PEM水电解池反应特性参数的三维模型数值模拟

通过耦合电化学和传质物理场,建立了稳态、单相、三维质子交换膜(PEM)水电解池模型.讨论了不同形式的流场(平行、单通道蛇形、多通道蛇形和交指形流场)对电流密度分布、氧气浓度分布以及压力分布的影响,从而影响对水电解池的性能,并分析了在平行流场中化学计量数对水电解池性能的影响.结果表明,在相同的工况下,交指形流场的性能最差,平行流场的性能最好.同时,增大化学计量数可以明显提高质子交换膜水电解池的性能.     

电喷发动机配油转阀的设计及其流场分析北大核心

针对电子喷油器控制难度和精度高的特点,为进一步提高喷油精度,提出一种新型高压共轨喷油器配油转阀,并对阀口流场特性进行数值模拟。介绍转阀结构和工作原理,基于JE4D25A型柴油发动机工作参数,通过理论计算得到阀口关键尺寸,建立阀道流体域物理模型,在Fluent软件下对阀芯转角分别为11.5°、23°和34.5°位置流域模型进行仿真分析,得到流体在阀口处的流动特性。经分析,在怠速和额定转速下,单次配油量分别为0.059 mL和0.078 mL,额定转速下的输出流量比理论计算多6.8%,为后续阀口尺寸优化提供了参考。     

南钢宽厚板坯连铸中间罐流场优化研究

建立了模拟宽厚板坯连铸中间罐的水模型和数学模型,通过水模和数模RTD曲线研究了不同的单墙双坝控流装置及抑湍器与单墙双坝组合控流装置对中间罐内流体流动特性的影响.结果表明,抑湍器与单墙双坝组合控流装置比单墙双坝控流效果好,但以NaCl溶液为示踪剂进行控流效果的模拟实验时可能会存在一定的误差.通过与数模对比,分析了其原因,提出了优化方案.     

吹入气体对连铸结晶器流体流动的影响

用数学物理模型的方法研究从水口上部吹氩管吹入不同量气体的结晶器流场的变化。对１∶１水模型的流场进行了照相，照片显示的流场与计算所得流场基本吻合。     

水口结瘤对板坯连铸结晶器钢水行为影响的数值模拟

以230 mm×1 600 mm板坯连铸机结晶器为研究对象,采用CFD数值模拟的计算方法,建立了VOF模型,研究了连铸水口结瘤对钢渣界面波动与钢液流动行为的影响。研究结果表明,当水口无结瘤时,结晶器内流场为典型的双环流形貌。当水口有结瘤时,结晶器内水口两侧会出现严重的非对称流,结瘤侧流股范围小,非结瘤侧流股范围大。水口不结瘤一侧动能增大导致结晶器下涡心位置下降,会使钢液冲击深度增大;水口结瘤一侧水口因涡心位置较高,加剧了弯月面处的波动和钢渣表面的波动紊乱。结瘤情况下的钢液波动较大,最大波动差为4.03 mm;不结瘤情况下钢液波动较平稳,最大波动差为1.4 mm。     

铝液充型过程水模拟计算机可视化技术

采用可视观察方法研究了铝液充型过程的二维流动状态,并与水模拟实验进行了对比分析,通过调整水粘度来保证水模拟过程与铝液充型过程的相似性.以PIV技术为基础,运用数字视频处理中的运动补偿技术,选用NCCF准则和三步搜索法对低压铸造浇注系统水模拟充型过程的内部二维流场进行了计算和分析;运用边缘检测及提取技术,选用Roberts边缘检测算子对低压铸造浇注系统水模拟充型过程的二维表面流场进行了计算和分析,实现了水模拟过程的量化分析.     

在线布流调节影响铸嘴型腔熔体流场和温度场的研究

建立了在线布流调节时铸嘴型腔熔体非定常流动和传热数学模型，应用数值方法仿真分析了入口速度斜坡变化时铸嘴型腔流场、温度场、压力场的动态演化过程。结果表明，对型腔进行在线布流调节来改善铸嘴型腔流场、温度场是可行的。     

脉冲电化学光整加工的流场及间隙特性

通过系统的试验研究，分析了工作液流场分布、流量、加工间隙等工艺参数对加工质量的影响。研究结果表明：合理控制加工间隙和工作液流场分布，对保证加工表面的质量极为重要；在优选的工艺参数下，可快速获得优质表面。     

反向凝固母带拉速对结晶器流场影响的数值模拟

在连续统一模型的基础上建立了描述反向凝固结晶器中的流动与传热的数学模型。利用有限差分方法，计算出了反向凝固结晶器中母带厚度的变化规律，随着母带在钢液中停留时间的增加，母带厚度初期迅速增长，中期平衡相持，后期快速回熔；并进一步研究了反向凝固母带拉速对结晶器中流场的影响情况，拉速较小时，紧贴母带的钢液随母带-同运动，对整个流场的影响不大，当拉速较大或拉速变化较大时，部分甚至整个流场都发生了变化。计算结果表明采用数值模拟求解结果与试验数据是吻合的，证明假设合理，模型正确。     

不同进电方式与槽膛内形的铝电解槽内流场的数值模拟

采用k-ε双方程模型封闭的Navier-stokes方程描述铝电解槽内熔体的湍流流动。对于200kA、160kA与80kA三种不同进电方式的铝电解槽以及具有不同槽膛内形的160kA槽，在磁场、热场解析的基础上，计算出相应工况下动量方程中的源项，即洛仑兹力，并对稳定状态下熔体的三维流场进行了数值计算。计算结果表明，在模拟工况条件下，铝液流动在200kA槽内呈现出四个旋涡，在160kA与80kA槽内呈现出两个旋涡；不同的进电方式与槽膛内形对熔体的运动方式均有显著影响。