铝熔体吹气发泡过程的水模拟研究

通过水模拟实验描述了气泡在铝熔体中的形成过程,结合铝熔体发泡实验,研究了不同工艺参数对浸没孔中气泡形成尺寸的影响.研究结果表明,气泡在膨胀过程中为椭球体.当出气管的最大往复平动线速度由0变为366 mm/s时,水溶液表面气泡尺寸从3.4减小至2.6 mm,泡沫铝的胞直径由10.4减至3.0mm.水模拟实验结果表明,随着...     

泡沫铝发泡过程的模拟研究

采用数值模拟描述气泡在铝熔体中的形成过程,并结合水模拟和铝熔体发泡实验,研究了不同空气参数及聚乙烯醇水溶液物性对浸没孔中气泡形成尺寸的影响.研究结果表明,当单个出气孔的入射空气流量(0.156~0.468 L/m in)与出气孔直径(0.2~0.3 mm)增大时,气泡尺寸从2.41 mm增大到3.2 mm;当出气头的锥角(0°~45°)和熔体黏度(3.57~10.25 mPa.s)增大时,气泡尺寸从2.38 mm减小到3.29 mm.另外,随着气泡长大,出气口处气液界面的接触角逐渐减小;出气头锥角越大,生成的气泡脱离时间越早.数值模拟获得的气泡尺寸与水模拟和铝熔体发泡实验得到的结果基本一致.     

泡沫铝发泡过程的模拟研究

采用数值模拟描述气泡在铝熔体中的形成过程,并结合水模拟和铝熔体发泡实验,研究了不同空气参数及聚乙烯醇水溶液物性对浸没孔中气泡形成尺寸的影响.研究结果表明,当单个出气孔的入射空气流量(0.156～0.468 L/min)与出气孔直径(0.2～0.3 mm)增大时,气泡尺寸从2.41 mm增大到3.2 mm;当出气头的锥角(0°～45°)和熔体黏度(3.57～10.25 mPa·s)增大时,气泡尺寸从2.38 mm减小到3.29 mm.另外,随着气泡长大,出气口处气液界面的接触角逐渐减小;出气头锥角越大,生成的气泡脱离时间越早.数值模拟获得的气泡尺寸与水模拟和铝熔体发泡实验得到的结果基本一致.     

静态条件下闭孔泡沫铝气泡形成过程模拟研究

以静态条件下闭孔泡沫铝的空气发泡过程为研究对象,在聚乙烯醇水溶液中进行模拟研究.通过改变入射压缩空气的流量、压力,液体的粘度,出气孔的直径、数量、出气孔表面距液体表面的距离等实验条件,建立静态条件下液体表面气泡直径的预测模型,以便对铝熔体的泡沫特性和闭孔泡沫铝的胞直径进行科学有效的控制.在静态水模拟实验条件下获得了液体表面气泡直径预测模型.当入射空气的压强、气流量,液面高度,出气孔直径增大时,气泡直径随之增大;当出气孔数量,液体粘度增大时,气泡直径减小,表面张力对气泡直径的影响可以忽略不计;静态条件下液体表面气泡直径的预测值和实验测量值符合得较好,相对误差分布在-5.04%～6.32%之间.     

静态条件下闭孔泡沫铝气泡形成过程模拟研究

以静态条件下闭孔泡沫铝的空气发泡过程为研究对象,在聚乙烯醇水溶液中进行模拟研究.通过改变入射压缩空气的流量、压力,液体的粘度,出气孔的直径、数量、出气孔表面距液体表面的距离等实验条件,建立静态条件下液体表面气泡直径的预测模型,以便对铝熔体的泡沫特性和闭孔泡沫铝的胞直径进行科学有效的控制.在静态水模拟实验条件下获得了液体表面气泡直径预测模型.当入射空气的压强、气流量,液面高度,出气孔直径增大时,气泡直径随之增大;当出气孔数量,液体粘度增大时,气泡直径减小,表面张力对气泡直径的影响可以忽略不计;静态条件下液体表面气泡直径的预测值和实验测量值符合得较好,相对误差分布在-5.04%~6.32%之间.     

