基于时域有限差分法的ESP玻璃的钾离子浓度分布的模拟

由于特殊的交换离子浓度分布,工程应力分布玻璃(ESP玻璃)的强度呈现集中分布的特性。为了预测其钾离子浓度的分布,运用了时域有限差分法对其扩散过程进行数值模拟。该模拟是基于测量的扩散系数、玻璃表面浓度以及第一步交换后的钾离子浓度分布进行的。模拟计算的结果与使用能谱仪测量的实验结果相吻合。基于模拟计算的结果,讨论了ESP玻璃的强度与钾离子浓度分布的关系。     

用电子探针测定经离子交换的玻璃中：Na2O的浓度分布

在相同的条件下,用电子探针测量了经 NaNO_3盐浴处理的玻璃中和原基体玻璃中钠的特征 X 射线强度分布;依据基体玻璃中已知 Na_2O 的浓度和对应钠的特征 X 射线强度作出浓度标定曲线,进而得到离子交换的玻璃中 Na_2O 浓度分布曲线;并讨论了定量分析结果的误差。     

循环流化床底部区域流动特性的数值模拟

基于欧拉两相流模型计算循环流化床底部区域的流动特性。在低气速(1.0～2.5m/s)、低循环量下(5.2～34.5kg/(m2·s)),模拟时黏性采用层流模型取得了较好的效果。实验采用光导纤维探头测量仪测量流化床底部区域3个截面的局部颗粒浓度,模拟计算了循环流化床底部3个截面的颗粒浓度的径向分布,并同循环流化床装置的实验数据进行了对比。结果表明,数值模拟计算与实验结果相吻合。     

离子交换增强玻璃的EPMA研究

应用电子探针研究了两种钠钙硅玻璃经低温离子交换后表面层中 K~ 离子的浓度分布与交换条件的关系。结果表明:在离子交换过程中,K~ 与 Na~ 是一对一交换的;交换层厚度和交换总量都与时间的平方根成正比,与绝过温度间有指数关系。运用 Fick 定律对结果进行了讨论。     

基于两方程模型的路堤风吹雪数值模拟

道路风吹雪灾害是风吹雪地区道路规划中考虑的重要因素之一,对于风吹雪问题,数值模拟作为其研究的主要手段之一,在近年得到了较快的发展;但由于风吹雪问题的复杂性,数值模拟方法及参数的选取还有待进一步完善。采用欧拉-欧拉方法,利用雪相两方程控制模型,结合实测经验公式确定充分发育来流雪相浓度,将其作为雪相浓度壁面条件进行模拟计算,利用平坦地面风吹雪对模拟方法进行验证,分析了湍流施密特数对路堤风吹雪模拟结果的影响,并对不同风速下路堤风吹雪进行了模拟。结果表明:平坦地面风吹雪模拟与现场实测结果一致,湍流施密特数对路堤周围空间雪相浓度计算结果影响较大,不同来流风速下路堤周围雪相浓度分布规律一致,这为进一步研究道路周围风致积雪重分布及防治提供参考。     

考虑界面的空心玻璃微珠/环氧树脂复合泡沫材料的力学性能仿真分析

建立了空心玻璃微珠随机分布的环氧树脂复合泡沫材料代表体元模型,采用内聚力单元模拟界面。研究了玻璃微珠相对壁厚、体积分数对复合泡沫材料应力-应变曲线和屈服强度的影响,分析了空心玻璃微珠相对壁厚不同时,复合材料中的应力分布差异;还研究了界面强度对复合泡沫材料强度和应力分布的影响。研究表明,考虑界面时的数值模拟结果与相关文献的实验数据较为符合。玻璃微珠相对壁厚存在一个约为0.06的临界值,当相对壁厚小于临界值时,复合材料的屈服强度随微珠含量增加而减小;反之,则随微珠含量增加而增加。微珠相对壁厚不同,复合材料中的应力分布差异较大。界面对复合材料强度和应力分布具有重要影响,复合材料屈服强度与弱界面含量基本呈线性相关,界面弱化会使得微珠周围基体的应力分布规律变化较大。     

城市道路交通噪声预估的计算机模拟方法研究

基于车头时距分布规律和车辆跟驰理论，建立了同时适用于无约束自由车流和交通信号灯控制下的间断车流噪声预估的计算机模拟模型；利用这一模型，对两种不同类型的车流噪声进行了模拟计算及对比分析，实测结果与模拟结果吻合较好。     

