三维多通道稳态流场和温度场的数值计算与实验

文章应用控制容积法对三维多通道流场和温度场进行了数值分析，在流场求解中对Ｓｉｍｐｌｅｒ算法的迭代步骤进行了简化，从而减少了计算量，节省了内存，在温度场求解中，通过建立临时边界解决了多通道间的热量传递；并在微机上开发了相应的三维多通道稳态流场和温度场计算软件，最后对某加固计算机机箱在强迫风冷下的热特性进行了数值计算与实验模拟，获得了一些对电子设备热设计有重要参考价值的结果。     

系数的曲线拟合对求解连铸坯二维温度场精度的影响

对连铸坯温度场的二维传热微分方程的系数-密度、比热和传热系数进行曲线拟合,得到的各系数与温度的曲线方程代入传热微分方程中,采用控制容积法对连铸坯温度场进行求解.由模拟计算结果可知:分别用曲线拟合法和常系数法得到的结果相差较大(用常系数法得到的结果平均高出200℃),用曲线拟合法计算的结果更接近实测值.采用系数曲线拟合法可以很大程度提高温度场的计算精度.     

直接间断有限元方法在计算输油管道土壤温度场中的应用

采用直接间断有限元方法(直接间断Galerkin(DG)方法)计算了埋地输油管道周围的非稳态温度场。该方法在每个单元对热传导方程分部积分得到弱形式,通过构建合适的数值流量得到直接间断Galerkin格式;用显式Euler方法求解空间离散得到常微分方程组。对热油管道径向温度场进行了计算,其结果与其他文献的结果相吻合,说明直接间断有限元方法在计算非稳态温度场中是一个有效的、精确的数值方法。     

不稳定温度场的边界单元解法

本文讨论用边界单元法解瞬变温度场问题。首先从扩散方程出发,通过对时域进行有限差分,使问题的控制方程变为Helmholtz方程,按照通常方法,采用该方程的基本解,运用加权残数法把解偏微分方程边值问题变为解边界积分方程问题,然后通过对边界和内部区域的离散,形成边界单元和内部积分单元,运用数值积分方法按给定的时间步长逐步积分,使问题得以求解。最后给出一个平面圆域温度扩散问题的计算实例,并与解析解进行了比较。     

注塑模冷却系统的有限元分析

本文利用有限单元法，采用四边形四节点等参单元，对注塑模二维非稳态温度场进行了数值分析，推导了有限元方程并研制了求解程序软件，在盒状注塑模实例运算中，通过改变冷却系统设计参数，所得温度场等温线与实验结果相符，验证了有限元求解的可靠性。     

无单元法在求解平面稳态温度场中的应用

用无单元法来求解平面稳态温度场的第一类边值条件及混合边值条件问题，并编制相应的计算程序，通过算例与有限元方法的解答进行比较，结果表明，无单元法解决平面稳态温度场的精度是令人满意的，无单元法用于解决平面稳态温度场是合理可行的。     

低层双坡屋面房屋表面风压的数值模拟

结合低层民房风荷载及抗风性能的研究，采用基于Reynolds时均方程和标准κ-ε湍流模型的数值模拟方法，对一低层双坡屋面房屋的周围风场和表面风压进行了数值模拟．数值模拟采用具有良好拓扑性的四面体单元对计算区域进行网格划分，用顶点中心格式的有限容积法对控制微分方程进行离散，以解压力耦合方程的半隐式法(SIMPLE算法)实现对非线性离散化方程的求解．通过与风洞试验值的比较，表明了数值模拟能较好地反映低层房屋表面风压的分布，所得到的风压系数与风洞试验数据能很好地吻合．     

焊接瞬态温度场的边界元计算

采用边界单元法对薄板焊接瞬态温度场进行了计算，算例表明了边界单元法解决该问题的有效性和适应性，在焊接过程中，即使当焊件较小时也形成准稳态温度场。为计算机模拟焊接热过程提供了新的数值分析的手段。     

自由边各向异性矩形板的弯曲

通过傅立叶级数法得到了有自由边的各向异性矩形板的一般解．板的挠度被展成重傅立叶级数，挠度和其导数在边界上的值被展成单傅立叶级数．利用控制微分方程和边界条件，求解被简化成求其边界值的傅立叶级数的系数．文后给出了弹性地基上的方板、角支方板、悬臂方板和两邻边固定另两边自由的方板的挠曲面图．据作者所知，这里给出的是第一个有关这类问题的精确而完美的处理。     

太阳能土壤源热泵蓄热过程中的数值模拟

建立了太阳能土壤源热泵系统蓄热过程的数学模型,在求解模型时考虑了换热器管壁和土壤的接触热阻,定义了一个综合换热系数;在蓄热量的计算上,把换热器沿深度方向上离散成M份,算出每段的蓄热量相价后得出总换热量。文中采用了有限单元法对地下垂直埋管周围土壤的非稳态温度场进行了数值模拟,分析了换热器周围土壤温度变化的规律。     

连铸方坯动态轻压下位置

为准确确定铸坯凝固末端的位置,合理选择压下区域,为实施动态轻压下提供有效技术手段,利用数值模拟方法计算某炼钢厂2#铸机连铸方坯中温度场,用传热模型分析了45#钢在某工艺下的铸坯温度分布图。固相率0.3为轻压下初始点,压下区间总长度为10 m且拉速0.76 m/min时的压下量为0.7 mm/m。     

小方坯连铸二冷配水对凝固与传热的影响

研究小方坯连铸在二次冷却过程中的坯壳凝固情况,建立了传热过程的二维非稳态数学模型,计算出在整个连铸过程中温度变化和温度场分布,并得出在二冷区铸坯凝固速度与换热系数的关系.     

