板坯中间包空包、充包过程中自由表面的数值模拟

中间包液面稳定时,钢水的流入和流出可以近似认为是一个稳定流动过程.然而在开浇时液面升高或在换钢包和浇注末期中间包液面下降时,流速有较大的变化而引起流动模式改变导致表面波的形成.研究了中间包内钢液在空包和充包过程中自由表面的变化以及此过程的速度场,研究结果深化了对中间包空包、充包工作过程的认识.     

中间包温度场数值模拟

利用Fluent软件对马钢四钢轧的原中间包和改进后中间包的温度场进行数值模拟与比较.模拟结果表明,中间包的最大温差达12.08 ℃;对原中间包进行改进后,中间包内的温度场最大温差为7.32℃,明显优于原中间包.     

双金属复合过程非稳态温度场的研究

应用数值模拟技术对双金属过程中的非稳态温度场进行计算，由于外材和芯材在凝固过程温度变化的不同特点，选择不同的权系数计算温度，同时，在温度的计算中，考虑了双金属复合结合界面热阻，凝固过程中释放潜热以及导热系数等各方面因素的影响，通过热电耦对不同位置的温度值进行采集，将采集到的温度曲线和模拟的温度曲线进行对比，结果表明模拟的温度曲线比较能够反映实际温度的变化。     

马钢CSP中间包水模实验研究

通过水力学模拟和正交实验方法,研究了马钢CSP中间包内钢液的流动模式和夹杂物排除情况,优化出中间包内设置挡渣墙和坝流控制方案,提出了浇注过程中中间包合理液面高度的控制参数.     

单侧孔长水口优化异型四流中间包流场

采用数值模拟方法研究了不同形式长水口下异型四流中间包的钢液流场和停留时间分布特征.数值结果表明：原型中间包存在较大的死区,各流流动情况存在着巨大的差异,而把直通型长水口替换成单侧孔型长水口之后,中间包死区比例减少,各流流动差异性基本上被消除.在挡墙的左侧产生了旋转流场,有利于夹杂物的碰撞聚合和去除.     

中间包流场数值模拟

利用大型流体计算软件Fluent,对马钢连铸中间包的流场进行数值模拟.将模拟计算结果与现有中间包存在的实际现象对比表明,中间包在现有结构条件下分流和控流装置获得的流场分布不利于中间包钢水中夹杂物的控制和去除.通过改变原有中间包挡墙结构,从而改变中间包内流场分布,彻底改变了中间包中的流型结构,延长了流体质点的运动轨迹,增加了钢液的平均停留时间,为微型夹杂物的去除提供了有利条件.     

电气设备环境试验室湿度场的数值模拟及优化

电气设备往往需要进行多工况的性能实验,这就需要环境室提供相应的温、湿度、压力等参数变化的实验条件,环境室内流场、温度场、湿度场的均匀性往往会影响实验效果.利用CFD技术对某一电气设备实验用环境室内部流场、温度场、湿度场进行了数值计算和模拟.主要讨论了送风温度、喷入液滴粒径对环境室内湿度场的影响.计算结果表明:送风温度越低、喷入液滴粒径越小,湿度场的均匀性越好;送风速度越大,湿度场则能更快达到稳态.最终给出了在所述计算条件下的送风速度和液滴喷入粒径的优化建议,为环境实验室内的气流组织布置和参数设计提供了一定的理论基础.     

连铸中间包内流场与温度场的数值模拟

针对国内某钢厂中间包,利用CFD软件FLUENT研究该中间包内传输现象,计算挡墙对中间包流场和温度分布的影响,结果表明设置合适的中间包挡墙,能明显改善中间包内的流场和温度场.     