采用近流线网格对NOx生成过程的数值研究

应用Fluent软件对某电厂450t/h四角切圆锅炉的燃烧过程进行数值模拟研究。通过对满负荷进行模拟计算,得到了炉内流场分布、温度场分布和各组分场分布。结果表明:ICEM所划分的近流线网格及所选择的计算模型能够满足炉内流动的计算要求;燃烧器射流区域氮氧化物大量生成,由于主燃区整体处在还原性气氛下,NO浓度会逐渐减少,随着燃尽风的给入NO浓度会有微量的升高,计算得炉膛出口处NOx与现场测量值非常接近。     

铝锂合金电子束焊接数值模拟分析及工艺优化

采用组合热源模型对Al-Li合金电子束焊接温度场分布进行数值模拟分析,通过热-力耦合,模拟计算得到接头区域的残余应力分布.结果表明,Al-Li合金电子束焊接温度场沿焊接方向呈椭圆形分布,电子束热源中心的温度最高,其附近区域的等温线分布密集,随着与热源中心的距离增大,等温线分布逐渐稀疏,焊缝区存在较大的温度梯度,较好地模拟出了电子束焊缝的钉形分布特征.接头的残余应力分布模拟结果显示,残余应力主要集中于焊缝区,由于修饰焊的热作用,焊缝上部具有相对较大的应力值.利用模拟计算得到的结果进行焊接工艺及参数优化,焊接工艺试验表明,试验焊缝形貌与模拟熔池形貌相吻合,进一步验证了模拟计算结果的可靠性.     

等离子喷涂热障涂层残余应力的实验与模拟研究

分别采用真空和大气等离子体喷涂工艺在GH3128镍基高温合金基材表面制备CoNiCrAlY结合层和氧化钇部分稳定的氧化锆陶瓷层组成热障涂层。采用有限元模拟计算了涂层的残余应力, 研究了基材预热对打底层与陶瓷层界面应力分布的影响规律。结果表明, 预热基材可以显著地降低陶瓷顶层内部产生的残余拉应力。采用钻孔法测量了涂层中的残余应力并与模拟结果作定量比较, 结果表明: 有限元模拟计算结果与实验测量结果能较好吻合。     

基于Fluent的热声异形谐振管压比研究

通过采用Fluent模拟计算的方法研究了在相同输入的情况下,不同谐振管形状对系统压比的影响.为了验证采用 Fluent 的可行性和作者编制程序的准确性,对刚性封闭直管,客性封闭直管进行了模拟,其结果与理论分析相吻合;对一实验系统进行模拟,模拟时以其中任意两个测点测量值为输入输出,将所得声场其它观察点的模拟结果与实验测量值相比较,二者符合也很好,证明了本研究方法是可行的,程序编制是正确的.在此基础之上,对不同管形结构的空谐振管进行了模拟计算,得到了不同情况下的最大输出压力,结果认为在提高压比方面渐变管优于突变管及锥形管优于直管.     

化学强化铝硅酸盐玻璃表面微观力学行为的有限元模拟

采用有限元方法研究化学强化铝硅酸盐玻璃的表面硬度、模量等微观力学行为,并与纳米压痕实验结果进行对照.结果表明,通过有限元计算获得的纳米压痕载荷-位移曲线与实验结果吻合度良好,根据有限元模拟得到的载荷-位移曲线,采用Oliver和Pharr方法计算出的硬度和杨氏模量值与实验得到的硬度和杨氏模量值非常接近.模拟过程中采用了根据Larsson塑性公式计算出的铝硅酸盐玻璃屈服强度与塑性区域的应力应变关系,模拟结果与实验结果吻合度高说明根据Larsson塑性公式获得的铝硅酸盐玻璃塑性参数准确度较高.根据有限元模拟得到的应力分布情况,分析了铝硅酸盐玻璃在化学强化前后的弹塑性变形行为,结果表明化学强化产生的表面压应力层对铝硅酸盐玻璃的弹性区影响较大,对塑性区影响较小.     

TPS法导热系数测量的仿真分析

通过对Hot Disk热物性分析仪的探头建立完善的二维仿真模型,将三维实体简化,数值模拟测量TPS(瞬态平面热源)法导热系数,再使用模拟温升进行计算。将模拟计算值与Hot Disk不锈钢标样导热系数测量值进行对比,证明模拟计算结果符合TPS法原理准确度要求。并对铜及气凝胶的导热系数测量进行模拟分析,考察实际测量过程中可能存在的各种因素如空气间隙、空气对流及样品微小形变对测量结果的影响。结果表明:实际测量时应保证样品与探头紧密接触以减小空气间隙,维持测试环境稳定以降低空气对流,而样品的微小形变对测量影响可忽略不计。     

