等离子弧喷涂枪喷嘴水冷却系统温度场

文中基于计算流体动力学和数值传热学方法,利用FLUENT数值模拟软件,采用压力基耦合方程组的半隐式算法,对喷嘴水冷却系统建立了简化的三维模型.为了便于相关比较分析,在保持冷却水道结构不变而对喷嘴的结构按照孔径大小的不同设计出三种结构.并分别对三种模型的温度场进行模拟计算与实际测量.结果表明:利用计算机数值技术能够比较准...     

等离子弧焊接过程数值模拟研究现状分析

等离子弧焊接过程数值模拟是研究等离子弧焊接机理和优化等离子弧焊接工艺参数的重要手段。以对小孔的处理方式作为分类依据,从未直接考虑小孔的PAW数理模型、假定小孔形状的PAW数理模型、计算追踪小孔边界的PAW数理模型、追踪小孔并直接考虑小孔作用的PAW数理模型四个方面综述了国内外等离子弧焊接过程数值模拟的研究进展。     

空气等离子弧切割机喷嘴孔径的数学模型

本文以等离子弧形成机理为基础，通过试验建立了空气等离子弧切割中非接触型喷嘴孔径的数学模型，从而为确定喷嘴孔径寻求到了一种简单实用的方法。     

低能、高效非转移弧等离子喷枪特性的研究

研究利用计算机数值模拟技术，采用有限容积方法，针对自制的低能耗，高效率内送粉等离子喷涂设备，对其喷枪内部和外部区域等离子体的速度场，温度场以及放电特性进行模拟计算。研究结果表明采用计算机数值技术能够较准确模拟等离子有关特性，为更加准确必优化喷涂工艺过程打下基础。     

等离子弧焊接过程数值模拟的现状及发展

以等离子弧焊接过程为对象，分别从焊接电弧和焊接熔池的角度，概括了近年来等离子弧焊接电弧及熔池数值模拟领域取得的一些进展，分析了现有数学模型中存在的问题，提出了今后的发展方向。     

硅钢片微束等离子弧焊接工艺

硅钢片是变压器铁芯的主要原材料,在变压器铁芯加工过程中,难免有部分原材料在尺寸上不能满足要求,只能做废品处理,造成大量浪费。本文论述了微束等离子弧焊接的特点,介绍了一种硅钢片微束等离子弧焊接工艺,并通过试验得出了常用硅钢片的合理焊接工艺参数。实践证明,硅钢片经过焊接以后,可以继续使用,为企业节约了原材料,降低了加工成本。     

等离子弧焊铜合金温度场数值模拟

采用有限元分析软件,对铜合金等离子弧焊接温度场进行了模拟研究并进行了等离子弧焊接试验.结果表明,用有限元数值模拟的方法得到的焊接温度场分布规律与实测结果基本一致.     

穿孔等离子弧焊接热场和流场的数值模拟

考虑熔池和小孔的耦合作用,建立了穿孔等离子弧焊接热过程的三维瞬态模型.采用焓孔隙度法处理了凝固熔化过程中相变潜热以及动量损耗问题.基于流体体积函数法（VOF）对小孔界面实施追踪.对等离子弧焊从小孔形成到穿孔的瞬态演变行为、熔池流场的动态变化过程进行了数值模拟.开展了穿孔等离子弧焊接试验,对数值模拟结果进行了试验验证.结...     

