为了改善露天矿边坡钻机穿孔作业粉尘质量浓度超标的现状,依据气固两相流动及梯度输送理论,对粉尘在风流中运动、扩散及沉降过程进行分析,建立粉尘在空气中的运动、扩散及沉降方程.以某铁矿S03#采场为例,运用计算流体力学的Fluent软件对边坡钻机粉尘质量浓度分布进行数值模拟,并与现场实测数据对比分析,模拟结果与实测数据基本吻合.研究结果表明:采场内粉尘质量浓度沿测点线方向先急剧上升,达到最大值后迅速下降至一个较小值,后逐步缓慢下降;穿孔开始后,粉尘质量浓度随时间推移逐步升高,至一定值时保持恒定.当采场风速为3.5 m·s-1、供气压力为1 MPa、钻孔深度为12 m及钻具转速为84 r·min-1时,粉尘质量浓度较低

在Gurson损伤模型的基础上，采用有限元数值模拟与温热冲压实验相结合的方法，对镁合金板材温热冲压成形过程中的材料损伤过程进行了预测.考虑了板材的塑性各向异性行为，通过用户自定义材料子程序VUMAT将损伤模型嵌入到有限元软件ABAQUS/Explicit中.采用单轴拉伸试验数据与有限元数值模拟结果进行迭代，确定了Gurson模型所需要的材料参数.使用ABAQUS模拟得到了镁合金板材温热冲压过程中微孔洞的演变及分布规律.通过扫描电子显微镜，对不同温度下的AZ31镁合金板材由孔洞增长和聚合引起的内部损伤演化进行了观察分析.研究结果表明，板材中微孔洞的分布与实验数据相吻合，说明本文所提出的方法可以应用于金属板材温热冲压成形性能预测

建立了环缝式电磁搅拌法制备半固态金属浆料系统电磁场的计算模型,采用商用ANSYS软件对制浆系统内电磁场分布进行了数值模拟,分析了电流、频率、坩埚材质、冷却器材质和环缝宽度对磁感应强度的影响规律,并进行了相应的实验验证.研究结果表明:电磁场模拟结果与实验结果具有较好地一致性,验证了计算模型与软件算法的可行性;系统电磁力主要分布于环缝内,提高了对合金熔体的搅拌强度;在相同的环缝宽度下,磁感应强度随频率的增大而依次减小,随电流的增大而依次增大;同时选用不锈钢坩埚与石墨冷却器可以使环缝内铝合金熔体的磁感应强度获得最大;相同电流和频率条件下,磁感应强度随着环缝宽度减小而逐渐增大;相同搅拌功率条件下,环缝式电磁搅拌法可以获得更加细小均匀的半固态组织,平均晶粒尺寸较普通电磁搅拌法减小31%

利用移动边界法得到22CrMoH连铸坯凝固过程中的温度场,在此基础上采用元胞自动机——有限元(CAFE)法对22CrMoH齿轮钢连铸坯的微观组织进行数值模拟,模拟结果与实际样品微观组织形貌基本吻合;探讨了Cr、Mo、Si和Mn等合金元素含量对铸坯微观组织的影响趋势.结果表明,在该钢号规定的范围内,适当提高Si、Mn元素含量能够提高等轴晶比例,使晶粒数目增加,晶粒平均半径减小;Mo含量的提高能够明显增加形核数量;适当减少Cr含量有助于提高等轴晶的比例,但对晶粒数目和尺寸影响较小.对22CrMoH钢中合金元素进行优化调整结果显示,连铸坯凝固组织得到了明显改善,等轴晶的比例提高近1倍,晶粒数目提高了19.96%,晶粒平均半径减小9.20%

为解决综采割煤粉尘质量浓度高的问题，获取粉尘控制的合理参数，改善作业环境，以邢东矿2225工作面为研究背景，依据气固两相流理论，运用Fluent软件对综采工作面割煤粉尘运动规律进行数值模拟，并与现场实测的粉尘质量浓度分布情况进行对比分析，模拟结果与实际数据基本一致.研究结果表明：工作面风速、采煤机滚筒转速、溜子速度以及壁面条件是影响综采工作面粉尘质量浓度分布的几个重要因素.当工作面平均风速在1.4m·s-1，滚筒转速不超过2.5rad·s-1，溜子速度不超过1.5m·s-1，防降尘效果最佳.同时洒水保持煤壁湿润也起到一定的捕尘作用