氧化铝真空碳热还原炉瞬态温度场模拟计算

以昆明理工大学真空冶金国家工程实验室氧化铝真空碳热还原炉为研究对象,依据传热学理论和氧化铝真空碳热还原炉的结构特点,分析了氧化铝真空碳热还原炉的加热和散热过程,并用有限元法建立了真空碳热还原炉瞬态温度场数值模拟计算模型,运用ANSYS软件对还原炉在持续加热下的瞬态温度场分布进行了数值模拟计算并得出了还原炉温度场的三维分布状况,同时分析了瞬态温度场的变化情况。经过具体实验验证,模拟计算结果与实验所测的局部各点测量值误差均在2%以内,实际所测的平均值与模拟结果误差在1%以内。     

D型集流管式微通道气冷器流量分配性能数值模拟

提出了一种D型集流管式微通道气冷器,采用CFD方法对其进行模拟研究,并比较分析了D型集流管、双圆筒集流管以及单圆筒集流管对微通道气冷器的流量分配性能的影响,同时还研究了D型集流管当量直径、CO2进口质量流量、CO2进口压力等参数对微通道气冷器流量分配性能的影响。设计制作了微通道冷模实验装置,对每排微通道内的体积流量进行测量,将实验测量结果与数值模拟计算结果进行对比。结果表明,实验测量结果与数值模拟计算结果变化趋势基本一致,两者相对误差最大为10.1%,由此验证了数值模拟计算的可靠性。     

基于PIV技术的复合流道板式结构实验

目的在包装工程流场测量的研究中,验证粒子图像测速(PIV)技术的可行性。方法用超白玻璃制作复合流道板式换热器的模型,基于PIV技术采集被测区域图像,应用互相关分析法进行计算,获得流场数据,并与数值模拟结果比对进行验证。结果实验结果流型清晰,数据和数值模拟基本一致。结论PIV技术可应用于流动复杂、非接触的包装工程类的流场测量,且超白玻璃是一种理想实验材料,能够为拓展该领域的探索思路提供参考。     

低碳钢焊缝中心凝固相组织的元胞自动机法模拟

基于元胞自动机法扩展了现有的焊接熔池凝固过程形核、生长及溶质扩散模拟模型,模拟了Fe-0.05%C二元合金焊接过程中枝晶的生长形态和结晶过程中溶质的分布及扩散过程。同时,以Fe-C二元相图为基点,根据溶质浓度不同相组织不同原理模拟计算了焊接熔池凝固后相组织的分布,建立了a+P和P+Fe3CⅡ两种组织比例值与溶质浓度、冷却速度和形核基底数等参数的数学模型。结果表明:模拟得到的低碳钢焊缝组织分布与试验结果相符;基于溶质浓度变化的相组织控制模型能预测实际低碳钢的焊后焊缝组织。溶质浓度、冷却速度和形核基底数对a+P和P+Fe3CⅡ两种组织比例的影响都较为明显,影响效果相对独立;回归分析得到的组织控制方程高度显著,为焊缝的组织控制提供了一定的数据支持。     

厨房燃烧废气系统污染传播规律研究

以三种评价方法考察设抽油烟机的封闭厨房内燃烧废气系统污染扩散的规律,分析灶具的安装位置、排烟机高度范围及运行档位对废气系统扩散的影响。运用 Data Fit 拟合实验数据,建立废气系统的浓度扩散和?及总?强度分布的数学模型,利用 VC++可视化编程技术,对模拟结果与实际测试结果进行比较。得出 CO2和 CO 浓度、?扩散模拟规律图表;废气扩散热、浓度总?强度变化图表、实测数据图表、模拟与实测比较图表。厨房废气系统扩散有其规律性和方向性,用 VC++编程对厨房液化气燃烧废气系统的总?强度进行数值模拟反映总污染传播的规律性是可行的。     

三维四步编织复合材料刚度和强度的数值模拟

为了研究三维四步法编织复合材料的力学性能,利用ANSYS有限元软件对材料的细观体胞模型进行数值模拟,计算三维编织复合材料的宏观弹性常数,讨论了纤维编织角和体积比对弹性常数的影响。采用不同的强度准则分别对纤维束和基体材料进行强度校核,从而得到材料发生破坏时失效单元的体积百分比。根据失效单元的分布情况分析材料的破坏机理,进而预报材料的拉伸强度。模拟计算结果与实验值吻合较好。     

不同环境温度和火灾强度对自然通风竖井型隧道火灾烟气浓度场的影响分析

运用FDS(Fire Dynamic Simulation)火灾模拟软件对三种不同环境温度和火灾强度(共九种工况)条件下的某竖井型自然通风隧道火灾进行了数值模拟,并对模拟的结果进行了对比和分析,得到了隧道环境温度和火灾强度对隧道火灾时烟气浓度分布的影响规律。