雾化喷射成形过程的计算机模拟

为了探讨喷射沉积工艺的优化参数,在分析了喷射沉积工艺过程的基础上,对定点喷射和多层喷射等问题进行了计算机图像模型,并利用图像讨论了一些工艺规律,结果表明,定点喷射时喷嘴的结构参数β越大,雾化锥中的物质分布越不均匀,多层喷射时工艺参数ｗｘ／ｗｙ由有理数趋于无理数量,沉积坯物质分布由不均均转为均匀。     

喷射成形沉积坯外形生长过程的数值模拟

描述了一种模拟喷射成形倾斜喷射过程沉积坯外形生长的数学模型,该数学模型考虑了喷射成形过程中各种工艺参数如偏心距离、沉积盘的倾斜角度等因素的影响.经过模拟计算得到沉积坯的三维外形尺寸及对应的工艺参数,表明采用该模型可以预测在不同工艺参数下喷射成形沉积坯的生长外形.     

喷射成形空心射流流场模拟

为了提高喷射成形雾化质量,将圆柱形空心射流技术应用于喷射成形雾化过程中,针对出流口前方空心流场的结构进行了数值模拟,分别模拟了不同入口速度和不同出流工艺下空心射流流场的分布情况,并进行了实验验证.单相模拟结果表明,增大入口液体速度,可使回流区增大并且产生更低的负压,有利于金属液的出流;两相流模拟结果表明,采用中部空芯与大气连通能产生较好的空心射流,当空芯通入0.02MPa气流时,会使射流空心部分增大,这一结论与水流的实验结果基本一致.     

喷射成形液滴运动及传热的数值模拟

通过对喷射成形过程的分析,建立了喷射成形过程中金属液滴运动和传热的数学模型.利用该模型计算了喷射成形过程中雾化气体的速度、液滴速度、液滴温度、液滴的固相率等过程参量的变化过程.     

蓄热式加热炉内速度场和压力场的数值模拟

建立了蓄热式加热炉内气体流动的三维、稳态流动数学模型,求得了炉内速度场和压力场;在此基础上,探讨了在不同出口压力工况对炉内速度场和压力场的影响。研究结果表明,增大出口负压一方面可以显著增大出口处烟气的流速,但对炉膛其它部分烟气的流速影响不大,另一方面仅可以影响炉宽方向的压力水平,但不影响该方向的压力分布;此外,当出口负压从-600 Pa增大到-1 000 Pa时,炉门处负压升高并与外界的压差减小,蓄热式加热炉的运行状态得到了改善,但当出口负压继续增大到-1 200 Pa时,炉门处负压显著升高,蓄热式加热炉的运行状态受到了恶化。     

喷射成形静电作用下雾化过程的理论分析

静电雾化技术可以提高喷射成形雾化质量,但由于雾化过程涉及气液固三相流、流场和电场等多场联合作用等,给试验研究带来了诸多不便.为了深入了解静电作用对喷射成形中金属液射流破碎的雾化过程影响,从理论上分析了静电作用对喷射成形雾化中射流破碎长度、雾滴表面张力和雾化液滴粒径的影响.结果表明：随着静电电压的增加,射流破碎长度将缩小,雾化液滴直径减小;当电压升高到一定值时,破碎长度和雾滴直径趋于稳定.静电力降低了液滴的表面张力,使得雾化动力相对增加,从而有助于提高雾化质量.     

乌贼喷射过程的数值模拟

为了研究乌贼喷水过程中的流场状态,为仿生乌贼机器人的研究提供理论基础,用CFD软件对乌贼的喷水过程进行了数值模拟.建立了简化的乌贼身体模型,用动网格技术模拟外套膜的收缩动作,对其二维轴对称、不可压缩、层流时的瞬态Navier-Stokes方程进行数值求解,仿真不同的外套膜收缩速度及不同直径喷嘴喷射后涡流环的形成发展过程...     

板材多点成形过程中成形力的数值模拟

基于动力显式有限元格式,给出了多点成形中成形力的计算公式。对不同材料、不同厚度的圆柱面、球面及马鞍面三种典型形状的成形力进行了数值模拟,分析了成形力的变化过程及影响因素。结果表明:在成形过程中,随着基本体与板料接触数目的增多,成形力会越来越大。厚板成形、硬质材料成形时都将需要较大的成形力。由于变形的复杂性,成形双向曲率的目标面时所需的成形力明显高于单向曲率。这些结果对于选择多点成形设备、更好地控制板材多点成形过程以减少成形缺陷具有重要的指导作用。     

蜂窝结构挤压成形的数值模拟与实验

通过对蜂窝结构特点的分析,基于国内外蜂窝体成形工艺现状,采用挤压成形法对蜂窝体的成形展开研究。首先对蜂窝结构的喂料选择、配制和流变性进行实验研究,初步确定了喂料的流变特性及黏度值,运用有限元CFD软件POLYFLOW对蜂窝体的成形进行数值模拟,初步确定挤压成形模具的内部结构并进行逐步优化;然后加工得到挤压成形模具;最后进行蜂窝体成形实验,得到实验产品。挤压实验结果验证了仿真设计的挤压装置的可行性,为蜂窝体成形的进一步优化提供了有效手段和参考。     

数值模拟技术在金属成形过程中的应用

金属成形过程非常复杂,不能像常规机械设计那样进行比较精确的设计计算.现代制造业对塑性成形工艺分析和模具设计方面的高要求使得数值模拟技术在这一领域得到了广泛的应用.通过在计算机上描述整个挤压成形过程,计算分析成形过程中影响较大的一些因素,通过逐步修改逼近过程,以检查模具设计是否合理,以避免起皱、充填不满、自由边变形不合要求等缺陷.通过图象终端对分析结果及影响因素进行反复修改,以趋近最佳结果.最终达到代替或部分代替试验工作,提高设计效率和产品质量,节约资源以及人力、物力的目的.     

