲的防护性能,结果表明:泡沫铝填充装甲较均质装甲有更好的防护性能。通过运用正交分析法研究前置靶板厚度、靶板材料、泡沫铝厚度、泡沫铝密度对装甲防护性能的影响,得到最优方案。研究结果对泡沫金属填充装甲的工程应用有一定的参考价值。     

大空间竖向热羽流对横向冷射流的干扰作用盐水模拟实验研究

以相似理论为依据,设计搭建了用于模拟大空间建筑室内气流组织的液态模型实验台,对大空间建筑中常见的竖向热羽流对横向冷射流的影响规律进行盐水模拟实验研究。借助速度比例尺解决了冷射流与热羽流系统的相似同步性问题。实验结果表明:在竖向热羽流作用下,横向冷射流的运动轨迹将发生向上的偏转。单股竖向热羽流对单股横向冷射流对作用点上游的冷射流轨迹没有明显干扰作用,冷射流轨迹的抬升主要表现在作用点下游的冷射流末段。在两个热源形成的两股竖向热羽流作用下,单股横向冷射流的运动轨迹发生的偏转量增大;竖向热羽流与横向冷射流的作用点不同,冷射流运动轨迹受到的干扰作用大小也不同,在冷射流初段,冷射流的惯性力作用较强,不易受热羽流干扰,而在冷射流末段,冷射流惯性力减弱,易受热羽流干扰;相对于单股冷射流在两股热羽流作用下的运动来说,两股冷射流叠加后,热羽流的干扰作用有所减弱。     

缝合泡沫夹层复合材料低速冲击数值模拟及实验

在ABAQUS分析平台中建立了缝合泡沫夹层复合材料在低速冲击下的动力学有限元模型,采用杆单元模拟缝线树脂柱的作用,基于Hashin破坏准则模拟层板面内损伤,通过各向同性硬化本构模型利用等效塑性变形模拟泡沫夹芯损伤演化。针对相同铺层的缝合和未缝合泡沫夹层结构,模拟了相同冲击能量下的低速冲击响应过程及面板、泡沫的损伤情况,数值结果与实验结果吻合较好,证明了该方法的有效性和准确性。研究结果表明,在低速冲击下,泡沫夹层结构引入缝线后虽然降低了泡沫缓冲吸能的作用,使得面板表面受到较大的冲击破坏,但增强了整体刚度,增大了面板抵抗弯曲变形的能力,减小了内部面板的损伤,使其在改善复合材料面板易分层缺陷的同时还依然拥有优良的面内性能。