基于微束等离子弧的焊缝跟踪

进行了基于微束等离子弧的焊缝跟踪传感可行性研究。利用微束等离子弧发生器产生非转移等离子弧，测量喷嘴与工件之间的等离子焰流的等效电阻，试验发现，该等效电阻与喷嘴距工件的高度之间有明确的对应关系，配合适当的扫描装置，可实现焊缝位置检测功能。进行厂维弧电流、喷嘴结构、电极直径、离子气流量等参数对该等效电阻的影响试验，为这种传感方式在实际应用中的各参数选择，提供了试验依据。     

不同介质微束水蒸气等离子弧的切割性能

采用不同介质的水蒸气等离子弧进行了切割试验研究，试验研究表明，不同介质的水蒸气等离子弧具有不同的切割特点，乙醇或丙酮的加入，使水蒸气等离子弧切割性能得到明显的改善。     

微束等离子粉末熔覆金属零件直接快速成形研究

对微束等离子熔覆金属零件直接快速成形技术进行了初步研究.构建了该成形系统的软、硬件实施.利用该系统制造了一个由80层熔覆层堆积而成的简单空心筒状零件,其直径误差小于5%,高度和垂直度误差小于2%.对成形件的组织分析表明,成形件中部典型组织表现为短小枝晶,层与层结合处可看到明显的组织分界,结合处组织向等轴晶转变.熔覆率为132 g/h,粉末利用率为85%～90%.硬度测试表明,成形件硬度主要分布在200～260 HV,上部和底部硬度值略高于中部,硬度值为260～320 HV.     

高速电弧喷涂雾化过程的数值模拟

建立了高速电弧喷涂枪喷嘴结构气体流动的三维CFD模型,模拟了喷嘴的自由射流、以及气流喷向基体时的射流分布特征.在此基础上,计算了雾化熔滴在气体射流作用下的飞行轨迹,并通过对比实验测量了喷涂粒子的雾化性能.数值模拟结果显示,气体射流并非呈完全的轴对称分布,在丝材相交的平面和垂直于该平面的方向上,气流速度分布差别明显;在距基体约25 mm的射流中心附近位置,气体速度迅速下降,这为雾化熔滴的高速沉积提供了条件.另外,雾化粒子的数值模拟与实验结果相一致,都呈现出了中间高边缘低的速度分布特征.     

喷嘴下游形状对冷喷涂粒子加速行为影响的数值模拟研究

目的 冷喷涂过程中喷嘴内流道关键尺寸是影响粒子加速的重要因素。虽然喷嘴下游长度与扩张比是喷嘴的2个最重要参量,但目前对喷嘴优化设计的研究仍有深入空间,比如喷嘴下游形状。方法 本文利用计算流体动力学的软件ANSYS/Fluent进行数值模拟研究,在与传统锥形下游相比较后,设计了钟形下游与喇叭形下游喷嘴。同时研究了喷嘴下游形状对气流与粒子加速行为的影响。结果 对于钟形下游喷嘴,其气流速度在过喉部后迅速增加到较高数值,随后变化缓慢;对于喇叭形下游喷嘴,其气流速度在过喉部后先增加缓慢,直至截面积开始快速增加时,气流速度迅速增加;喷嘴下游形状对粒子撞击基板时的速度有一定影响,且随着喷嘴下游长度和粉末粒度的变化而改变。对于Cu粉,当为下游100 mm短喷嘴时,锥形下游喷嘴对10~20 μm的粒子加速效果最好。当粉末在20 μm以上时,喇叭形下游喷嘴的加速效果最好。对于下游220 mm长喷嘴,钟形下游喷嘴对10~30 μm的粒子加速效果最好。当粉末在30 μm以上时,锥形下游喷嘴的加速效果最好。对于Al粉,当为下游220 mm长喷嘴时,钟形下游喷嘴对10~50 μm的粒子加速效果最好,喇叭形下游喷嘴加速效果最差。结论 冷喷涂喷嘴下游形状对气体与粒子加速有显著的影响。     

连铸中间包水口堵塞的数值模拟

采用数值模拟方法研究了水口内钢水流场形态及各种因素对水口沉积速率的影响．模拟结果表明：滑板附近处以及水口底部的沉积比其它地方更为明显;吹氩量对水口内的压力存在较大的影响,压力在滑动水口处存在突降;滑动水口开度为66．45％时,浇铸速度为1．2m／min的情况下,要防止吸气,最小吹氩量必须大于10L／min．Al2O3的沉积速率与其浓度成线性增加关系;随着浇铸速度的提高,沉积速率也逐步增大．在吹氩量合适的范围内,吹氩能够降低沉积速率．对于同一拉速,5和30L／min的吹氩量对降低沉积速率的效果相近．     

