铸轧薄带气雾冷却用喷嘴的换热特性实验研究

铸轧薄带冷却采用气雾多喷嘴具有冷却时间短,冷却均匀等特点。通过实验研究了双喷嘴气雾冷却的换热特性。研究的因素包括水压、气压、喷嘴间距及高度、钢板温度等。结果表明,气压越大,钢板的表面传热系数越大,表面传热系数的增量在1000~1200 W/(m~2·℃·bar);水压越大,钢板的表面传热系数同样变大,表面传热系数增量在400W/(m~2·℃·bar);喷嘴间距越大、喷嘴高度越大,钢板的表面传热系数越小,喷嘴间距增大时,表面传热系数增量为-10W/(m~2·℃·mm),喷嘴高度增大时,表面传热系数增量在-4~-6 W/(m~2·℃·mm)。钢板温度每升高1℃,表面传热系数增量为-2~-4 W/(m~2·℃~2)。可以得出:气压对表面传热系数的影响最显著,水压以及喷嘴间距、高度次之,钢板温度对传热系数的影响最小。     

铸造镁合金熔炉内保护气体流动数值模拟

以镁合金熔炉内的保护气体流动为研究对象,运用流体计算软件FLUENT,采用标准κ-ε方程湍流模型,研究了某一工况下保护气体在熔炉内的流场特性.使用TECPLOT软件将数值模拟得到的计算结果进行可视化处理,提供了保护气体流速和浓度的调节依据.根据计算结果,对保护气体的入口进行合理化布置,研究表明改造后的供气喷嘴能使保护气体均匀地分布在镁液表面.     

锻造铝合金轮毂动态淬火过程的数值模拟

使用计算流体力学(Computational fluid dynamic,CFD)方法,考虑沸腾传热及两相流动,采用三维动网格技术对锻造6061铝合金轮毂入水淬火冷却处理的动态过程进行了多物理场耦合模拟。模拟得到了淬火水槽内流体的流场与系统整体温度场,在此基础上分析了侧边与底部冷却喷管对轮毂淬火温度分布均匀性的影响及轮毂在淬火过程中的温度变化。结果表明:该模拟方法能够反应淬火过程的流场与温度场变化,侧边与底部冷却喷口能够对轮毂均匀降温,该工况下多轮毂同时冷却过程中各轮毂间的温度差异较小,轮毂温度变化曲线符合工艺要求。     

双带快冷法制备1050纯铝带材

介绍了双带快冷法制备金属带材新技术的基本原理和特点. 针对1050纯铝带材的成形, 从理论和实验两个方面分析了采用孔径为6.mm的5孔喷嘴时, 熔体射流的稳定性和冷却带线速度对带材质量的影响; 考察了不同冷却带线速度条件下成形带材的组织和力学性能. 发现冷却带线速度越高, 所成形带材的组织越细小、力学性能越好; 在本实验条件下, 稳定制备1050纯铝带材的合理工艺参数是: 浇注温度710.℃, 气体压力0.007.5.MPa, 冷却带线速度2.m/s.     

高效全钢种小方坯连铸机二冷设计准则探讨

对于高效全钢种小方坯连铸机的实现,二冷设备和工艺至关重要。在实践和模型计算基础上,对二冷设备设计的各个方面给出了指导性建议,包括冶金长度、足辊个数、二冷区总长以及二冷形式等。并提出采用相对柔和且均匀的冷却是高效二冷工艺制定的核心思路,有针对性地给出了150 mm×150 mm小方坯,拉速大于3.0 m/min后,采用全水喷嘴,不同钢种比水量范围为1.0~1.7 L/kg;除足辊外采用气雾喷嘴,不同钢种比水量为0.7~1.2 L/kg。     

基于CFD-EDEM耦合的轴承清洗装置设计与颗粒去除效果分析

针对6024深沟球轴承自动化装配生产过程中,在进行注脂前轴承表面及内部会存留灰尘颗粒,设计了一款4喷嘴对称式清洗装置,该装置由4个喷嘴组成,中间安装有十字通道连接4个喷嘴,入口位于十字通道中间,基于此结构采用流体力学的基本方程和JKR接触模型,建立了清洗射流的数学模型。分析了不同喷嘴间距和喷嘴个数对轴承颗粒去除的影响,并研究了不同颗粒直径下清洗装置去除颗粒的效果。结果表明:喷嘴间距为17mm其内外圈受力最均匀,该清洗装置能够有效的清除直径1mm及以下颗粒,对于直径2mm的颗粒在轴承的下表面仍存留一定量的颗粒。     

