铝铸轧铸嘴分流块对型腔流场影响的研究

根据有效雷诺数Ｒｅｅｆｆ相似准则,做了铝铸轧铸嘴型腔熔体流动的水模拟实验,实验结果显示铸嘴型腔熔体流动行为受分流块相对位置、分流块结构尺寸、分流块数目影响很大,认为：使用小尺寸分流块,或适当增加分流块数目以及对于渐扩式侧壁的铸嘴型腔,转动分流块使其平行于侧壁,都能够获得更均匀的出口分布速度。     

不同因素对铸轧机供料嘴寿命的影响

铝及铝合金忆板生产过程中，供料嘴的寿命直接影响铸轧板的产量、质量和消耗等技术经济指标。结合铸轧板生产实践，对影响供料嘴寿命的诸因素进行了分析，从生产过程控制和工艺管理方面提出了提高供料嘴寿命的措施。     

铝保温炉气体搅拌下熔体流场和温度场数值模拟研究

采用CFD非稳态分析法对透气砖气体作用下加热工序的升温过程中炉内熔体的流场和温度场进行了数值模拟研究。结果表明:气体作用下铝液表层,熔体垂直速度最小而水平速度最大;在铝液中层,熔体垂直速度最大而水平速度最小;在底层,这两个速度值均居中。炉内铝液的温度场分布比较均匀,高温区主要在侧部与角部。     

钢锭凝固过程中温度场和流场的数值模拟研究

运用商业软件Procast对25 t钢锭凝固过程的流场和温度场进行了数值模拟。钢锭凝固过程的温度分布云图和冷却曲线显示了钢锭凝固过程的一般规律,为预测缩孔、缩松情况提供了参考依据。分析冷却速率曲线和钢液流动情况可知,考虑钢液流动对传热的影响十分重要。     

镁合金双辊铸轧铸嘴内部熔体流动数值模拟

分析了铸嘴内部分流结构对型腔内镁合金熔体流场、温度场产生的影响.采用有限差分的SOLA-VOF法,建立镁合金双辊铸轧立板过程中流动区域的三维流场与温度场耦合模型,在相同的铸轧立板条件下(前箱液面高度、前箱熔体温度固定),数值模拟了不同形状的铸嘴型腔结构对熔体流动速度及温度分布的影响.模拟结果表明,分流块的大小、形状及位置对温度场及流动场影响显著,采用小尺寸、多数量的分流块将有利于在铸嘴型腔内形成均匀的流动场和温度场.通过工艺试验,验证了模拟结果,根据模拟结果改进了铸嘴内部结构,使金属熔体流场、温度场分布均匀,获得了高质量的镁合金铸轧板材.     

贯流式风口的三维流场和温度场的数值模拟

用数值模拟方法来模拟高炉风口的流场和温度场。结果表明：当进口水压为1．3MPa时,全偏心式Ф125加长贯流式风口的最高温度只有402．3K;含1．0％Sn的铜风口的最高温度为443．7K;水垢厚度越大,最高温度就越高,并且增加幅度越来越大。当水垢厚度为0．4mm时,其最高温度超过风口的许用温度。水垢对风口最高温度的影响比杂质大得多,我们要着重通过改善水质来提高风口的寿命。     

离心铸造凝固过程的流场和温度场数值模拟

离心铸造高速钢轧辊的质量和性能取决于离心铸造过程金属液流的流动和温度变化规律.本文建立了高速钢复合轧辊卧式离心铸造在凝固过程中金属液传热和流动的三维耦合模型,采用大型CFD软件FLUENT求解得到重力和离心力作用下的温度场、流场分布,并讨论了金属液自由液面呈偏心分布的原因.分析结果对离心铸造过程中流场的认识和工艺优化设计具有参考意义.     

