异形坯连铸过程流场与温度场耦合三维数值模拟

建立了异形坯内流体流动与凝固传热的三维耦合模型，充分考虑了对流换热对凝固过程的影响，分析了铸坯与钢液之间的相互作用，并对不同工艺条件下的温度场进行了比较，运用此模型可预报铸坯的温度场，坯壳厚度及液芯长度等，便于现场调整工艺参数。     

双辊薄带铸轧熔池近侧封板处流场与温度场研究

以某钢铁公司的双辊薄带连铸机为原型,通过建立三维铸轧熔池流热耦合数学模型,研究了铸轧熔池近侧封板处的流场和温度场变化规律。结果表明,近侧封板处铸轧熔池存在三个较大的的漩涡区,与熔池内部流场有较大差异。研究还发现,端面布流水口倾角严重影响着熔池液面波动和上部钢液混合均匀程度,合理的水口倾角有利于熔池出口Kiss点高度的均匀一致,提高薄带产品质量。     

GTAW电弧温度场与流场数值模拟

基于自由燃烧的钨极氩弧焊电弧建立了二维稳态的轴对称模型，研究了电弧的传热和流体流动，计算了电弧温度场和速度场的分布。方程的求解采用以SAMPLE算法为基础编写的通用热流计算软件——PHOENICS(Parabolic hyperbolic or elliptic numerical integration codes series)斟算的条件为电弧电流200A，弧长10mm，氩气作保护气体。计算得到的电弧温度、流体速度和电势分布与文献报导的测量结果吻合良好。     

双辊铸轧薄带钢温度场的有限元数值模拟

建立了双辊铸轧薄带钢过程有限元数学模型 ,开发了二维温度场的模拟软件TRC HEAT。利用该软件对熔池内的温度场进行了模拟 ,得到了不同工艺条件下温度场曲线 ;得到了实现稳定轧制时各工艺参数之间的关系 ,为铸轧过程的分析和控制提供了理论依据     

激光熔覆熔池温度场及流场数值模拟研究进展

简述了激光熔覆熔池的受力,包括表面张力、黏性剪力、重力以及保护气压力等,并从组织生长和熔池流淌对熔覆层的形成机理作了简要分析。同时,对激光熔覆仿真模拟中采用的不同热源模型的能量分布规律和方程进行了归纳,包括表面高斯热源、表面环形热源、高斯体热源、椭圆球热源、组合体热源等。在此基础上,分类评述了近年来国内外激光熔覆熔池温度场及流场的数值模拟方面的研究进展,并分析了各种热源模型的优势及不足,总结了不同热源的适用环境及获得的温度场、流场分布规律。此外,对熔池自由液面的研究方法进行了总结,归纳了温度场流场数值模拟模型的验证方法。同时,针对激光熔覆熔池数值模拟研究存在的问题,分别从数值模型、边界条件等方面进行了归纳,最后对其未来的发展方向进行了展望。     

双辊薄带铸轧熔池流热耦合的三维数值仿真

把双辊铸轧熔池处理成钢水和大气的自由表面两相流,考虑了实际生产过程中铸轧辊的转动,建立了铸轧熔池内钢水三维流动传热耦合数学模型。通过此模型,计算并分析了采用楔形布流器时,铸轧熔池内钢水的流动形式和温度分布情况。结果表明,钢水在熔池内以布流器侧水口的位置为基准,在侧水口上部和下部区域分别存在着强弱程度不同的钢水回旋区域。Kiss点(凝固结束点)的高度在纵向上根据侧水口的位置近似呈余弦形式分布。     

贯流式风口的三维流场和温度场的数值模拟

用数值模拟方法来模拟高炉风口的流场和温度场。结果表明：当进口水压为1．3MPa时,全偏心式Ф125加长贯流式风口的最高温度只有402．3K;含1．0％Sn的铜风口的最高温度为443．7K;水垢厚度越大,最高温度就越高,并且增加幅度越来越大。当水垢厚度为0．4mm时,其最高温度超过风口的许用温度。水垢对风口最高温度的影响比杂质大得多,我们要着重通过改善水质来提高风口的寿命。     

方坯连铸内外复合冷却流场温度场耦合数值模拟

针对165 mm×165 mm的Q235方坯连铸,提出了一种钢水内外复合冷却技术,即在"结晶器内设置内冷却器-U型管",起到提高传热效率的目的.采用CFD商用软件FIuent,就内外复合冷却结晶器内钢水在流场温度场耦合作用下的状况进行数值模拟.结果表明,内冷却器可以提高传热效率进而加快连铸坯的凝固速度,并且减少了注流的回流速度,使钢水的流动均匀,从而提高了连铸方坯的品质.     

