不同喷气形式对船舶微气泡减阻效果的数值模拟研究（英文）

由于不同喷气形式下微气泡减阻的机理不甚清楚,应用流体计算软件Fluent对简化船体模型进行了数值模拟。采用k-ε湍流模型,对两种来流速度、两种喷气流量和六种喷气形式下减阻率的变化进行了计算,并与水池试验进行对比分析,从微气泡体积分数和两相流速度的分布进行研究,总结出一些理论成果,并且进一步考虑对螺旋桨效率的影响。计算结果表明:首中部同时喷气的减阻效果更好。成果可为微气泡减阻技术的实际应用提供理论指导。     

不同工作参数下水轴承的空化程度及微形貌特征对减阻效果的影响

目的为了提高水轴承高速下的减阻效果以及预测水轴承的空蚀区域,研究了高速水静压轴承的空化与减阻性能。方法基于低雷诺数Launder-Sharma模型和空化气泡的动力学模型,分析了不同工作参数下水轴承的空化程度研究及微形貌特征对减阻效果的影响。结果空化气泡主要出现在静压轴承水腔之间的负压封水面及小孔节流器附近,空化气泡溃灭时容易造成轴承材料的空蚀破坏。高速小偏心率时,相比流向和展向微形貌,凸柱微形貌特征表面具有较好的减阻效果,且减阻效果受轴颈线速度的影响较大。结论转速、供水压力和偏心率等物理参数影响水静压轴承空化气泡分布和静态性能,微形貌界面的速度滑移有利于提高减阻效果。     

非对称通道内亲疏水结构影响下的纳米气泡滑移效应

目的 研究非对称性通道中亲疏水表面结构影响下纳米气泡特征与边界滑移之间的关系,以实现良好的流体减阻效果.方法 采用二元体系分子动力学方法,研究纳米气泡在通道流动中产生的滑移减阻效应.首先建立上下壁面非对称微通道模型,通过考虑微通道流动传热过程,探究纳米气泡影响下的微通道界面速度滑移现象.结果 保持亲水下壁面高度以及上下...     

炭阳极下“Fortin”型气泡运动的数值模拟

基于铝电解槽内二分之一个倾斜阳极的二维几何模型,采用VOF多相流计算方法分别对空气-水和二氧化碳-冰晶石两种系统中的单个"Fortin"型气泡的微尺度气泡运动行为进行了数值模拟研究,对比和分析了两种系统下"Fortin"型气泡的动力学特征。研究结果发现:两系统下随气泡体积增大,气泡会由扁平的椭球型变成具有厚而短的头部以及薄而长的尾部的"Fortin"型气泡;气泡终极滑移速度随气泡当量直径的增加而增大;气泡内部及周围流场存在一定差异。此微尺度研究结果可为减少阳极大气泡以及阳极效应的有效控制提供理论参考依据。     

横向凹槽管道的减阻特性数值模拟研究

针对管道内横向凹槽减阻问题,采用标准κ-ε模型,通过数值仿真,计算比较了在10组管道内不同流速情况下的阻力,分析了速度和凹槽形状对减阻的影响。得到凹槽减阻机理:凹槽内的低速流体相当于一层水膜,可使高速流体不直接与管内壁接触,从而减小摩擦阻力;同时凹槽内漩涡区越规则,局部阻力越小。     

非光滑表面减阻研究进展

基于仿生学研究发展的非光滑表面减阻技术在海洋工程装备和高技术船舶等领域具有广阔的应用而备受学者关注。对非光滑表面减阻的研究方法进行了系统介绍,概述了沟槽、凹坑和自适应3种非光滑表面的相关研究进展：（1）沟槽表面的减阻机理以及沟槽结构的几何参数、形状和排布等对减阻性能的影响;（2）凹坑表面应用于旋成体及平板上的减阻效果和湍流流动中凹坑表面上的流动结构和减阻性能;（3）自适应表面的理论模型,自适应表面的减阻机理,以及壁面运动对流动转捩和湍流结构的影响。最后总结了这3种非光滑表面的减阻效果以及相关减阻机理的研究趋势,并指出非光滑表面减阻在未来研究中需要重点关注的问题。从已有的研究成果和部分应用成果来看,非光滑表面具有巨大的工程价值和广阔的应用潜力。本文旨在更具体、全面地了解非光滑表面减阻,从而为改进当前的减阻节能技术提供必要的理论基础。     

鲨鱼皮仿生结构应用及制造技术综述

鲨鱼体表的盾鳞沟槽结构具有显著的减阻效果。鲨鱼仿生沟槽结构的应用涉及航空、舰艇、汽车、管路运输、风力发电等领域。鲨鱼皮沟槽结构的仿生制造主要有两个途径,即沟槽结构形式与鲨鱼盾鳞仿真结构形式。文章针对沟槽结构的微槽滚压、金刚石多轮廓磨削、飞秒激光烧蚀等制造技术,及鲨鱼盾鳞仿真结构的微压印法、固化法、微电铸法、微纳米滚压法、软刻技术等进行了综述,并对鲨鱼皮仿生结构制造技术进行了展望。     