电流频率对连铸圆坯流场-温度场影响的模拟研究

以φ430 mm的圆坯为实验对象,采用磁场传输方程和k-ε双方程模型对钢液的流场和温度场进行耦合数值模拟,分析有、无电磁搅拌的情况下,结晶器内钢液的流场和温度场分布情况,进一步改变电流频率,分析在不同电流频率下的流场和温度场分布情况。模拟结果表明:施加电磁搅拌时,迫使结晶器纵向截面内的钢液出现上、下两对回流区,其回流方向相反,钢液在水平截面内做旋转运动;铸坯芯部温度降低,高温区域范围缩小,热区位置上移;电流频率增大时,下回流区开始形成,上回流区位置升高。     

不同铸轧工艺参数对铸轧辊套温度场影响规律的研究

依据建立的包括铸轧辊套在内的铝双辊铸轧的整体耦合数学模型对铸轧辊套温度场进行了模拟计算,研究了不同的铸轧速度、带坯厚度、内冷强度、铸轧区长度对铸轧辊套温度场的影响规律.结果表明:铸轧辊辊套外表面任意一点的温度随着铸轧辊的转动发生周期性变化;铸轧速度增加,铸轧辊套外表面温度提高;内冷强度增加,铸轧辊套温度场将降低;铸轧区长度增加,铸轧辊套温度场峰值降低.     

电磁搅拌法制备半固态浆料过程电磁场、流场和温度场的数值模拟

建立了铝合金半固态浆料电磁搅拌过程宏观传输物理量耦合的数学模型,采用有限元和有限差分相结合的方法实现电磁搅拌条件下电磁场、流场和温度场的耦合模拟分析,研究电磁搅拌工艺参数对流场和温度场的影响规律,并进行实验验证。结果表明:水平旋转的电磁力场在铝合金熔体内均匀分布,其方向与交变电磁场的旋转方向一致,大小则因集肤效应从边部到中心递减;熔体内速度场分布与电磁力相似,但随着搅拌时间的延长,熔体温度降低,速度不断降低;电磁搅拌条件下熔体凝固速度加快,熔体心部和边部的温度梯度变小;搅拌电流强度和频率对电磁场、速度场和温度场分布的影响非常明显。     

激光熔覆熔池温度场及流场数值模拟研究进展

简述了激光熔覆熔池的受力,包括表面张力、黏性剪力、重力以及保护气压力等,并从组织生长和熔池流淌对熔覆层的形成机理作了简要分析。同时,对激光熔覆仿真模拟中采用的不同热源模型的能量分布规律和方程进行了归纳,包括表面高斯热源、表面环形热源、高斯体热源、椭圆球热源、组合体热源等。在此基础上,分类评述了近年来国内外激光熔覆熔池温度场及流场的数值模拟方面的研究进展,并分析了各种热源模型的优势及不足,总结了不同热源的适用环境及获得的温度场、流场分布规律。此外,对熔池自由液面的研究方法进行了总结,归纳了温度场流场数值模拟模型的验证方法。同时,针对激光熔覆熔池数值模拟研究存在的问题,分别从数值模型、边界条件等方面进行了归纳,最后对其未来的发展方向进行了展望。     

Influence of Surface-Active Elements on Fluid Flow of MIG Weldpool

A mathematical model describing the behavior of metal inert gas (MIG) welding isformulated in the paper. By means of numerical simulation, the influence of surface-active elements on fluid flow of MIG weldpool is studied. The calculation resultsshow that by adding surface-active elements, the fluid flow behavior is drasticallychanged and the flow fluid flows from lower to upper in vertical direction at the rearof weldpool (w>0). The physical phenomenon is explained from the viewpoint of fluidflow behavior of weldpool that the properties of weld metal is greatly improved andthe content of diffused hydrogen is reduced, thus providing a basis for developing newwelding materials.     

平面流铸工艺中冷却辊流场和传热三维稳态模拟

平面流铸法是一种制备非晶和纳米晶薄带的先进技术。这项技术的难点不仅在于快速冷却以抑制薄带的晶化,还在于获得高表面质量的薄带。提出了一种用三维稳态模拟模型预测工业生产中广泛应用的2种单辊冷却结构的流场和传热系数分布的新方法。利用FLUENT软件,结合能量和动量方程,计算了2种结构的流速分布。预测了2种结构的对流换热系数分布。结果表明,水槽结构的速度分布无均匀性,也无周期性;水缝结构的速度分布无均匀性,但具有周期性。2种结构的对流换热系数分布不是中心对称的,水缝结构的冷却特性更为规则。预测了水缝结构的3个对称分布的合适区域,并通过连续生产多次验证。根据热平衡原理,描述了平面流铸法工艺的传热过程。对流换热系数的均匀分布可以作为冷却辊结构设计的依据之一。     

高参数金属波纹管集装式机械密封腔内流场动力学特性研究

以计算流体动力学(CFD)数值计算理论及方法为基础,对处于高速、高温、高压复杂工况的波纹管集装式机械密封装置腔内流场进行了数值模拟分析,得到了密封腔内介质的温度场、压力场、湍动能及流场区域涡量分布,分析了腔内流体的流动及传热动力学特性,为动、静环温度场的热流固耦合数值算法提供依据.     