紫铜连续铸轧高温熔体的数值模拟

对紫铜连续铸轧过程铸嘴内高温熔体的温度场与流场进行了数值模拟。结果表明,在铸轧温度不变的情况下,随着铸轧速度的提高,铸轧坯的凝固位置逐渐前移,熔体的流动均匀性增加,但是铸轧速度过高不利于铸轧坯的成型和铸轧的立板;控制铸轧速度不变,铸轧坯凝固位置随着铸轧温度的提高逐渐前移,但铸轧温度对流场的分布影响相对较小。优化的铸轧温度为1 150～1 170℃、铸轧速度为600～1 000mm/min,在该工艺参数下成功实现了工业生产上的T2紫铜连续铸轧板坯制备。     

连续铸轧中间包流场数值模拟及其优化

基于有限元分析软件FLUENT对中间包的流场进行了数值模拟研究和优化.结果表明,设置流动控制装置可明显改善熔液流动状况,有利于提高连续铸轧坯质量.对比了流动控制装置中的几种不同的堰坝布置,最终得到堰与注流口间距800 mm、堰与坝间距400 mm时所得熔体净化效果最佳.     

压室液态金属流动耦合温度场三维数值模拟

压铸过程中,压室内液态金属卷入的气体是影响铸件质量的原因之一.针对压室压射过程,引入冲头的移动规律以及流动过程中热量传递的计算,实现并开发了压室压射过程的流场耦合温度场的数值模拟程序.采用所开发的模拟程序对压室金属流动及传热过程进行了模拟,模拟结果与FLOW-3D的计算结果以及临界速度理论作比较,两者均吻合.采用压室模拟能够优化冲头的运动规律,使卷气最小.     

双辊薄带连铸过程数值模拟

针对双辊薄带连铸过程,使用了耦合湍流流动和凝固传热的三维数学模型,模拟计算了使用楔型布流系统浇注时,连铸熔池内钢水的流动形态和凝固情况。结果表明,楔型布流系统可使钢水在熔池内合理分布,有利于均匀凝固。     

双辊铸轧辊带温度场的数值模拟

介绍了采用有限差分法求解铸轧中铸轧辊辊套温度场及铸轧区温度场 ,其中铝熔体凝固时相变潜热的释放采用热焓法来进行处理 ,得到了铸轧区及辊套温度场分布情况 ,并结合优化方法求得了辊带界面的平均换热系数为8.14kW/(m2 ·℃ )。     

铸造铝合金圆锭温度场试验研究和数值模拟

通过试验设备测定了半连续铸造100mm铝合金圆锭温度场分布,以此为基础,通过反算法得到直接冷却半连续铸造铝合金水冷段换热系数与铸锭表面温度的关系。计算表明,随着铸锭表面温度的降低,传热系数逐渐增大;在温度由400℃降至130℃的过程中,传热系数急剧增大,温度在130℃左右时达到最大,其值约为23kW/(m2·K);当温度继续降低时,铸锭表面传热系数又迅速减小。用三维有限元方法对铸造过程的凝固规律进行了数值模拟,结果发现模拟值和试验值基本符合。     

反向凝固母带拉速对结晶器流场影响的数值模拟

在连续统一模型的基础上建立了描述反向凝固结晶器中的流动与传热的数学模型。利用有限差分方法，计算出了反向凝固结晶器中母带厚度的变化规律，随着母带在钢液中停留时间的增加，母带厚度初期迅速增长，中期平衡相持，后期快速回熔；并进一步研究了反向凝固母带拉速对结晶器中流场的影响情况，拉速较小时，紧贴母带的钢液随母带-同运动，对整个流场的影响不大，当拉速较大或拉速变化较大时，部分甚至整个流场都发生了变化。计算结果表明采用数值模拟求解结果与试验数据是吻合的，证明假设合理，模型正确。     

静高压作用下纯铝凝固过程温度场的数值模拟

采用数值模拟的方法,研究了纯铝在静高压作用下凝固过程温度场的变化情况。首先建立了温度场的数学模型,根据压力与金属熔点的关系,将压力作用到凝固过程的温度场上。模拟结果表明:压力越大,纯Al开始凝固的时间越早;在凝固过程中,压力越大,对应的温度变化速度越快。     

无冒口钢锭凝固过程温度场数值模拟及应用

本文介绍了以数值模拟为工具开发的用于无冒口钢锭凝固过程温度场计算及缩孔、疏松预测的应用软件 ,利用实际生产的无冒口钢锭及所制锻件的质量情况证明了软件的可靠性 ,分析了部分工艺参数对无冒口钢锭内部质量的影响 ,提出了最佳工艺方案。     

铸钢件凝固计算机三维数值模拟技术的温度场验证

我公司在推广应用数值模拟技术过程中对温度场计算结果进行验证,修正了潜热处理数学模型,对模拟计算的初始条件进行完善,使数值模拟技术更加成熟,更加实用。     

低压铸造三维温度场的冷却边界条件处理

低压铸造模具结构比较复杂，存在多处冷却系统对模具进行强制冷却。对低压铸造的多种类型的界面根据其换热的特点作了大致分类。针对每种情况，考虑了冷却介质和冷却管道的个性参数，建立了相应的计算模型，并编制计算程序对实际铸件进行了模拟计算。     

压室内金属液流动形态的二维数值模拟

在普通压铸流场模拟的基础上,通过建立冲头、压室及金属液之间的运动学与动力学控制方程,以及三者之间的边界条件与初始条件,模拟了压室内金属液在冲头推动下的二维流动形态.分析了冲头的不同运动参数对压室内金属液卷气的影响,为实际压铸中慢压射速度的选择提供了参考.