发泡工艺参数对铝熔体泡沫生成量的影响

利用空气发泡法研究发泡温度、入射气体压力和流量以及吹气头往复运动频率对铝熔体泡沫生成量和熔体表面气泡尺寸的影响,分析了气泡尺寸对其内部气体压强和发泡工艺参数对铝熔体泡沫生成量的影响.研究结果表明,铝熔体泡沫生成量随射入空气P1V1值的增大而增加.当P1V1从5.7 MPa·cm3/min增加到7.2 MPa·cm3/min,铝熔体表面的气泡半径尺寸由6.93 mm增加到7.46 mm,铝熔体泡沫的生成率从3 210 cm3/min增加到4400 cm3/min.当入射气体P1V1为5.67 MPa·cm3/min时,发泡温度由620℃升高到640℃,气泡半径由3.57 mm增大到3.66 mm,泡沫生成量由288 g增大到2 978 cm3/min.     

发泡工艺参数对铝熔体泡沫生成量的影响

利用空气发泡法研究发泡温度、入射气体压力和流量以及吹气头往复运动频率对铝熔体泡沫生成量和熔体表面气泡尺寸的影响,分析了气泡尺寸对其内部气体压强和发泡工艺参数对铝熔体泡沫生成量的影响．研究结果表明,铝熔体泡沫生成量随射入空气P1V1值的增大而增加．当P1V1从5．7MPa·cm^3／min增加到7．2MPa·cm^3／min,铝熔体表面的气泡半径尺寸由6．93mm增加到7．46mm,铝熔体泡沫的生成率从3210cm^3／min增加到4400cm^3／min．当入射气体P1V1为5．67MPa·cm^3／min时,发泡温度由620℃升高到640℃,气泡半径由3．57mm增大到3,66min,泡沫生成量由288g增大到2978cm^3／min．     

闭孔泡沫铝与铝及铝合金覆板的冶金结合

利用直接冶金结合方法,研究了铝及铝合金覆板的厚度及复合温度与时间对闭孔泡沫铝夹心三明治与覆板结合层厚度的影响.利用金相显微镜观察了泡沫铝夹心与覆板结合界面的微观组织,并测量了结合界面的扩散层厚度和显微硬度.研究结果表明,铝熔体与纯铝和铝合金覆板复合温度越高,复合时间越长,他们之间的扩散层厚度越大;当纯铝板的预热温度为400~450℃,复合速度为53.9~74.4 mm/min时,泡沫铝夹芯与纯铝板形成良好冶金结合,复合界面的互扩散层厚度为39~44μm;当铝合金覆板的预热温度为240℃,复合速度为58.3 mm/min时,制备铝合金覆板泡沫铝三明治所需的铝合金板最小厚度应为7.9 mm.     

泡沫铝压缩试验及等效仿真模型研究

为了研究泡沫铝结构在直升机耐坠性设计中的应用效果,本文基于万能材料试验机和霍普金森压杆分别对两种相对密度的闭孔泡沫铝在准静态（0.001/s）和高应变率下（500/s、1 000/s）的力学性能进行了测试;然后,建立了可反映应变率效应的泡沫铝等效有限元模型;最后,将泡沫铝等效模型应用于直升机驾驶舱耐坠性的仿真中,分析了置入不同密度泡沫铝等效模型后直升机受到的冲击和变形情况.结果表明：泡沫铝的平台应力以及质量比吸能随相对密度、应变率的增加而增加,但密实化应变则相反;泡沫铝等效有限元模型与实验结果曲线保持一致,模型准确性较高;此外,通过置入两种密度的泡沫铝材料,驾驶舱地板的最大变形量分别减少了28%和73%,机身部件的承载压力平均减少了28%和42%,高密度泡沫铝承载能力更强,效果更好.     

弹簧钢脱碳层深度的无损检测

对脱碳层深度和弹簧钢件热处理前后尺寸变化关系进行了研究,利用所得关系提出一种对弹簧钢脱碳层深度进行无损检测的方法,从微观组织变化角度进行了理论研究,并通过弹簧钢试样的热处理实验进行了验证.结果表明：脱碳层深度和弹簧钢件热处理前后尺寸存在关系,脱碳层深度从0.1 mm增加到0.4 mm的过程中,弹簧钢试样直径增加了0.0545 mm.因此,由弹簧钢直径变化的数值能够间接地检测弹簧钢脱碳层深度,并运用该方法对60Si2MnA弹簧钢脱碳层深度进行无损检测.     

燃烧室形状对大功率机车柴油机工作性能的影响

针对大功率铁路机车柴油机的工作过程进行仿真计算,仿真计算得到的数据与实际试验数据相符合,将整个缸内工作过程按放热率规律分为三个阶段并分别进行研究分析.设计两种不同的燃烧室方案与原机型进行比较,讨论燃烧室喉口直径和燃烧室深度对于柴油机放热量、污染物排放量和缸内微观流场的影响.对比结果显示,当喉口直径为198 mm、燃烧室深度18.16 mm时,碳烟排放量和氮氧化物排量比喉口直径为188 mm、深度20 mm时分别下降了84.2％和43.4％;当喉口直径增加到208 mm时,缸内温度整体有所升高,氮氧化物排放量有所下降但是碳烟排放量增大.     

