中频无芯感应熔炼炉熔炼过程中断后的温度特性数值模拟

对中频无芯感应熔炼炉内钢料在熔化过程中断后的降温和凝固过程进行了数值模拟。研究了熔化过程中突然断电后熔炼炉内钢料的相界面变化、温度分布及变化的规律。讨论了正常熔化时间即断电前炉内状态对断电后钢液凝固和炉内温度变化的影响。结果表明：正常熔化中突然断电后,熔化仍将进行,但相界面移动速度变小,熔化逐渐终止;正常熔化时间越长后,断电后继续熔化的钢量越多。     

直流电弧炉电弧加热废钢熔化过程数学模型及其数值模拟

在详细地分析了电弧传热和废钢熔化过程的基础上,建立了完整的废钢熔化过程数学模型。该模型可以适应不同电弧炉的不同装料制度,模拟电弧炉的穿井和塌料过程,并能在自电弧炉熔化起始直至废钢完全熔清的全阶段上进行数值模拟。模型计算结果可以反映实际生产情况,完善后的数学模型为工艺优化及过程控制等奠定了坚实的理论基础。     

一种余热利用相变石蜡储热过程的数值模拟

基于一种相变储热石蜡,考虑熔化过程中液相的自然对流情况,建立了矩形腔内石蜡熔化过程的数学模型,并利用该模型进行了数值模拟,分析了石蜡熔化过程中的温度场变化、流场变化、相界面移动情况。通过采用铝制翅片的方式强化传热,并分析了翅片位置对该石蜡熔化时间的影响。模拟结果表明,在y=0.1、y=5、y=10、y=15mm时,与不采用翅片相比,储热时间分别缩短了43.1%、52.0%、38.3%、22.2%。研究结果对相变储热器的优化设计有一定意义。     

方腔内合金相变材料的熔化过程

本文利用CFD软件对方腔内合金相变材料在温差作用下的熔化过程进行了数值模拟研究。通过与试验结果的比较,验证了本文采用的模型和算法的正确性。同时,详细研究了熔化过程中合金相变材料的固−液界面、温度及环流速度的变化规律。结果表明,为了减小传热热阻,加快合金的熔化速度,从方腔的侧面和底面加热相变材料时熔化效果最好。     

水平圆管内相变材料接触熔化分析

研究相变材料在水平圆管内的接触熔化过程,考虑了圆管表面与接触熔化固液相界面法向角度的不同,给出新的物理模型,应用边界层理论推导得熔化过程所应该满足的基本方程,用数值方法求得了新的边界层厚度、压力分布、熔化率、熔化结束时间、努谢尔特数,以及熔化、液面高度的变化规律,并进行了分析讨论,与相关文献的解析结果进行了比较。     

气体燃料的再燃

在一台93kW卧式单角炉上进行了气体燃料再燃的详细试验研究,并采用包含再燃机理的一氧化氮子模型耦合三维煤粉燃烧数值模拟程序对再燃工况进行了数值模拟.试验和模拟结果显示,在最佳再燃工况下可降低一氧化氮排放量达50%以上.数值模拟对炉内温度、氧及NO浓度分布预报与测量数据基本一致.研究结果表明,模拟采用的一氧化氮子模型能够经济而有效地模拟气体燃料再燃过程中一氧化氮浓度变化,该模型为准确模拟实际气体燃料再燃过程提供了一种有效方法.     

低浓度瓦斯脉动燃烧过程的数值模拟

选取k-ε湍流双方程模型、概率密度方程(PDF)湍流燃烧模型及部分预混燃烧模型,利用流体分析软件Fluent对煤矿低浓度瓦斯在Helmholtz型脉动燃烧器中的燃烧过程进行了数值模拟。通过对燃烧室内低浓度瓦斯脉动燃烧压力场和速度场的分布进行模拟研究,并与理论燃烧过程相比较,其结果表明:低浓度瓦斯脉动燃烧数值模拟结果符合实际脉动燃烧规律,说明脉动燃烧这一燃烧方式适合低浓度瓦斯的研究利用,并为以后的研究提供参考。     

冷却塔内小型混流式水轮机的设计及数值模拟

为减少冷却塔内小型混流式水轮机生产工艺过程的复杂性和较高的制造成本,以水动风机冷却塔内流量为3 000 t/h的小型混流式水轮机为研究对象进行结构设计。通过CFD对设计后的水轮机模型进行全流道三维定常湍流数值模拟,数值模拟中采用单方程Spalart-Allmars湍流模型,假定水流为不可压缩流体,不考虑能量方程,仅将质量守恒和动量守恒作为控制方程。结果表明,所设计的小型混流式水轮机整体流态较好,水力性能稳定,在设计转速149 r/min时,流量和出力均达到了驱动冷却塔内风机的要求,且水轮机效率较高。     

基于细观尺度的混凝土耐久性数值分析

为了从细观尺度对混凝土结构耐久性问题进行数值模拟研究,阐述了混凝土内物质传输机理,建立不同传输过程的数值方程。通过对数值方程的求解,得到混凝土内物质传输过程的扩散系数及有害物质浓度,与相关试验结果对比分析表明,理论求解与试验结果吻合度较高。采用Galerkin有限元法、中心显式差分格式、迎风差分格式、Crank-Nicolson格式对数值方程进行求解,得到数值解的稳定性不同。采用Pe数判别法,且保证Pe数小于1,验证数值方程解的稳定性,其中,Crank-Nicolson格式求解的稳定性最好,表现为无条件稳定,其余3种方法求解的稳定性相同。     