真空自耗电弧熔炼中电磁搅拌的数值模拟

利用ANSYS软件对真空白耗电弧熔炼的电磁搅拌过程进行三维模拟计算,分析重熔电流、磁场和洛伦兹力的分布情况,讨论了搅拌线圈对磁场和搅拌力的影响.结果表明:重熔电流从坩埚擘经熔池表面流回电极,铸锭和坩埚底部几乎没有电流;重熔电流产生环绕对称轴的磁场,磁场强度从电极中心到坩埚外壁呈先增大后减小的趋势;搅拌线圈产生平行于对称轴的磁场,其磁感应强度在铸锭部分呈均匀分布;施加搅拌线圈产生了使熔池发生旋转的洛伦兹力.     

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。     

固定电弧等离子弧焊接热传导的数值计算

针对固定电弧等离子弧焊接过程建立了二维稳态热传导模型 ,在模型中考虑了工件表面与周围环境换热及辐射散热对整个焊接热过程的影响 ,并且将焊接电流在流经工件时产生的焦耳热作为热能方程的源项进行计算。针对所建立的模型 ,采用大型商业软件PHOENICS(Parabolichyperbolicorellipticnumericalintegrationcodeseries)对工件中的温度场以及电流密度的分布进行了计算。采用该软件对焊接热过程进行数值模拟 ,可以很方便地对求解变量和边界条件进行操作 ,显著提高了效率。比较结果显示 ,计算结果与实际测量结果吻合良好     

空气射流喷嘴结构优化与破拱试验研究

为快速有效冲击破坏料仓出口上方形成的料拱,设计出一种能形成高速空气射流的收缩-扩张喷嘴。为探究喷嘴结构参数对空气射流速度的影响,采用正交试验与CFD数值模拟相结合的方法,优选出收缩段锥度60°、喉部直径2 mm、入口直径12 mm的喷嘴,并对其进行射流速度测试,测试结果与数值模拟结果的平均相对误差为4.8%。最后通过实验验证了空气射流冲击流化结拱粉体的有效性和快速性,并利用Fluent分析了射流冲击渗透粉体的区域,模拟结果与实验结果一致,揭示了空气射流与粉体颗粒相互作用的过程机制,为料仓破拱时合理布置射流喷嘴提供理论指导。     

TC4薄壁件氩弧焊焊接残余应力及变形的数值模拟

基于SYSWELD专业焊接仿真软件,利用瞬态法对航空发动机TC4大型薄壁、多焊缝零件氩弧焊过程进行了数值模拟,分析了焊接线能量、夹具约束状态、焊接顺序3个因素对焊接温度场、焊接变形、残余应力的影响。结果表明：焊接变形随着线能量的增加呈指数增长;适宜的氩弧焊焊接线能量为310 J/mm;使用焊接工装约束可以有效减少焊接变形,但会导致焊接残余应力变大且残余应力分布区域更大;采用分散对称焊接的顺序焊接多焊缝零件可以降低零件整体变形。     

水射流切割喷嘴结构参数数值模拟优化

应用FLUENT模拟软件对影响喷嘴射流切割特性的喷嘴圆锥段收缩角、圆柱段出口直径及长径比进行了数值模拟研究。结果表明：出口直径为2 mm、长径比为2、收缩角为10°的喷嘴轴向速度和射流冲击能量最大,切割能力最好;射流轴向速度在喷嘴圆锥收缩段急剧增加,在圆柱段先增加后减小;射流冲击切割能量的最大值不是分布在冲击面上喷嘴对应的轴心处,而是在其半径方向的某一圆周上。