三维气泡运动的数值模拟

文章基于VOF模型,借助FLUENT软件,对单个三维气泡在近自由面运动进行了数值模拟。采用了VOF的PLIC界面重构方法,追踪气泡运动过程中气泡表面的变化。监测了气泡上升速度变化以及气泡运动对自由液面的影响。通过对直径不同的气泡数值模拟,得出了气泡运动的一些基本规律。本文数值模拟结果与实验值对比分析,三维数值模拟数据与试验结果吻合较好。     

水中气泡运动规律的研究

通过对水下气泡的受力分析,建立气泡在水中运动的微分方程,通过数值方法进行简化求解,得出用水深表示速度的ω(h)解析关系式,用以描述气泡运动包括加速段的整个过程.气泡急剧加速上升阶段很短,与直径有关;上升的最终速度与气泡的直径有关,与水深无关;接近恒速阶段的起始速度与水深有密切关系.     

舰船尾流气泡运动特性研究

建立了气泡在舰船尾流中浮升运动与径向运动的理论模型,针对不同半径、不同气体成分的气泡进行了数值模拟.计算结果表明:泡内气体成分对于半径较大的气泡无明显影响,而对于半径小于50μm的气泡则会产生显著的变化,甚至可能影响气泡变化的趋势;半径小于100μm的微小气泡能在尾流中长时间地存在,且随着气泡半径的减小,气泡在尾流中的存在时间呈指数规律增长,这一结论与实验结果具有较好的一致性.     

金属再结晶组织模拟及实验对比研究

金属再结晶过程计算机组织模拟,可以仿真实验中观测不到的组织演变细节,得到定量的特征参数,预报退火后的材料性能,指导热处理工艺设计。构建一个新的静态再结晶MC Potts模拟模型,并以1060铝合金为研究对象,进行再结晶模拟与实验对比研究。结果表明,1060铝合金表现出明显的再结晶特征,得到了近似等轴晶组织;新模型模拟的再结晶形核位置、组织形貌与实验结果一致,组织演变过程也与实验结果基本一致,但模拟的再结晶等轴晶与实验近似等轴晶不完全一致,模拟的再结晶速度也低于实验结果。     

Monte carlo model in metal recrystallization simulation

Some new advices are proposed for Monte Carlo model of recrystallization annealing simulation, including an additional recovery process, a new stored energy distribution, a more advanced nucleation model and a conversion probability of site orientation. Then a Monte Carlo model is established absorbing the above improvements, and used to isothermal annealing simulation of 1060 pure aluminum cold-rolled sheet. For contrast, a recrystallization annealing experiment of 1060 pure aluminum is carried out at the same time. The results show that the 1060 aluminum alloy in the annealing experiment produces obvious recrystallization, and the grain morphology of recrystallization is similar to isometric. The new model can effectively simulate the nonhomogeneous nucleation process and the microstructure evolution of 1060 industrial pure aluminum in annealing, and the simulated recrystallization kinetics curve is similar to the theoretical curve. The Avrami exponent coincides with the experimental result but is lower than the theoretical value of 2. As the Monte Carlo model does not consider the preferential growth orientation, some simulated results are not completely consistent with that from experiments.     

低速下不同入口位置塔式曝气池气液两相数值模拟

为了研究不同入口下塔式曝气池气液两相流动规律,采用欧拉双流体模型耦合群体平衡模型（PBM,population balance model）,在对计算域网格及气相分布与实验验证的基础上,研究了四种距离曝气池底部中心不同位置处的入口对曝气池内气液两相流动的影响,探讨了气含率、气泡数密度、液相水平速度等流体动力学性质,以期为塔式曝气池设计提供指导和依据.研究结果表明:欧拉双流体模型耦合PBM的模拟结果优于单一气泡尺寸的欧拉双流体模型;曝气池内气含率、气相分布、旋涡强度、液相水平速度均受入口位置影响;当入口位置逐渐远离曝气池中心时,气相分布逐渐呈之字形,旋涡强度增大,气含率及气泡羽流周期则先增大后减小;入口位置对气泡数密度无明显影响,气泡数密度在气泡直径5.95 mm下分布最多.