列车车厢内火灾烟气运动的数值模拟研究

使用大涡模拟和Smagorinsky亚格子尺度模型，以及简单化学快速反应燃烧模型，对列车车厢内火灾现象进行了数值模拟。由于热烟气的弱可压缩性，采用了适合于低马赫数形式的三维非稳态Navier—Stokes方程的近似形式数值研究烟气的输运过程。通过对不同释热率情况下火灾过程的研究，初步探讨了车厢内火灾发展、烟气运动和温度分布规律。采用的研究方法和所得结论对于列车火灾的防护设计和安全管理方面有一定指导意义。     

中频无芯感应熔炼炉熔化过程温度特性的数值模拟

进行感应炉熔炼中传热过程的简化，建立数学模型，用数值方法计算出炉内金属炉料在各时刻的温度分布以及在熔化发生时的温度分布和相界面的移动特性。讨论了感应炉的感应加热作为传热方程的内热源以及感应电流的集肤效应对数值计算的影响。结果表明，正是由于集肤效应的存在，才使得钢料首先从炉内表面处发生熔化直至炉圆柱中心。     

不同富氧含量玻璃熔窑火焰空间温度场的对比

建立了玻璃熔窑火焰空间温度场的三维数学模型，通过对某日产400t燃油浮法玻璃熔窑火焰空间在三种富氧情况(氧含量分别是24％，27％，30％)下用图像模拟直观的表述出计算结果。模型包括气相流动与传热模型，雾化油滴燃烧的轨道模型，和辐射传热模型。程序采用MS-FORTRAN语言，绘图采用Stanfordgraphic软件。对比结果表明，随着富氧含量的增加，各小炉火焰长度明显缩短，温度显著提升，模拟结果对窑炉设计与富氧燃烧组织有一定的参考价值。     

横火焰玻璃窑炉燃烧空间流动与传热的数值模拟

对横火焰玻璃窑炉燃烧空间内的流动、燃烧及辐射传热等过程进行了数值模拟研究,建立了玻璃窑炉燃烧空间内的综合数学模型,给出了诸控制方程的统一的数值解法,得到了炉内燃烧空间的速度场、温度场、组分浓度分布及燃烧空间向玻璃液面传递的热流分布。     

Heating and Flow Analysis in Hot‐Rolled Stainless Strip Continuous Annealing Furnace Based on CFD Modeling

A three‐dimensional mathematical model was found for a continuous annealing furnace, the temperature field, and flow field of the furnace and the temperature of the stainless strip could be calculated by using this model. The simulation results were compared with measured data and the accuracy of the model was proved by the predicted temperature distribution. By using this model, the convective heat transfer coefficient and equivalent radiation heat transfer coefficient of the strip surface were also analyzed.     

板坯加热炉内加热特性的数值分析

以某公司热轧厂常规与双蓄热烧嘴组合供热的板坯加热炉为研究对象,建立该加热炉炉内流动、传热、燃烧和板坯运动吸热过程的三维物理数学模型,运用CFD仿真技术对其进行详细的数值计算,得到炉内稳态的速度场和温度场分布规律、板坯的升温曲线以及板坯温度分布均匀性,计算结果与"黑匣子"实验测量数据吻合良好。本文给出的板坯加热特性计算方法为研究加热炉新工艺、优化板坯加热温度制度提供了科学依据。     

马蹄形火焰玻璃熔窑燃烧空间流动与传热的数值模拟

对马蹄形火焰玻璃窑炉燃烧空间内的流动、燃烧及辐射传热等过程进行了数值模拟研究,得到了炉内燃烧空间的速度场、温度场、组分浓度分布及燃烧空间向玻璃液面传递的热流分布。探讨了燃烧空间入口的进气角度对炉内温度场和向玻璃面传递的热流的影响,模拟结果表明,当入口的进气角度在5°～10°之间时,传热效果较好。     

相变蓄热装置内部温度场的理论与实验研究

对螺旋盘管相变蓄热装置性能和相变材料 (PCM)的传热特性开展理论和试验研究,建立相变蓄热装置物理和数学模型,对蓄热温度场进行了数值模拟和实验测试。结果表明 ：自然对流换热对PCM的熔化过程影响很大,当考虑自然对流时,相变蓄热速率加快,相变分层现象明显;实验实测温度与模拟温度相近,说明所建立的模型适用于相变装置内部温度场的模拟。     

强对流铝材退火炉退火过程的研究

以40 t铝材退火炉为研究对象,在试验研究基础上,设计了一套以S7-300 PLC为核心,模糊参数自整定PID控制方式为基础的温度控制系统。同时采用ANSYS有限元分析软件对退火炉内铝卷内部流场进行数值模拟,以获得铝卷内的温度场分布,并将数值模拟值与温控系统实测值进行比较,为铝材退火炉的设计和实验进一步研究提供参考。实际结果表明,该控制系统运行效果稳定,温度超调量小,控制精度高,温度均匀性好,热效率高。并且数值模拟计算结果与实际生产数据之间有较好的一致性。     

板坯加热炉内常规燃烧与富氧燃烧数值计算对比分析

以某公司热轧厂板坯加热炉为研究对象,建立该加热炉内流动、传热、燃烧和板坯运动吸热过程的三维物理数学模型,运用CFD仿真技术对其进行详细的数值计算,重点对比分析了常规燃烧和富氧燃烧特性,得到了各自的炉内速度场和温度场分布规律、板坯的升温曲线以及板坯温度分布均匀性,计算结果与“黑匣子”实验测量数据吻合良好.总结出的富氧燃烧...