将爆破损伤视为爆破应力波和爆生气体压力共同作用的结果,分别考虑不同的地应力条件(侧压力系数0.5、1和2,竖直方向地应力5 MPa和10 MPa)和节理角度(30°、45°、60°和90°),开展含节理岩体双孔爆破过程的数值模拟,研究爆生裂纹萌生—扩展—贯通过程的演化规律.无节理时,初始应力场对爆生裂纹的扩展具有一定的导向作用,裂纹扩展主方向趋于最大地应力方向.节理对裂纹的扩展方向具有一定的影响,节理角度为30°时,爆生裂纹与节理面连通,形成典型的‘之’字形断裂.节理对裂纹萌生和扩展具有明显的促进作用,有利于孔壁上下侧裂纹沿竖直方向的扩展

外掠百叶板流动在工程中十分常见,由其引发的流场自持振荡现象能够导致流场压力持续波动,使周围结构承受持续作用的周期载荷,造成结构疲劳安全隐患.采用数值模拟方法,针对外掠百叶板流场自持振荡问题进行研究.计算结果表明:低马赫数条件下,外掠百叶板流场中产生的自持振荡现象属于纯流体动力学问题,其形成原因为流场剪切层振荡所引发的大尺度涡团的形成与迁移.同时,随之产生的压力振荡具有持续性及周期性.自持振荡频率是空间均匀的,而幅值在主流方向上呈先急剧增大后稳定,最后小幅减小的趋势.随着百叶板内侧的空腔体积不断增大,振荡频率变化较小,振荡幅值逐渐增大并在空腔体积达到一定值后保持稳定

采用经典弹性力学方法建立了金属层合板翘曲解析计算力学模型，获得了厚度方向不均匀延伸与板形翘曲之间的定量关系；并分别建立了在线和离线两种状态下金属层合板翘曲变形的有限元数值模拟模型，对解析计算力学模型进行了验证；在此基础上，揭示了金属层合板产生板形翘曲缺陷的力学根源以及各因素对金属层合板板形翘曲缺陷演变的影响规律，同时对比分析了双层和三层结构层合板与均质板的翘曲变形差异以及铜/碳钢层合板与不锈钢/碳钢层合板二者之间的翘曲变形差异。研究表明，金属层合板翘曲高度与延伸差、厚度比呈正比关系，与厚度呈反比关系，且基层与覆层的切变模量相差越大，厚度比对金属层合板翘曲变形的影响越大。基于数值模型，模拟研究了层合板在理想均匀分布的初始温度下，历经去应力退火过程时，其板形翘曲的变形行为及规律，并与均质板进行比较。最后，在工业生产现场取样已翘曲层合板，通过测量其弯曲变形量进而反求其初始延伸差，验证了解析计算力学模型的准确性

高碳钢连铸生产技术工艺优化是当前连铸技术研究的主要内容之一。针对国内某钢厂SWRH82B高碳钢生产过程中出现碳偏析、网状渗碳体组织缺陷的问题，采用数值模拟与实验相结合的方法，利用Fluent软件建立了八机八流连铸机凝固传热模型，数值模拟计算凝固传热特征；研究了八机八流连铸机在不同浇注速度、过热度和末端电磁搅拌参数条件下对SWRH82B高碳钢铸坯碳偏析和夹杂物的影响；分析了SWRH82B高碳钢连铸过程中的主要要素与组织性能之间的关系。研究结果表明：铸坯中心碳偏析是网状渗碳体主要诱导因素，通过调整过热度和浇注速度有利于促进钢液成分的均匀化，降低夹杂物含量；当过热度降低至25 ℃，浇注速度提高至2 m·min?1，铸坯中心平均碳偏析指数由1.17降低为1.11，索氏体化率达到89%，网状渗碳体级别由四级下降到一级，基本消除C类夹杂物；通过设置末端电磁搅拌参数为电流370 A、频率7 Hz时，碳偏析指数最低值下降到1.04。通过优化连铸生产工艺参数，解决了企业SWRH82B高碳钢生产过程中的缺陷，为高碳钢的高质量生产提供理论与实践支撑

在Euler-Lagrange框架下，基于应用分形理论对凝聚态Al2O3夹杂物形貌结构进行定量分析的基础上，数值模拟研究了连铸中间包钢液中不同形貌凝聚态Al2O3夹杂物的运动行为.研究发现中间包钢液流场和夹杂物形貌尺寸共同影响夹杂物在钢液中的运动行为.随着尺寸的变大，簇群状和致密球形两种形貌Al2O3夹杂物上浮去除率都逐渐增加.在相同尺寸下，簇群状Al2O3夹杂物上浮去除率比致密球形Al2O3夹杂物低；随着尺寸的增加，簇群状Al2O3夹杂物上浮去除率相比于同尺寸致密球形Al2O3夹杂物降低得就越多.计算结果显示，与同尺寸的致密球形Al2O3夹杂物相比，直径为20、40、60和80μm的簇群状Al2O3夹杂物上浮去除率分别降低了4.8%、5.7%、6.4%和12.5%