送粉激光熔覆过程中熔覆轨迹及流场与温度场的数值模拟

提出了一种送粉激光熔覆中熔覆层表面形状及厚度的计算模型。将熔覆过程中固相区、两相区和液相区作为一连续介质，用非稳态固液相变统一模型来描述其流场与温度场，并采用固定网格移动坐标来处理带移动热源的流动与传热问题。能量方程用显焓表示，有关潜热的非稳态项与对流项均做为其源项处理。用Lambert—Beer定理和米氏理论计算粉末流与激光光束的相互作用，使模拟适用于送粉浓度较大的情形。数值模拟程序是在流体动力学软件PHOENICS基础上，通过添加源项、边界条件、熔覆层轨迹计算以及激光束和粉末流相互作用等相应模块实现。对钢基底上熔覆钴基合金Stellite6进行模拟所得到的计算结果与实验结果基本一致。     

径向加热与侧喷加热铝材退火炉内流场与温度场数值模拟研究

针对现有径向加热铝材退火炉所采用的径向对流换热方式造成铝卷退火效率低,铝卷表面与内部温差大的缺点,采用轴向对流换热的方式,设计出侧喷加热铝材退火炉。利用CFD软件FLUENT,采用标准K-ε模型,对径向加热与侧喷加热铝材退火炉内气体流动和传热问题进行了数值模拟研究,得到了炉内流场与温度场分布特征。结果表明,侧喷加热铝材退火炉内气体流动顺畅、对流换热均匀性好、炉温升速快,且温差控制在±1℃内,满足退火工艺对炉温均匀性的要求,为侧喷加热铝材退火炉的设计与研究提供了理论基础。     

大方坯连铸结晶器电磁搅拌的数值模拟

对大方坯连铸结晶器电磁搅拌过程的流场和温度场进行了数值模拟,并讨论了搅拌强度对流场和温度场的影响。结果表明：在结晶器电磁搅拌下,搅拌器区域的钢液变为水平旋转,使从水口向下吐出的钢水与向上回流的钢水流股相冲突,流股侵入深度变浅,从而使轴向温度迅速降低,径向温度升高,提高了热区位置,有利于传热;搅拌强度越大,钢水的二次流现象越明显,热区位置越高。     

电解加工钛合金异型腔薄壁流场仿真分析及实验研究

针对电解加工钛合金型腔过程中出现的两侧薄壁易形成鼓形的加工现象,对工具阴极结构进行了改进。用Comsol Multiphysics 5.0对其流场进行了仿真分析,根据仿真结果确定了改进后的阴极结构,并进行了工艺实验。仿真与实验结果表明:改进后的阴极能对加工过程中的流场进行约束,达到加工表面流体速度分布均匀及提高加工精度的要求。     

水口侧孔角度对不锈钢板坯连铸结晶器内流场和温度场的影响

利用数值模拟方法对比分析了不同浸入式水口倾角角度下结晶器内钢水流场和温度场的分布情况。结果表明,在同一结晶器断面宽度和工艺参数条件下,随着水口侧孔倾角角度的增加,侧孔注流在窄面的冲击位置上升,冲击强度减小,钢液面处钢水卷渣和液面裸露的几率增加,钢液面处钢水温度增加。其中,当水口侧孔角度为向上0°和5°时,钢液面处钢水表面流速变化相对较小,说明对于该断面不锈钢板坯,水口侧孔倾角角度在0°～5°范围内时在利于铸坯质量的提高.     

不锈钢板坯宽度对结晶器内钢水流动和温度状态影响

利用数值模拟方法对比分析了不同不锈钢板坯宽度下结晶器内钢水流动和温度分布情况。结果表明,在同一浸入式水口结构和工艺参数条件下,随着结晶器宽度的增加,侧孔注流在窄面的冲击位置下降,冲击强度减弱,钢液面处钢水卷渣和液面裸露的几率减小,但液面处钢水温度降低。其中,当铸坯断面大于1360mm时,结晶器内钢水对窄面中心的冲击速度和钢液面处钢水表面流速变化不大。综合表明,该水口浇注不锈钢板坯的适宜宽度范围为1360～1600mm.