过程冶金中的CFD应用

CFD（ComputationaFluidDynamics）作为一种研究流动、传热和化学反应过程的方法，目前已在冶金等领域得到广泛应用并显示出良好的应用前景．本文将结合冶金过程的一些特点概述CFD的基本原理、区域离散化方法、求解技术及应用实例．     

电磁冶金

本文对电磁冶金的发展概况作了概要阐述着重介绍了电磁流体力学基本理论的研究及其在冶金中的应用，文中对电磁感应流的基本式，电磁感应流的分析，电磁力对凝固组织的影响以及用高频磁场控制熔融金属的形状等均作了明确的论述此外，对磁流体力学用于材料方面的磁场处理的分类及其体系也作了系统说明     

开放式冶金过程仿真平台在实验教学中的应用

通过对传统冶金实验教学平台局限性分析,引出开放式冶金过程仿真实验教学平台技术研究背景,并对基于仿真技术构建的冶金过程实验教学平台研究内容、应用实践及效果等方面进行了阐述与分析,为同类高校冶金实验教学平台建设提供了参考依据.     

冶金过程与非平衡态热力学

以纯净钢（超低碳钢和超低硫钢）的真空循环（RH）精炼为例，说明了冶金过程的非线性和非平衡性特征，分析了冶金反应工程学和非平衡态热力学的异同，讨论了基于非平衡态热力学和冶金反应工程学的观点，原理和方法研究和处理实际冶金过程的必要性和可行性，指出：为真实地定量描述实际冶金过程，必须充分考虑其非平衡性和非线性的特点，非平衡态热力学在冶金领域应该和能够发挥其作用，应该加强，加速开展和进行冶金过程非平衡态热力学及其应用的研究。     

CFD在金属蜗壳水力学研究中的应用

水电站设计过程中蜗壳属于进水部分,直接影响水轮机发电时的输出功率,其中,金属蜗壳在不同水头下均有应用.通过计算水头参数,运用流体力学技术,对蜗壳进行网格划分和确定流动模型.将某特定水头下蜗壳内的水力学特性用计算机展现出来,在确定水轮机尺寸和进水控制问题上进行水力学行为预测.     

并行多重网格方法在CFD中的应用

对于SIMPLE系列算法,共轭梯度法求解压力修正方程收敛慢,占用大量CPU时间,尤其对长宽比例较大的算例,其收敛速度大约比多重网格算法低一个量级.为了减少计算时间和提高整体计算性能,研究并开发了基于MPI的多重网格并行算法.将计算网格文件转化为图形格式文件,利用图形分割工具METIS进行分割,根据分割结果建立子区文件,从而实现对任意非结构化混合网格的区域分解.给出了一个混合网格的二维叶栅分区结果,并对几个典型的二维和三维算例进行计算以此来验证算法的正确性.对不同网格类型和网格数目的划分进行了并行计算,计算结果显示此算法具有较高的并行效率和线性加速比.     

CFD在船舶喷水推进器设计与性能分析中的应用

为进一步深入研究喷水推进器的性能,讨论了计算流体力学作为一种先进手段在喷水推进器设计和性能分析中的应用.通过求解雷诺时均的控制方程,计算了某喷水推进泵和"喷水推进器 船体"的流场.利用计算流体力学(CFD)的后处理技术,分析了喷水推进泵的流动特点,发现了泵设计的不足并提出了可改进之处.CFD方法分析"喷水推进器 船体"流动特性比传统理论方法更准确、细致、方便.借助CFD工具,可在模型试验之前对喷水推进器的设计进行深入分析和优化设计,还可完成性能预报.     

轿车客车隧道中会车过程的瞬态CFD仿真

应用大型商业CFD软件对轿车和大客车隧道中会车过程的瞬态空气动力学特性进行研究.使用STAR-CD软件的滑动交界面和动网格技术模拟瞬态的轿车和大客车隧道会车过程,分析在此过程中可产生的瞬态连续定性的汽车与空气相互作用规律,分别得到会车过程中轿车和大客车随时间变化的空气动力学参数,找到轿车和大客车空气动力学参数随时间变化的趋势和规律,为进一步进行空气动力学瞬态问题试验和研究汽车操纵稳定性提供参考数据.仿真结果证明轿车和大客车会车过程中气动力产生很大变化,会对车辆的行驶性能产生重大影响.     

基于工作过程的冶金专业群课程体系构建

“基于工作过程”的课程体系是以职业行为为导向的职业教育专业的课程体系.通过对我院冶金专业群的职业岗位群工作过程的分析,归纳出炼铁工、炼钢工和轧钢工的典型工作任务及相应的学习领域,,制定高职冶金专业群的基于工作过程的课程体系.     