基于RTD曲线连铸中间包优化设计数值模拟

为了优化连铸中间包内型,采用数值模拟方法计算钢液在连铸中间包内的停留时间分布（RTD）,并通过RTD曲线分析了连铸中间包内挡坝高度和位置对其钢液流场的影响。结果表明,结构优化后的连铸中间包钢液流场趋于合理,死区体积分数由原始方案的17.62%降至13.29%,且钢液在连铸中间包内的停留时间变化不大。     

精馏过程的非稳态模拟

精馏(包括普通精馏和反应精馏等特殊精馏)过程的非稳态模拟对生产和研究均具有指导和促进意义。根据迄今有关文献资料,本文对精馏过程非稳态问题研究的情况进行了回顾,并对用于精馏的非稳态模拟的数值方法进行了总结评比。     

不同调节方式影响铸嘴型腔出口速度、出口温度分布的研究

本文研究了两种典型入口速度调节方式对铸嘴型腔流场和温度场的影响。通过数值方法对铸嘴型腔非定常流动和传热进行了仿真分析。结果表明：在同一变化幅值情况下，入口速度阶跃变化、斜坡函数变化后的熔体出口速度、出口温度分布基本相同．     

调节幅值影响铸嘴型腔出口速度、出口温度分布的研究

本文研究了不同速度调节幅值对铸嘴型腔流场和温度场的影响，通过仿真分析，结果表明：入口速度变化幅值越大，型腔出口处熔体速度、温度过渡到稳定速度、温度的时间越长。这就为找出布流调整可行域，实现铸嘴型腔流场和温度场的在线调节提供了依据。     

撞击流反应器的流场测量及数值模拟研究

为更好地了解撞击流反应器的流场特性,通过实验对撞击流反应器内流体的压力场进行测量,并使用数据采集系统应用脉冲-响应法对速度场进行测量.结果显示在撞击面的中心部分存在一个撞击区,此区域关于撞击面对称,基本上为轴对称,区域内压力较高而流速很低.围绕此区域有一个强烈湍动的区域,能够促进混合及反应的进行.同时使用FLUENT软件对反应器中的流场进行数值模拟,数值模拟结果与实验测量结果吻合较好.     

微重力下绕汽柱Marangoni对流的流场及温度场分析

针对在沸腾现象中出现的汽柱现象，抽象出单个汽柱，建立了绕汽柱Marangoni对流的物理模型和数学模型。采用涡量—流函数，利用有限差分法数值模拟了微重力条件下绕汽柱Marangoni对流，得到了汽柱附近液体区域的温度场和流场分布，并进一步分析了无量纲参数Ma、Pr对Marangoni对流的作用规律。结果表明：汽柱汽-液界面上温度梯度的存在，诱发了Marangoni对流；Marangoni对流随着Ma数的增大而在整个液体区域内扩展增强，导致温度分布的非均匀程度愈强烈；Pr数愈大，整个液体区域内的Marangoni对流有减弱趋势，温度分布的非线性程度减弱。这一结论为太空临界热控制提供了一定的理论基础。     

等离子枪体内部流场和温度场的模拟分析

为改善等离子枪体结构设计，使枪体冷却系统更加完善，用ANSYS有限元分析软件对等离子枪体内部的三维流场和温度场进行了模拟计算，得到了枪体内部的三维温度场与流场分布图.在温度场分布图中，枪体高温区域在钨极弧处及其周围区域，但高温区域并不是轴对称的，而是向着喷嘴起弧点偏斜.通过对枪体内部流场的矢量分析及作特征点的流速曲线图，确定了冷却水道的两个涡流区，结合温度场分布图，得出等离子枪体工作时最薄弱处为靠近喷嘴起弧位置的水道死角.最后，提出消除或减弱冷却薄弱冷却薄弱部位的方法，以提高等离枪的使用寿命.     

600 MW超超临界墙式切圆锅炉炉内流动与燃烧特性研究

采用数值模拟与现场试验相结合的方法对某电厂600 MW超超临界墙式切圆锅炉的炉内燃料的流动和燃烧进行了研究,着重研究了其炉内空气动力场、温度场、组分场、颗粒轨迹以及壁面热负荷分布等。结果表明：炉内速度分布均匀、炉内火焰中心位置合适以及燃烧状况良好。数值模拟和试验相结合的方法,既能从微观上了解炉膛内的燃烧状况,又能从宏观上把握锅炉的性能,从而为锅炉的经济安全运行提供技术支持。     

大加速度场中层流预混火焰流场的数值计算

通过对大加速度场中层流燃烧室流场的数值计算,建立了大加速度场中二维层流燃烧的数学模型,对控制方程组进行离散,采用SIMPLE算法和交错网格设计并调试程序,对丙烷和空气在大加速度场中的预混燃烧过程进行了数值模拟。计算结果表明,沿燃烧室轴线方向的大加速度场确实会对预混火焰的速度场和温度场等产生明显影响。     