炉卷轧机轧辊温度场分析及冷却制度研究

针对南钢3500mm炉卷轧机轧辊冷却效果不佳造成其使用寿命较短的问题,对轧辊的温度场及冷却制度进行了分析和研究。采用有限元法对轧辊轧制过程及轧制间隙过程温度场进行了模拟。并设计了正交试验,讨论了喷嘴形状、冷却水压力、喷嘴与辊面距离、喷嘴与轧辊角度对轧辊冷却的影响。根据试验统计结果,确立了新的轧辊冷却制度。新冷却制度的应用有效改善了辊面产生网状裂纹现象,使轧辊磨削深度由原来的2mm降低至1.5mm。     

双丝窄间隙GMAW焊枪喷嘴设计及保护效果模拟分析

设计了适用于共熔池法焊接的外置式喷嘴和非共熔池法焊接的双通道喷嘴;并采用计算流体力学(CFD)技术对喷嘴保护气流场进行了数值模拟研究,通过模拟喷嘴截面及坡口根部监测线氩气含量来评判气体保护效果;分析了不同尺寸下的喷嘴气体保护效果,并对喷嘴尺寸进行了优化,得到了适用于深坡口的窄间隙焊保护气喷嘴。     

冷却速度对气雾化非平衡Al-27%Si合金粉末组织形貌特征的影响

采用快速凝固气体雾化技术制备Al-27%Si合金粉末,利用对流传热原理计算合金粉末的冷却速度,采用扫描电镜(SEM)观察分析不同粒度合金粉末的形貌。结果表明:快速凝固气体雾化的冷却速度介于103~106 K/s之间,对合金粉末形貌组织有较大影响。该合金粉末中细小初晶Si相和共晶Si相均匀弥散分布在α-Al基体中,且Si颗粒尺寸随粉末尺寸减小而减小。通过测定合金粉末二次枝晶间距,结合冷却速度与二次枝晶间距之间的经验公式,能较好地预测实验结果。     

真空高压气淬炉气淬压力与电机功率的选配

本文以ZQL-180高压气淬炉为例,研究了不同结构喷嘴流场的均匀性;冷却风机作为气淬炉的关键核心部件之一,其功率的选型对工件冷却效果起到非常重要的作用;采用FLUENT软件数值模拟不同电机功率与气淬压力下工件的冷却效果,并结合实验结果,得到较为合理的工艺参数。     

大方坯连铸结晶器水口优化模拟探究

为了研究不同浸入式水口类型对结晶器内流场流动的影响,以结晶器水口优化为出发点,利用物理模拟和数值模拟两种手段对断面280 mm×380 mm大方坯结晶器不同水口开展优化研究。本研究首先构建了一个1∶1结晶器水模拟试验装置,实现不同浸入式水口下的连铸流动模拟,利用PIV测量了不同水口下的结晶器截面流场,然后利用Fluent软件进一步研究了浸入式水口开孔角度、开孔数目、安装角度等参数变化对结晶器内流场以及液面波动的影响。物理模拟和数值模拟研究表明,开孔角度向上时,波动范围大于5 mm;开孔角度水平时,对窄面冲击速度过大,达到0.35 m/s;较双孔水口,四孔水口液面速度为0.22 m/s,小于卷渣临界速度值;水口安装角度改为对角线时,强化了内流场角部流动,整个流场流动更加稳定。     

Optimal design of a novel cold spray gun nozzle at a limited space

Numerical analysis for the accelerating behavior of spray particles in cold spraying is conducted using a computational fluid dynamics program, FLUENT. The optimal design of the spray gun nozzle is achieved based on simulation results to solve the problem of coating for the limited inner wall of a small cylinder or pipe. It is found that the nozzle expansion ratio, particle size, accelerating gas type, operating pressure, and temperature are main factors influencing the accelerating behavior of spray particles in a limited space. The experimental results using the designed short nozzle with a whole gun length of <70 mm confirmed the feasibility of optimal design for a spray gun nozzle used in a limited space.     

基于电磁感应原理的射流装置加速腔理论研究

根据电磁感应原理,设计电磁磨料浆体射流装置,对该装置的加速腔进行结构设计及参数计算,建立二维CAD模型图,并导入Gambit软件进行网格划分,后用Fluent软件对喷嘴外13 mm内的流体压力及速度分布情况进行模拟,并通过CFD-Post软件对模拟结果进行数据处理。通过分析,得出喷嘴外射流10 mm内的径向速度和压力分布趋势为先增大后减小,且在与喷嘴轴线的交叉处为最大值;喷嘴外射流10 mm内的轴向速度和压力分布为递减衰弱趋势,与相关文献相符,为进一步研究电磁磨料浆体射流奠定基础。     

高温蓄热式锻造加热炉喷口参数的设计

基于传热学及燃烧学,利用有限元分析软件Fluent对某高温蓄热式锻造加热炉内的流场进行了稳态数值模拟研究.通过对烧嘴喷口间距离及喷口角度对炉温及出口烟气浓度的影响分析,获得了加热炉中温度场及污染物的排放情况.结果表明,烧嘴喷口间距离及喷口角度对炉温及污染物的排放量影响均较大;对于本文所研究的某高温蓄热式双室锻造加热炉而言,其最佳喷口间距离为900 mm、最佳喷口角度为0°.     

