基于铀的激光氮化机理研究和数值模拟

针对工件铀的表面激光氮化工艺,考虑铀的固-液相变过程中各物理参数随温度的变化,结合计算流体软件FLUENT中流体体积函数(VOF)模型计算气-液相界面处的降膜解吸传质过程。进行了铀的瞬态激光氮化传热传质耦合数值仿真,仿真分析研究了不同工艺参数下瞬态温度场和流场的分布,同时获得渗氮量在铀表面和深度上的分布。分析结果表明,因激光局部加热引起的表面张力梯度导致的Marangoni对流对铀表面氮化过程中的传热和传质有很大的影响。其中渗氮量在不同工艺参数下的数值结果与试验结果相吻合,验证了数值模型的可行性,为激光氮化的理论分析和工艺指导提供了理论和方法。     

Savonius风力机横纵向重叠比对功率因数的影响

为研究叶片重叠比对Savonius风力机功率性能的影响,提出横向重叠比与纵向重叠比2个结构参数。建立二维有限元分析模型,应用FLUENT进行非定常数值模拟,基于RNG k ε湍流模型,采用滑移网格模拟风力机转动,得到不同横向重叠比和纵向重叠比时的平均功率因数。结果表明：随着横向重叠比和纵向重叠比的增加,风力机的平均功率因数均先增大后减小;横向重叠比的最优值为0.10,纵向重叠比的最优值为－0.05,对应的平均功率因数为0.251 5。     

Savonius风力机叶片弧度的数值模拟研究

为研究Savonius风力机的叶片弧度对其功率性能的影响,建立Savonius风力机的二维有限元分析模型,应用FLUENT进行数值模拟计算。计算基于RNG k-ε湍流模型,采用滑移网格技术实现风力机的转动。研究了叶片弧度从(140～180)°范围的风力机在不同尖速比下的平均力矩系数与平均功率系数,通过比较最大平均功率系数来确定叶片弧度的最优值。数值模拟的结果表明:叶片弧度越小,Savonius风力机受到的阻力矩越大,其平均力矩系数和平均功率系数就越低,即功率性能越差;叶片弧度在180°时,Savonius风力机功率性能最优。