金属液充型过程中夹杂物运动的数值模拟

铸造过程计算机模拟技术是材料科学的重要前沿领域.利用计算机对金属液和夹杂物注入型腔内的运动过程、夹杂物集聚位置进行了数值模拟.用连续方法、N-S方程、粒子运动方程建立数学模型，利用有限差分法和四阶龙格库塔法对数学模型进行了离散化，编制计算程序进行了计算，并结合水力模拟实验验证了计算结果的准确性.结果表明，本数值计算系统能够较好地模拟金属液和夹杂物在充型过程中的运动过程及夹杂物集聚位置，对于优化铸造工艺方案有一定的借鉴意义.     

板坯连铸结晶器夹杂物运动行为的数值模拟和优化

采用数值模拟的方法,基于速度边界层理论和力的平衡原理,建立描述夹杂物在结晶器内运动的数学模型。以梅钢板坯连铸结晶器断面220mm×900mm、拉速1.2～1.8m/min等条件为研究对象。研究水口倾角、水口插入深度、拉坯速度对结晶器内钢液夹杂物行为的影响。得出有利于生产的设计数据。     

RH精炼夹杂物去除模拟与工业应用

夹杂物对钢的力学性能有害,特别是对韧性的削弱作用较大．本文以物理模拟的方式再现了RH精炼装置中夹杂物碰撞长大的过程,并通过改变实验参数,分析时间、提升气量、浸渍深度等因素对RH精炼过程中夹杂物去除的影响,找到了适合莱钢生产高纯净钢的RH最佳工艺组合．     

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.     

LF精炼工艺中钢包底吹氩过程数值模拟

精炼过程中进行钢包吹氩是一种去除钢中夹杂,提升其洁净度的重要手段。为快速且低成本地捕获最佳吹氩流量,通过流体分析软件FLUENT对钢包偏心底吹氩过程进行数值模拟。结果表明:在合适的吹气量下,气流会随着吹气时间的延长,在钢液中形成一个闭合的循环区域;吹气量从10 Nm3/h增大到30 Nm3/h,气流的平均动能和平均速度显著增大,死区比例则从21%下降到6%;当吹气量超过临界值30 Nm3/h时,进一步加大吹气量,死区比例趋于稳定,氩气利用率降低;吹气量为30 Nm3/h时达到最佳吹气量,此时钢液中的流体能够获得较大的平均湍动能和平均速度,且钢液中死区比例也达到最小,钢液获得较大的搅拌强度和搅拌区域。     

CSP中间包内腔优化的数值模拟

针对CSP中间包内冶金过程,建立中间包内钢水流场、温度场、夹杂物运动的数学模型,对不同挡墙和挡坝的5种组合方案的中间包钢水,从流动、传热和去夹杂能力等方面进行分析。结果表明:不同挡墙和挡坝的组合方案中,方案5效果最佳,其结构合理,钢液停留时间有效延长,利于夹杂物的上浮;没有明显的低温区域,中间包出口与入口的温差为5℃;对50μm的夹杂物能去除98.4%,对40μm的夹杂物去除率达到92.3%。     

无损电解提取弹簧钢中夹杂物实验研究

以非水电解液为介质,设计了一种无损电解弹簧钢方法,并在某钢铁企业生产冶炼51CrV4弹簧钢过程中,对LF精炼开始和钙处理结束时分别取钢样进行电解实验,采用扫描电镜和能谱分析对电解得到的夹杂物进行形貌、尺寸和成分检测。实验结果表明:在LF精炼开始时夹杂物主要为不规则多边形,平均尺寸为25μm;经过钙处理后,夹杂物转变为球形,平均尺寸为14μm。实验过程中还发现经钙处理后夹杂物表面出现高熔点CaS富集,表明在钙处理时喂钙量过高,应在冶炼过程中适当降低。     