双辊薄带连铸分配器的模拟

采用FLUENT软件模拟研究将两支传统连铸用浸入式水口应用于薄带连铸布流系统中,通过设计正交试验分析了分配器侧孔面积比(S)、侧孔倾角(α)、两分配器间距(L)对布流器布流均匀性及液面波动的影响。结果表明,分配器侧孔倾角对布流影响是显著的,分配器侧孔面积比及两分配器间距对布流影响不显著。分配器侧孔倾角为0°、两分配器间距为800 mm、分配器侧孔面积比1.1为最优分配器结构参数。     

基于ICEM CFD与ANSYS FLUENT的热力射流喷嘴流场分析

为了解喷嘴的内部结构对射流流场的影响,为选择合适的射流喷嘴提供依据,以锥形和锥直形喷嘴两种典型喷嘴为研究对象,根据计算流体力学（CFD）的基本理论,综合运用ICEM CFD网格划分与ANSYS FLUENT流体分析软件对锥形和锥直形喷嘴的射流流场进行分析。结果表明：在相同初始条件下,锥形喷嘴具有较大的出口速度,变化剧烈,射流的等速核长度较大;锥直形喷嘴的速度变化平稳,短管内由于颈缩现象易产生负压。通过试验,再次验证了仿真结果。     

薄壁GH3536尾喷管组焊变形控制工艺优化仿真

基于SYSWELD仿真平台,利用热-弹-塑性有限元法和固有应变法进行仿真优化,研究焊接工艺对薄壁GH3536尾喷管组件焊接变形的影响。首先进行平板对接工艺试验和热-弹-塑性有限元仿真计算,对焊接热源模型进行校核,获得不同焊接工艺下典型接头的平均固有应变和修正的材料热膨胀系数。建立全尺寸三维尾喷管组件的焊接有限元模型,基于固有应变理论的弹性有限元方法,利用平板对接获得的材料热膨胀系数,计算焊接工艺参数与焊接约束对尾喷管组件焊接变形的影响。结果表明,焊接电流为40A时,薄壁GH3536平板对接焊接头固有应变值最小为0.00660mm,此时尾喷管焊后变形也最小,为推荐使用的最优焊接工艺。在焊缝、进气口和排气口同时进行夹持,尾喷管焊后变形最小,整体变形1.39mm。     

塞棒抖动对浸入式水口流场的影响

连铸浇铸过程中采用塞棒控流,存在塞棒抖动影响浸入式水口流场的问题。利用水模拟的方法,研究塞棒开启高度、浸入式水口插入结晶器深度对浸入式水口内流场的影响。实验结果表明：塞棒开启高度为5、10 mm时,浸入式水口内流速分布不均匀,受塞棒抖动影响较大;塞棒开启高度为15、20 mm时,浸入式水口内流速分布比较均匀,受塞棒抖动影响较小;浸入式水口插入结晶器深度为100、150 mm时,浸入式水口内流速分布不均匀,受塞棒抖动影响较大;插入深度200、250 mm时,流速分布比较均匀,受塞棒抖动影响较小;塞棒开启高度越高、水口插入结晶器深度越大,水口流速越均匀,受塞棒抖动影响越小。均匀稳定的水口流场有利于减少水口结瘤和塞棒侵蚀。     

针型喷嘴射流特性研究

运用FLUENT流体仿真软件的VOF两相流模型对针型喷嘴在不同入口压力、不同打击距离的喷嘴射流流场进行数值分析,得到针型喷嘴射流流场的速度和被清洗件承受的压力分布云图和压力分布曲线,研究针型喷嘴射流参数的变化对射流流场速度及压力的影响规律。结果表明:随着入口水压的增加,射流最大速度和被清洗件上承受的压力值增加,但增加趋势逐渐减小;随着打击距离的增加,清洗范围略微增大,被清洗件上承受的压力值减小,但减小程度逐渐下降;进而得出当入口压力为30 MPa,打击距离在90～100 mm范围内的针型喷嘴具有最佳清洗效果。     

板坯浸入式水口的优化

以某厂铸机断面为250mm×1 600mm的结晶器为研究对象,用物理模拟与数值模拟的方法进行研究,优化水口结构与工艺参数,以改善结晶器内钢液的流场分布。试验结果表明:优化的浸入式水口的结构参数为底部形状凹底、出口形状跑道形、出口倾角-10°、出口面积比2.233,结合现场生产实际建议浸入深度140mm、拉坯速度1.1m/min。