Simulation of heat transfer in steel billets during continuous casting

This work is focused on the development of computational algorithms to create a simulator for solving the heat transfer during the continuous casting process of steel.The temperatures and the solid shell thickness profiles were calculated and displayed on the screen for a billet through a defined continuous casting plant(CCP).The algorithms developed to calculate billet temperatures,involve the solutions of the corresponding equations for the heat removal conditions such as radiation,forced convection,an...     

方坯连铸凝固传热数值模拟及二冷动态控制

二冷是影响连铸机生产和铸坯质量的重要因素,针对连铸二冷区的均匀冷却问题,建立了方坯连铸机数学模型,其中包括铸坯凝固传热模型和二冷配水控制模型．采用二维有限元差分法求解凝固传热模型,分析了铸流在二冷区的凝固过程中温度场分布和凝固坯壳厚度,为建立二冷控制模型提供了依据和输入数据．建立了基于中间包钢水连续测温和有效拉速实现二冷动态前馈控制模型。该控制模型成功应用于实际铸机的二冷配水,应用结果表明：二冷动态控制模型具有比传统二冷配水控制模型更好的控制效果,铸坯质量有了明显提高．     

Mathematical model of solidification for round CC billets

A coupled mathematical model was established to simulate the whole solidification process of round billet continuous casting for wheel steel using piecewise linear functions of heat flux density in the mold, the secondary cooling zone and the withdrawing-straightening zone. The calculated results were consistent with the measured data showing that the model accords with the practice. The surface temperature and the solidified shell thickness of round billets are more strongly influenced by casting speed than by casting temperature. The holding zones have effect on surface temperature, which is more obvious for the 450 mm round billet. The relation between casting temperature/speed and solidification end is expressed as a linear function. The solidification end is located after straightening machine.     

小方坯连铸结晶器电磁搅拌磁场和流场的耦合分析

借助有限元方法,对小方坯结晶器电磁搅拌过程进行了磁场和流场耦合数值分析,得出了不同频率下钢液内部磁感应强度和电磁体积力及搅拌速度的分布规律.结果表明,在结晶器电磁搅拌时,随着频率的增加,钢液内部磁感应强度降低,电磁体积力在钢液内部分布不均匀;在电流频率为3 Hz时,钢液搅拌速度最大.在现场对结晶器电磁搅拌器的磁场强度进行了冷态测试,实验值和模拟值基本相符.     

Establishment and Application of A Mathematical Model for Rectangular Billet Continuos Casting

A two dimension unsteady heat transfer model is established for rectangular billet casting. Solidification process of liquid steel in secondary cooling zone was analyzed using direct difference method. The influence of operation parameters including casting speed and temperature of liquid steel was investigated. Experimental results have been used for increasing the casting speed.     

二冷强度对连铸小方坯凝固过程影响规律的数模研究

针对连铸小方坯的中心疏松等质量缺陷,建立了凝固传热数学模型,以研究二冷强度对连铸小方坯凝固过程的影响规律,优化二冷制度,改善铸坯质量.本文基于射钉和测温实验所建立的小方坯凝固传热模型精细度较高,用此模型深入研究二冷喷嘴的数量和喷射范围对小方坯凝固传热的影响;经验证,模拟结果与实测结果误差在1.7％以内.利用该模型定量分析了二冷强度对铸坯温度,凝固坯壳厚度和凝固终点的影响规律.结果表明,随着二冷强度的增大,二冷区内的铸坯表面中心温度降低,而进入空冷区后则逐渐趋于一致.二冷强度每增加10％,足辊段出口处温度平均降低8℃,二冷一段出口处温度平均降低10.75℃,二冷二段出口处温度平均降低10.75℃,二冷三段出口处温度平均降低9.75℃,铸坯凝固终点缩短约0.168m.     

金属热处理瞬态温度场的边界元法研究

应用边界元法分析了在考虑相变条件下的金属热处理过程的瞬态温度场问题 ,用Kirchhoff变换降低了问题的非线性 ,讨论了边界积分方程的离散化及有关数值计算方法 ,利用将单元剖分的办法处理了奇异积分     

Q345钢凝固组织的模拟计算

运用ProCAST软件对Q345钢凝固过程进行数值模拟.铸坯中心等轴晶率模拟结果与工业试验用钢检测结果相一致,同时应用CAFE机理研究了过热度对Q345钢铸坯凝固组织的影响及规律。结果表明,过热度对凝固组织结构影响较大,晶粒平均半径由75℃的0.231 mm降低到15℃的0.191 mm。因此,实际生产过程中,在保证钢液顺利浇注的情况下,综合考虑铸坯质量与生产顺利,过热度需控制在15℃左右为宜。