不同冲击波强度下流体界面运动变化的数值模拟

采用数值模拟的方法对不同冲击波强度条件下界面的运动变化进行了数值模拟，探讨了冲击波强度对界面运动变化的影响，该研究为提高不同流体间的混合效果提供了依据。     

采空区开区移动瓦斯抽放的数值模拟

针对我国高瓦斯矿井采空区瓦斯抽放的现状，强调了在工作面后方“边采边抽”的开区移动瓦斯抽放方法，以提高资源回收减少大气污染与瓦斯治理的双重效益．建立了非均质采空区瓦斯渗流--扩散的数值模型，模拟了瓦斯在采空区中的涌出、分布及积聚的流体力学原理．模拟表明，抽放流量与采空区瓦斯涌出量和抽放瓦斯浓度均呈显的反比关系，且抽放的纯瓦斯量基本保持恒定，结论与采空区瓦斯持续稳定释放的客观性完全一致；抽放口位置越深入采空区，瓦斯绝对涌出量略有降低，抽放浓度越高．由此确定了抽放口的最佳位置和抽放流量．结合实例，利用联络巷进行瓦斯抽放，可获得高于40％浓度的瓦斯，理论抽放效率在70％以上，若配合以漏风导流，可彻底抑制瓦斯涌入工作面，并降低配风量。     

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。     

增量变刚度法在铸件凝固过程数值模拟中的应用

目的　开发铸件凝固过程位移场数值模拟程序 .方法　采用有限元增量变刚度法计算位移场 .结果　对实际铸件进行模拟 ,结果与理论分析一致 .结论　本研究工作是进一步模拟应力场和进行热裂预测的基础 .     

盾构隧道开挖引起地表沉降数值模拟与实测分析

用三维数值分析模型模拟了隧道盾构开挖引起的地表沉降的发展过程,分析了地表横向和纵向沉降的动态变化规律,得出了模拟盾构开挖过程的数值模型,并基于Peck公式对地表沉降模拟值和工程实测资料的沉降槽参数进行了对比分析。结果表明FLAC^3D模型能有效地模拟盾构掘进过程中的地层开挖效应和沉降规律。     

薄壁管滚珠旋压成形数值模拟

应用DEFORM-3D软件建立了薄壁管滚珠旋压成形的三维有限元模型,通过对影响滚珠旋压加工的关键工艺参数一进给比进行模拟,得到金属流动的规律及其对表面质量的影响,并进一步分析了应力、应变和旋压力随进给比的变化．模拟结果表明进给比为0．8～1mm／r时旋压成形过程处于较好的稳定状态．     

Numerical Simulation of Bubble Migration in Liquid Titanium Alloy Melt During Vertical Centrifugal Casting Process

立式离心铸造钛合金熔体中气泡运动的数值模拟

徐琴¹,王星¹,吴士平²

（1. 河南工业大学 机电工程学院,郑州450001;

2. 哈尔滨工业大学 材料科学与工程学院,哈尔滨 150001）

创新点说明：

针对圆筒形薄壁复杂钛合金铸件的离心铸造问题,采用简化的型腔模型对气泡在钛合金熔体中运动规律进行了研究,分析气泡初始位置、铸型转速和旋转方向等对气泡迁移的影响,对预测钛合金铸件中气孔缺陷和深入认识离心铸造中的两相流动有一定意义。

关键词：钛合金;立式离心铸造;气泡;运动;数值模拟

     

覆盖条件下田间土壤水分运动的数值模拟

将覆盖层简化为对水汽运移具有一定阻力的阻挡层，把水汽通过覆盖层的阻力考虑到蒸发强度的计算中，根据不同的覆盖量（３ｔ／ｈａ、６ｔ／ｈａ、９ｔ／ｈａ）、不同的生育阶段（苗期、拔节、灌浆－成熟期），建立了秸秆覆盖条件下表土相对蒸发强度（Ｅ／Ｅ０）与１０ｃｍ深度土壤含水率（θ）的经验公式．通过对覆盖条件下考虑作物根系吸水项的土壤水分运动的数值模拟，结果表明模拟值与实测值拟合较好     

FLUENT在发动机工作过程数值模拟中的应用

利用CFD技术可求解流体的流动、传热、燃烧、多相流及化学反应等控制方程,且信息量大、费用低、周期短、效率高.FLUENT是应用面最广、影响最大的CFD软件.将FLUENT用于发动机工作过程数值模拟中,阐述其处理过程和求解步骤,为研究发动机工作过程的研究提供了一种方法.