仿生表面减阻的研究现状与进展

仿生表面减阻是众多减阻方法中非常有前景的减阻方式。目前研究最多的是仿生鲨鱼皮减阻和仿生超疏水表面减阻,其中仿生鲨鱼皮表面减阻又分为直接复刻鲨鱼皮表面的盾鳞结构和仿鲨鱼皮沟槽减阻。文中介绍了国内外关于仿生减阻的最新研究进展及成果,综述了仿生鲨鱼皮表面减阻和仿生超疏水表面减阻的研究现状,探讨了仿生表面减阻未来的发展方向和研究重点。虽然仿生超疏水表面一般都具有粗糙的表面微纳结构以及较低的表面能,但不是所有的超疏水表面都具有减阻效果,因此超疏水表面的减阻效果还需要一个度量标准。     

基于数值模拟的超疏水材料减阻性能研究

目的为了研究超疏水材料的减阻性能,提出一种准确可靠的数值模拟研究方法。方法建立超疏水船舶的三维模型,对考虑自由液面时船舶的黏性绕流进行数值模拟。由于表面接触角是评定材料疏水性的一个重要参数,通过改变表面接触角研究相应阻力值的变化,并采用理论计算、数值模拟以及实验研究三者相结合的方法,验证该模型及方法在超疏水材料减阻性能研究方面的准确性。结果随着表面接触角的增大船舶行驶时所受的阻力减小。船体采用超疏水材料的阻力比采用亲水性材料的阻力减少了41%,比采用一般疏水性材料的阻力减少了24%。模拟中得出的船舶模型阻力大小与理论计算以及实验结果基本吻合,误差分别在4.6%和8%以内。结论通过船舶模型研究超疏水材料的减阻性能,提出了一种基于数值模拟的有效研究方法,为超疏水材料其他方面的性能研究提供了一定指导。     

离心泵仿生微结构叶片减阻特性的仿真研究

目的 通过在离心泵叶片表面布置仿生微结构实现离心泵的减阻，并获得仿生微结构的最优化设计参数。方法 研究利用仿真模拟的方法，采用离心泵的扭矩变化对其减阻性能进行表征，考虑了仿生微结构的形态、截面形状和特征高度等结构参数的影响规律，通过分析叶片表面的湍流动能、剪切应力和近壁面层的速度云图揭示仿生微结构对离心泵减阻特性的影响机理。结果 在3种微结构形态中，流向沟槽的减阻效果最好;在3种截面形状的微结构中，矩形截面的减阻效果最好;离心泵减阻率并非随微结构特征尺寸单调变化，而是存在最优值;所有微结构的减阻率均随着流量的增加而增加。当叶片表面布置流向、矩形沟槽时离心泵具有最优的减阻效果，且在全流量工况范围流向矩形沟槽结构的最大减阻率为8.39%。结论 叶片表面微结构的布置可以实现离心泵减阻，其减阻机理与近壁面流体流动行为有关。表面微结构可有效降低叶片壁面的速度梯度，使速度沿壁面法线方向过渡更加均匀，且微结构内部低速流体层可有效控制和减弱近壁面区的湍动程度，减少湍流动能损耗;同时微沟槽内的反向涡流具有类“滚动轴承”作用，将滑动摩擦转换为滚动摩擦，降低摩擦阻力。     

预氧化钒钛磁铁精矿的固态还原动力学及其机理

研究预氧化钒钛磁铁精矿固态还原反应的动力学,采用XRD、SEM和EDS等手段研究还原产物的显微结构和物相变化,在此基础上,对其固态还原机理进行研究。结果表明：以煤为还原剂,在还原温度为950~1100°C时,预氧化钒钛磁铁精矿的固态还原受界面化学反应控制,反应的表观活化能为67.719 k J/mol;预氧化钒钛磁铁精矿的还原历程可描述为：预氧化钒钛磁铁精矿→钛铁晶石→钛铁矿→亚铁板钛矿（Fe Ti2O5）→（FenTi1-n）Ti2O5。预氧化钒钛磁铁精矿在1050°C还原60 min后,还原产物中会形成M3O5型（M为Fe、Ti、Mg、Mn等）固溶体,存在于M3O5固溶体中铁的难还原性是限制预氧化钒钛磁铁矿还原的主要原因。     

连铸板坯轻压下过程压下率理论模型及其分析

通过对连铸板坯的轻压下过程分析,导出了求解铸坯压下率的理论模型,并考察了不同拉速下板坯压下率的变化规律.结果表明,压下率在轻压下入口处最大,沿拉坯方向线性减少;拉速每增加0.2 m/min,平均压下率减少约0.04 mm/m;压下速率的取值范围不受拉速影响,最大值为0.36 mm/min,最小值为0.22 mm/min;压下速率沿拉坯方向呈线性减少,拉速越大,压下速率减少越慢;平均压下速率也不随拉速变化,保持定值0.29 mm/min.     