基于欧拉-拉格朗日方法的离散相模型,针对锌液体外循环系统下连续热镀锌锅中三种不同类型的锌渣,利用数值模拟的方法计算锌锅中锌渣的浓度差分布.分析锌渣扩散得到了锌渣在带钢表面及锌锅中的运动轨迹和分布规律.结果表明:锌渣在带钢上的沉积率随着锌渣粒度的减小而升高;由于锌渣密度的差异,当锌渣直径小于80μm时,沉积率从高到低依次为悬浮渣、面渣和底渣.面渣在带钢出口后侧区域的平均停留时间最长,在该位置设置抽锌管将有利于面渣的去除;在V形区内侧区域带钢上的悬浮渣质量浓度最高,对带钢影响最大;底渣主要运动区域为锌锅底部,基本不会黏附于带钢表面,对带钢质量影响最小

基于CFD多相流欧拉模型,针对后混合式磨料水射流除鳞喷嘴中磨料与水混合均匀性差、射流能量利用率低的缺点,应用Fluent软件对磨料侧进式、切进式和平行多射流式3种进料方式的喷嘴进行三维数值模拟,通过喷嘴内部流场速度矢量图分析了3种进料方式下高压水与磨料的作用机理,并通过磨料体积分数云图比较了流场的均匀性.结果表明:与磨料侧进式喷嘴相比,磨料切进式和平行多射流式喷嘴能够改善磨料与水的混合效果,使流场内磨料分布均匀.但切进式喷嘴会增加喷嘴内部的磨损,需要采用更耐磨的材料.与前两种喷嘴相比,平行多射流式喷嘴可得到磨料与水最好的混合均匀性,实际应用中还可以根据需要对水射流的流量及作用方式进行调节

以实验室化学氧呼吸器生氧装置为研究对象,建立了二维轴对称数学模型,对生氧装置防护性能进行了数值模拟.首先通过模型验证实验验证了模型的合理性,其次对比研究了劳动强度、入口CO2体积分数、生氧药剂颗粒当量直径以及入口管径对生氧装置防护时间和出口温度的影响.结果表明:劳动强度和入口CO2体积分数对生氧装置防护性能影响显著,高劳动强度和高CO2体积分数均会引起防护时间缩短以及出口峰值温度升高;颗粒当量直径与防护时间近似呈负相关线性关系,12 mm颗粒的防护时间比6 mm颗粒少32.15 min,但是大粒径颗粒会使得出口峰值温度显著降低;入口管径对生氧装置防护时间和出口温度的影响均非常有限

通过理论分析和数值模拟的方法,研究了1873 K钢液中球状夹杂物颗粒运动过程中的受力情况.静止钢液和湍流场中,夹杂物颗粒所受的压力梯度力、虚拟质量力、Saffman力及Magnus力较小,可以忽略不计.静止钢液和均匀湍流场中,随着夹杂物颗粒尺寸的变大,颗粒所受Brown力逐渐衰减,当夹杂物颗粒直径大于20μm时颗粒所受Brown力基本不会对其运动造成影响,可以忽略不计.小于10μm的夹杂物颗粒布朗运动较为剧烈,单位质量夹杂物颗粒所受Basset力和Brown力较大,成为主导夹杂物颗粒运动的主要作用力;尺寸较大的夹杂物颗粒(直径D>50μm),Basset力、质量力和Stokes力共同作用影响夹杂物颗粒的运动、碰撞和去除

根据合金凝固理论和体积平均多相模型,对NH4Cl-70%H2O凝固过程进行了数值模拟和实验验证.虽然研究者已研究过NH4Cl-70%H2O凝固过程,但是只针对单个现象进行分析,比如通道偏析的形成、对流形式以及晶粒的形成.在前人研究的基础上,本文首次通过数值模拟和实验对比两种手段相结合的方式全面地研究了氯化铵水溶液凝固整个计算域的全部现象,尤其再现了等轴晶在铸锭中的下落漂移现象以及由此引起的对流,并且更深入地探究了偏析的形成原因.通过计算发现等轴晶从型壁处沉降并逐渐向铸型底部积聚,直到体积分数达到一临界值后,柱状晶停止生长,完成柱状晶向等轴晶转化过程.由于溶质再分配,底部晶粒集中的区域形成了负偏析,在尚未凝固的上部区域形成较大范围的正偏析.通过实验验证发现,等轴晶在铸锭中的下落漂移现象和对流形式的预测值与实验值较为一致,从而全面揭示出凝固过程中固相的移动和对流是产生宏观偏析的关键因素