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.     

车用催化转换器的数值模拟

用CFD软件对2种不同形状扩张管的催化转换器的速度场、压力场和温度场进行了三维稳态流动数值模拟,模拟结果显示:入口扩张管的形状对催化转换器的气流分布有很大影响,采用圆滑过渡的入口扩张管,不仅可减少压力损失,而且可以使其内部速度分布和温度分布更加均匀.     

快速车轮成形过程的刚塑性有限元数值模拟

采用刚塑性有限元模拟软件TFOMR2模拟了915KKD快速车轮的预成形过程。通过分析车轮预成形过程的塑性流动规律和镦粗压下量对预成形的影响，预测了预成形后毛坯充填模膛的情况，并得到了较佳的镦粗压下量值，为车轮成形工艺设计提供了科学依据。     

板料拉深成形过程数值模拟中单元的选择

板料拉深数值模拟的效率和精度与单元的选择有很大关系。 ANSYS中基于单元公式的不同提供了大量的单元 ,在介绍壳单元和实体单元的基础上 ,提出了用 SHEL L93和 VISCO10 7两种单元来模拟板料拉深成形过程 ,并对其模拟结果进行了分析。     

金属塑性成形的过程模拟及其实现算法的研究

金属塑性成形的数值模拟可以分析得到任一时刻金属的变形状态，其结果一般是静态的，而过程模拟技术可以实现塑性成形整个过程的模拟与可视化，使得成形过程中金属毛坯的流动情况、应力场及其它数据场全程动态可视，本文以齿轮的精锻过程为例对金属塑性成形的过程模拟技术进行了研究，探讨了实现金属塑性成形过程模拟的一些关键技术问题，并给出了实现该技术的具体算法。     

喷口结构对雾化流场影响规律的数值模拟

喷口结构形式对喷嘴雾化性能有重要影响,本文采用计算流体动力学方法研究了不同雾化气体压强(P0)下喷口结构对喷射气体流场及导流管顶端静压强(Pt)的影响规律,建立了紧耦合型、环缝HPGA(High Pressure Gas Atomizer)型和Laval环孔型三种喷口结构的喷射模型,并用Fluent软件进行了模拟计算.研究结果表明:三种喷嘴结构的抽吸压强及导流管顶端静压强径向梯度随雾化压强的变化表现出不同的变化趋势;Laval环孔型喷嘴在雾化压强较低时雾化性能最佳,HPGA型喷嘴在高压时雾化性能最佳;数值计算结果与试验观测值吻合较好.     

气泡雾化旋流燃烧过程的数值模拟研究

利用概率密度函数模型(PDF),针对不同空气旋流强度下气泡雾化喷嘴出口下游庚烷雾群的燃烧过程进行了数值模拟研究.研究结果表明:随着空气旋流强度的增加,中心回流区逐渐向上游移动,且回流区长度减小、径向扩张,而角回流区则逐渐消失.适度提高空气旋流强度有利于强化离散相与连续相之间的混合过程,但过大的空气旋流强度将造成未蒸发的雾颗粒穿透剪切边界层,进入回流区内,造成不完全燃烧,甚至发生脱火.随着空气旋流强度的增加,火焰高温区域将逐渐前移,火焰张角有所增大;燃烧产物中CO的浓度随燃烧温度的提高有所降低,而NO的浓度则大幅提高.本文研究的气泡雾化喷嘴,匹配旋流数S=0.8~1.41的配风装置可以取得较好的燃烧效果.     

冲压成形过程的弹粘塑性有限元数值模拟

应用单轴应力状态下的弹粘塑性本构关系和J2 流动理论及等向强化准则建立起适用于多轴应力状态的普遍的弹粘塑性本构关系 ,并将其引入增率型虚功率原理建立了弹粘塑性有限元列式。用基于该组列式编制的大变形有限元程序对单拉过程和方盒件深拉延成形过程进行了数值模拟 ,并与单拉实验结果进行了比较。数值模拟结果表明 :本文建立的弹粘塑性材料的本构关系是有效的 ,同时说明根据增率型虚功率原理建立的弹粘塑性有限元列式可以有效地对弹粘塑性变形过程进行数值模拟。     

拼焊板多点成形过程的数值模拟

为探讨拼焊板多点成形工艺的可行性,采用显式有限元软件,针对球形件和斜壁盒形件进行了数值模拟。分析了拼焊板多点成形过程中出现的压痕和起皱现象及其抑制方法,探讨了焊缝偏移的影响因素。结果表明：采用弹性垫和阶梯式压边圈可以有效地解决拼焊板多点成形过程中出现的压痕和起皱问题,使成形件表面光滑。成形过程中,焊缝初始位置距离板料中心越远、板料厚度相差越大、板料变形量越大,焊缝偏移量就越大。     

水在流动油介质中雾化机理的数值模拟研究

基于一种制取流体冰的新方法,对水在流动的互不相溶的油介质中的雾化机理进行了三维数值模拟,求解连续性方程和动量守恒方程并考虑重力及表面张力的影响,对压力速度耦合采用PISO(Pressure Implicit Splitting Operators)算法,利用VOF(Volum e of Flu id)方法中的PLIC(P iecew ise L inear Interface Construction)技术追踪水与油介质之间的移动界面,模拟多种情况下的流动状况,分析了水在喷口处的流速、油的入口流速以及喷口直径对于雾化水滴大小的影响.模拟结果表明,雾化形成的水滴平均直径随水在喷口处的流速增加而增大,随油的入口流速的增加而减小;喷口直径越大,水滴的平均直径越大.