拉速对连铸方坯轻压下率的影响

结合压下率理论模型,考察了连铸方坯在不同拉速下压下率的变化规律.结果表明,方坯压下率在轻压下入口处最大,沿拉坯方向线性减少;与板坯相比,两者的压下率值在轻压下入口处均相差不大,方坯压下率值在轻压下出口处较板坯小;拉速每增加0.1 m/min,方坯平均压下率减少约为0.04 mm/m.方坯压下速率的取值范围不受拉速影响,最大值和最小值分别为0.13和0.04 mm/min.压下速率沿拉坯方向呈线性减少,拉速越大,压下速率减少越慢;方坯的平均压下速率也不随拉速变化,保持定值0.088 mm/min,较板坯的平均压下速率小.     

不同钢种连铸板坯轻压下率的规律分析

结合压下率理论模型,考察了4个钢种连铸板坯轻压下率的变化规律.结果表明:低碳钢、低碳-包晶钢、包晶钢和中碳钢4个连铸钢种的压下率和压下速率的范围变化不大,分别为0.26-0.16 mm/m和0.37-0.22 mm/min;平均压下率和压下速率随钢种的变化也比较小,分别为0.21 mm/m和0.29 mm/min;钢种对压下量影响大,所需的压下量随两相区温度范围的变宽而增加.     

还原氧化钽和氧化铌制备电容器用粉末的方法评述

评述了氧化铌、氧化钽的两步镁还原、镁蒸气还原、在CaCl2-NaCl熔融盐里钙还原和在CaCl2-NaCl熔融盐里钠还原的方法。两步镁还原氧化铌、氧化钽的工艺路线长。采用镁蒸气还原能够得到性能好的钽粉,但是还原时间长,还原装置复杂,希望能找到一种有效的设备。用CaCl2-NaCl熔融盐里钙还原氧化铌、氧化钽,还原温度高,得到的金属粉末比表面积小,工艺不够成熟。在CaCl2-KCl-NaCl熔盐里金属Na还原Ta2O5、Nb2O5,反应时间短,还原温度范围广,能够得到高纯度高比表面积的钽、铌粉末。     

镀锌基板氧化铁皮在还原过程中的组织演变

氢气还原氧化铁皮无酸洗热镀锌技术具有清洁、环保、低成本的优点。为了促进该技术的推广应用,采取5％压下率冷轧作为预处理工艺,并利用真空管式炉和扫描电镜,研究了不同还原温度对经预处理和未预处理镀锌基板SPHC带钢氧化铁皮还原产物、还原效率和还原机制的影响规律。结果表明:SPHC带钢在30%H₂浓度下,不同温度下还原机制有较大差异,最终产生3种不同的还原产物,500~600 ℃时还原产物为多孔铁,经过预处理的试样多孔铁更致密;700 ℃时还原产物由多孔铁与致密铁共同组成,经过预处理的试样氧化铁皮残留量小于未预处理的试样;800 ℃时还原产物为致密铁,未预处理的试样氧化铁皮中间层依旧存在氧化物残留,经预处理的试样几乎看不见氧化物残留;900 ℃时还原产物为致密铁,预处理和未预处理试样还原效果几乎相同。     

连铸板坯轻压下过程中的压下效率分析

通过对连铸板坯的轻压下过程分析,推导出了可全面反映压下效率的理论计算式,考察了压下量与液芯厚度对板坯压下效率的影响规律.结果表明;在相同液芯厚度下,当压下量小于2.3 mm时,压下效率随压下量的增加而增加;压下量大于2.3 mm时,压下效率不受压下量影响,保持某个定值;相同压下量下,压下效率随液芯厚度的增加而线性增加;当压下量大于2.3 mm时,压下效率η与液芯厚度h满足关系式: η=-0.00902 0.01155h.     

炼铁过程操作线图

根据炼铁技术最新发展,提出了综合各种炼铁过程（如高炉,非高炉以及各种熔融还原工艺）的热平衡新的表示方法。在此基础上,以ＲＩＳＴ操作线为基本思路,建立了新的炼铁过程操作线图,为一新线图可以直观并形象地分析各种炼铁过程的物质转移过程和能耗,有助于冶金工作者分析和选择各种炼铁过程。     

MoRe_(41)合金冷轧过程的压缩模拟

钼中添加铼可以提高钼的室温塑性及高温强度,从本质上改善钼的脆性特征,扩大应用范围,但当铼含量较高时会出现加工硬化现象。在冷轧过程中表现为边裂、起皮,多道次轧制厚度不减。通过对冷轧过程的压缩模拟试验,找出加工硬化的规律及影响因素,分析轧制过程出现问题的主要原因,据此改进了轧制工艺,轧出合格板材。     

CO还原CaO—SiO2—FetO三元渣系的研究

在1723K进行了CO还原CaO—SiO_2-Fe_(t)O三元渣系的研究根据CO_2红外分析仪测定的出口气体中的CO_2浓度变化,计算了炉渣的表观还原速度常数K_(a)结果表明,K_(a)随炉渣中Fe_1O量增加呈抛物线变化;当炉渣碱度R<1.0,Fe_(t)O为50％和R为1.5,Fe_(t)O为70％时,K_(a)分别出现最小值用炉渣规则溶液模型可计算1723K时的CaO-SiO_2-Fe_tO三元渣系的Fe_1O活度值a_(Fe_1O)。