针对基于流态化技术利用硅粉直接氮化合成氮化硅粉的新工艺,建立了悬浮床内热过程的二维数学模型,并借助CFD商业软件FLUENT对悬浮床内热过程进行了数值模拟,分析了氮气速度、粉气比和氮化温度等因素对温度场和硅转化率的影响.结果表明,模拟计算值与实验值误差小于5%,该模型可以用来预测悬浮床内的热过程.在本文条件下,当以平均粒径2.7μm的硅粉为原料、氮化温度为1 380℃、氮化时间为54.5 s时,硅的转化率为22.5%.模型预测表明,如果将氮化温度升至1 450℃、氮化时间延长至7.1 min,那么硅转化率可达98.6%,氮化硅纯度达98%以上

超低碳钢常用于生产汽车面板等表面质量要求较高的产品.连铸坯皮下的钩状坯壳很容易捕集夹杂物导致冷轧钢板表面出现翘皮、亮/暗线等缺陷,对产品质量具有严重危害.采用数值模拟分析了钩状坯壳的形成和演变过程.将计算的初生坯壳形状制作成物理模型,模拟了夹杂物在凝固前沿被捕集的过程,并对凝固钩区域不同位置的夹杂物的受力特征进行了分析.结果表明,凝固钩在弯月面中形成以后,不会直接湮没进坯壳内,而是要经历熔化、变粗、生长、湮没等逐步演变的过程.数值模型预测拉速1.3 m·min-1条件下最终存留在坯壳中的凝固钩深度约为2.5 mm,这与实际观察到的钩状坯壳的尺寸基本一致.模拟得到的钩状坯壳形貌与铸坯表层和漏钢坯壳的金相特征较为接近.夹杂物最容易在凝固钩下表面被捕集,不容易在凝固钩上表面被捕集,特别是对尺寸相对较大的夹杂物.但是溢流发生时,靠近弯月面处的夹杂物可能随着钢流进入到初生凝固钩上部而被快速冷却的钢液包裹.两道凝固钩之间的坯壳由于其凝固前沿处于垂直分布,小于100 μm夹杂物可能被捕集而大尺寸夹杂物不易被捕集

建立了溶质原子在晶界的平衡偏聚、非平衡偏聚、晶界偏聚溶质向沉淀析出转化以及冷却速度等因素的晶界偏聚物理模型和数学模型.模型考虑了晶界及晶界附近扩展畸变区对溶质的吸附作用和吸附能力.对含硼0.0010%的Fe-40%Ni-B合金体系从1150℃连续冷却到640℃的过程中硼的晶界偏聚状态进行了模拟计算.计算表明,晶界区域硼富集因子在降温初期增加较快,随后增幅变缓,模拟数据显示过程中有晶界区域硼原子向晶内的反向扩散;当晶界上偏聚的硼转化为析出物时,晶界区域富集因子的增加再次变快.模拟计算结果与已发表的实验结果吻合较好

采用热辐射修正,模拟了喷射沉积Si-Al合金的凝固过程,研究了熔滴的速度、热交换作用系数、温度、熔滴冷却速度及固相分数与沉积距离的关系,讨论了辐射相修正前后熔滴的温度和固相分数的变化以及雾化压力和沉积距离对固相分数的影响

针对薄板坯连铸结晶器中钢液的紊流流动特征,利用商业软件CFX4.2,建立了一个三维有限差分模型,计算这一限定空间射流的紊流时均场,并采用均相流模型,模拟了结晶器内钢液液面形状及速度场.通过计算,分析了浸入式水口形状、拉速等工艺参数对薄板坯连铸结晶器流场的影响,同时,研究了结晶器出口处速度分布对结晶器内钢液流动的影响