电除尘区低温省煤器烟道导流优化的数值模拟

为实现电除尘区低温省煤器的节能改造,利用FLUENT 6.3对电除尘区低温省煤器烟道的流场均化和导流优化设计进行了数值模拟研究.研究结果表明:电除尘区加装低温省煤器后烟道流场严重不均,存在回流和漩涡,局部速度高达26 m/s,最大速度偏差系数达90%,电除尘入口速度分布不均;导流板可有效改善烟道流场,削减回流与漩涡,换热管屏处速度偏差减小30%;电除尘入口烟气向下的平均速度分量由3 m/s削减至0.6 m/s,入口烟气分布趋向均匀;通过变工况数值分析,不同运行工况下的导流板作用变化不大,均具有良好的均流效果.此结果可为工程技术改造提供参考.     

血管对肝脏微波消融温度场的影响

为了研究血管对消融温度场的影响,运用离体实验的方法测定距天线不同距离及血流量不同的血管对温度场的影响.实验中采用输液管代替肝动脉,并依据肝动脉的血流速度设定管内的水流速度;利用铜-康铜热电偶测量血管周围的温度场.并在相同的条件下进行微波消融的仿真计算,对比实验与仿真结果的不同.结果显示:当微波天线距血管1.0 cm时,由于血液对流换热的影响,微波消融域并没有关于微波天线对称,在靠近血管的一侧出现了很大的温度梯度,且随着血流量的增大,微波消融域变小;当微波天线距离血管1.5 cm时,微波消融域的形状开始变圆,并且天线两侧相同距离的点的温升曲线的温差也开始减小;当微波天线距离血管2.0 cm时,微波消融域几乎呈圆形,且关于微波天线对称,血管的影响可以忽略.当血流量增大时(从22 cm/s变为55 cm/s),血管对温度场的影响增大(与22 cm/s的温差最大可达10℃),消融温度场进一步减小.当微波天线与血管之间的距离大于2.0 cm时,对于小流量的血管可以忽略其对于温度场的影响,热疗前不用进行血管阻断术.当微波天线与血管之间的距离小于2.0 cm且血流量大于22 cm/s时,为了不影响消融的疗效,建议进行血管阻断术.     

高压干气密封流场数值模拟

干气密封在高温、高压以及各种腐蚀性介质的应用越来越广泛,高压高温给干气密封带来什么影响,人们的认识还不足,特别是理论计算中存在许多问题。我们知道高压工况下,干气密封端面气膜流场的压力和温度变化较大,而介质密度、粘度应是随压力和温度的变化而变化的,特别是气体的密度受压力的影响较大。但以往的传统干气密封数值模拟中,大多是密封介质的密度按照假设温度和压力值选定,并未曾考虑到密封介质物性参数变化对密封性能的影响,因此研究结果难免有些误差。本文提出了高压干气密封流场计算的新方法,考虑了流场和温度场变化对密度的影响。首先使用ANSYS Workbench软件对密封环进行热分析,得到了密封环的温度场分布,并推出端面气膜的温度分布;采用用户自定义函数（UDF）将密封介质N2的密度定义为压力和温度的区间函数,用加载了UDF的Fluent软件对端面气膜流场进行数值模拟计算,通过不断地迭代计算得到端面流场的压力分布和开启力。 分别采用变密度（自定义密度为压力和温度的函数）和定密度（直接将密度设定为定值）两种方法,通过Fluent软件对上述干气密封流场进行了模拟仿真,并进行了网格尺寸在模拟仿真时的无关性验证。对比模拟结果,可以看到变密度方法所得到的计算结果更接近工况实际情况,该算法解决了模拟计算中介质物性参数设置存在的问题,值得借鉴。 研究发现：使用Fluent的UDF功能来描述干气密封端面间隙气体密度的变化是可行的,为更精确地模拟端面间隙流场提供了一种新方法。在高压工况下,压力变化对气体密度影响较大,变密度方法能够更加真实地反映其流场。此外还应考虑温度变化对气体密度的影响。