CFD应用与车辆空气动力学特性的研究

应用CFD方法进行车辆外部流场的数值模拟,可以获得任意截面与位置上的流速、压力等参数,不仅可以求得气动阻力系数等车辆空气动力学特性参数的大小,而且可以进一步分解各组成部分.介绍了近年所做的有关研究工作的进展并讨论了进一步的应用前景.在数值模拟中考虑了气体的可压缩性以提高计算精度,应用了所提出的组合网格划分方法,自行开发了大规模的三维流动数值模拟计算软件并通过计算实例进行验证,同时在实用化方面作了较大的努力.     

面向CFD的交互式并行化技术研究

面向计算流体力学(CFD)研究了交互式并行化技术,开发了并行化系统Paractive。介绍了CFD程序并行化的区域计算模型及区域相关的概念：在区域计算模型中程序是区域操作的有序组合,区域相关则是区域操作之间的相关性。由于区域操作对大块数据进行整体操作,因此区域计算模型和区域相关非常适合开发数据并行性,有利于降低分析的工作量和难度。针对交互式并行化提出了基于程序对象树的增量分析技术及静态性能预测技术。最后给出了系统的测试数据。     

基于Airpak的办公室热环境CFD模拟研究

办公室作为工作人员长时间停留的公共场所，应满足健康、舒适、能源有效利用和环境保护等方面的要求。利用Fluent公司推出的专业软件Airpak2．1对某办公室的空调、采暖工况下的气流组织与热舒适性进行模拟研究。为改善办公室的热环境和热舒适性提供了方法和理论依据。     

钢铁冶金中的氧传感器及其应用

研究总结了直接定氧传感器的结构、工作原理及其在钢铁冶金过程氧测试中的应用，结果表明，所应用的氧化镁部分稳定氧化固体电解质材料具有优良的性能，所制成的定氧传感器在高氧含量和低氧含量的各种冶炼环境下都获得了较好的测试结果，定氧传感器氧电势稳定，测成率高，并且测得的氧含量与钢液钢液氧含量变化相符合。     

等离子技术在冶金中的应用

对等离子技术在冶金中的应用作了综述．     

船用燃气轮机进气过滤系统的计算流体力学(CFD)研究

船用燃气轮机的进气过滤器的设计,通常采用实验筛选的方法。本文提出了一种可行的理论计算方法,该方法运用计算流体力学手段,对燃气轮机进气过滤器的主要部件之一的惯性级过滤器流场进行了数值模拟。对典型结构进行了计算,讨论了结构对过滤器性能的影响。对惯性级设计提出了指导性建议。     

冶金溶液反应的吉布斯能变化计算

详细推导了发生于冶金溶液的化学反应过程的吉布斯能变化的计算方法；对推导过程中所涉及的量的物理化学意义进行了确切定义。     

基于CFD多螺杆反应器挤出特性的分析

利用ANSYS/FLOTRAN 程序对聚乙烯熔体在双螺杆、一字型三螺杆、三角形三螺杆和四螺杆反应器中的流动进行了分析, 对三角形三螺杆和四螺杆反应器中流道的中心区进行了重点研究, 并对4 种类型反应器的挤出特性进行了比较。结果表明, 螺杆反应器的啮合区具有较大的速度梯度, 有利于物料的充分混合。双螺杆、一字型三螺杆、三角形三螺杆和四螺杆反应器的啮合区个数分别为1, 2, 3, 4 个, 由于啮合区个数的增加, 其物料混合能力也逐渐增强。三角形三螺杆和四螺杆反应器具有特殊的结构“中心区” 。中心区的物料形成环流, 环流的存在促进了中心区物料的混合, 增加了物料在中心区的混合时间;经过计算, 物料不能滞留于中心区。双螺杆、一字型三螺杆、三角形三螺杆和四螺杆反应器的流量、回流量、回流系数以及平均剪切速率依次逐渐增大。从理论上验证了多螺杆反应器在物料输运能力以及物料混合能力等方面均具有较佳的能力, 多螺杆反应器更适合聚合物的加工。     

基于CFD的车用气波增压器三维仿真

为了研究气波增压器内部气体流动,建立了气波增压器三维非定常流动模型,基于FLUENT软件进行了气波增压器气体流动的CFD(computational fluid dynamics)计算.搭建了气波增压器性能测试系统,进行了气波增压器性能试验研究并测量了CFD计算所需的边界参数.气波增压器三维非定常流动模型计算结果与试验结果一致.结果表明气波增压器运行在高转速范围时性能良好.     

自适应模糊PID控制在烧结过程中的应用

烧结过程具有大时滞、参数不确定性等特性，仅利用常规PID控制很难使烧结过程中的各项性能指标满足工艺要求．针对这一情况，本文提出了一种参数白适应的模糊PID控制器．该控制器的参数调整采用确定性的模糊调整规则，不但使控制器的设计易于实现而且具有很强的适应性和鲁棒性．仿真结果表明，该控制器能够对烧结过程进行有效控制．