为解决W型燃气辐射管换热器排烟温度高的问题,设计了三种改进换热器性能的结构,采用ANSYS FLUENT软件进行数值模拟,得到了不同结构换热器的性能参数,如烟气出口温度、空气预热温度、压力损失、各换热面换热量和有无折流板的热阻变化.结果表明,中心空气管由一根φ79 mm粗管改为六根φ33 mm细管后换热量增加了57.6%,增设烟气双行程后换热量提高20.7%.增设密封折流板和多孔折流板后换热量分别增加了5.7%和5.3%,空气和烟气之间的热阻都降低了20%左右.多孔折流板的烟气压力损失比密封折流板低47.4%

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

采用有限元数值模拟手段针对多点成形过程中产生的回弹现象进行了探讨．主要对比了多点模具成形和多点压机成形两种不同工艺,分析了不同的工艺条件对回弹的影响．采用先显式方法计算成形,后隐式方法计算回弹,对1mm与2mm厚度的球形曲面件进行了数值模拟．结果表明：在冲头为10×10的多点模具成形方式下,采用无压边成形,成形1mm厚度的板料时,曲率半径为400mm的成形件回弹量沿纵向最大为1．22mm；但在相同条件下,用多点压机成形工艺的成形件,回弹量仅为0．24mm,即一次成形时,多点压机成形的板料比多点模具成形的板料回弹量仅为1/5；多点压机成形厚度为2mm的板料回弹约为0．多点压机成形方式比多点模具成形方式成形效果好,回弹量明显减小．

为了从墙体温度稳定性角度探讨外墙外保温系统的耐候性能,利用ABAQUS有限元软件,对采用胶粉聚苯颗粒保温浆料涂料饰面的外墙外保温墙体,建立三维瞬态热结构耦合模型并进行数值模拟分析,计算其在热冷循环下不同功能层的实时温度场、热应力及位移分布.计算结果表明:在热冷循环过程中,涂料饰面层温差最大,墙体内饰面层温差最小,日变化量在2℃以内;沿墙厚方向保温浆料层温度变化率均大于其他材料.涂料饰面层经历拉压循环,低温时受拉,高温时受压;在整个循环过程中基层墙体内表面始终受压,基层墙体内应力变化幅度较小.与保温浆料层相比,界面砂浆层所受应力较大,保温浆料层应力几乎为零.沿墙厚方向最大位移出现在保温浆料层

为实现避难硐室内良好生存环境，提高人员生存环境质量，并为今后避难硐室的设计提供指导性依据，基于数值模拟软件FLUENT仿真平台，以压风供氧方式下的避难硐室生存区为研究对象，对主要扰动源进行分析，建立两种压风供氧管路方案下的避难硐室三维模型.通过控制方程组、RNG k-ε湍流模型、有限容积离散方法和SIMPLE算法相结合的方式，实现避难硐室空气分布可视化.得出在压风供氧下，以九个布气孔弥散式均匀布气的管道布置及尺寸设计最优方案，以及硐室内氧气和二氧化碳体积分数的主要分布规律.通过现场载人试验验证了数值模拟的可靠性

数值模拟了吸附时间、吸附压力、进气量、吸附床高度等工艺参数对微型氧氮分离过程的影响,分析了氧含量沿吸附床的演变过程,结果表明:微型氧氮分离过程为一种短周期的变压吸附循环;吸附压力越高,吸附阶段结束时氧气浓度波锋面穿透吸附床的距离越长:进气量越大,要求吸附床高度越大:吸附床长度缩短会导致吸附阶段氧气浓度锋面穿透吸附床;从开始到循环达到稳定状态需要大约15个循环:要想获得较高纯度的产品气,必须保证氧气浓度波锋面前沿不移出吸附床;传质阻力对过程的影响非常大,不能近似认为是瞬时平衡过程

为研究缝合线分形特征及其对石灰岩强度的影响，基于数字图像处理技术，采用功率谱密度方法和数字图像盒维数方法分析水平缝合线和垂直缝合线的分形维数，通过实验和数值模拟研究缝合线对石灰岩强度的影响和石灰岩内部裂纹演化过程.研究结果表明：采用两种分形分析方法得出缝合线分形维数介于1和2之间，表明缝合线是自然界一种自仿射分形构造，且垂直缝合线的粗糙度较大.缝合线平均弱化石灰岩强度约20%，不同倾角缝合线石灰岩强度没有明显的各向异性现象，缝合线对石灰岩弹性模量影响很小.石灰岩失稳破坏过程中，裂纹的萌生发展与缝合线息息相关，缝合线加快了石灰岩的损伤破坏.数值模拟表明缝合线厚度、位置、数量、分形维数等发育因素对石灰岩的强度有着显著的影响

为了改善M2高速钢中的碳化物分布，通过数值模拟详细分析了结晶器旋转对M2高速钢电渣重熔过程温度场、金属熔池形状的影响，并进一步通过实验室双极串联结晶器旋转电渣炉研究了旋转速率对M2高速钢电渣重熔过程的影响。采用扫描电镜观察并分析了结晶器旋转对电渣锭中碳化物形貌、分布的影响；采用小样电解萃取实验，分析了结晶器旋转速率对碳化物组成的影响。结果发现，随着结晶器旋转速率的增加，渣池的高温区从芯部向边部迁移，温度分布更加均匀；金属熔池的深度变浅，两相区的宽度收窄，从而导致局部凝固时间降低、二次枝晶间距减小。与此相对应，随着结晶器旋转速率的增加，M2电渣锭的渣皮更薄、更加均匀，结晶器对电渣锭的冷却强度更大，碳化物网格开始破碎、变薄，碳化物由片状改变为细小的棒状。X射线衍射分析表明，不论结晶器是否旋转，碳化物的类型始终不变，由M2C、MC和M6C组成，但是随旋转速率增加M2C含量增加，MC和M6C含量降低。碳化物组织得以改善的主要原因在于，结晶器旋转导致金属熔池深度降低、两相区宽度收窄，改善了凝固条件，减轻了元素偏析

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

低矿化度水驱作为一种经济可行的精细化注水技术, 其产生的微粒运移机理能有效地改变储层物性与吸水剖面, 进而达到均衡驱替和提高采收率的效果.本文基于胶体稳定性Derjaguin-Landau-Verwey-Overbeek (DLVO)理论与扩散双电层理论, 从微观角度分析了注入水矿化度、离子价型等因素对黏土微粒受力与运移量的影响, 通过最大滞留体积分数方程建立了微粒运移量与渗透率损伤程度间的关系.针对纵向非均质油藏特高含水期层间干扰严重的问题, 开展了特高含水期转注低矿化度水驱的数值模拟研究.微粒受力分析与数值模拟结果表明, 特高含水期转注低矿化度水后, 分流量较多的高渗层会产生大量的黏土微粒水化膨胀、运移与堵塞作用, 造成高渗层渗透率明显下降, 注入水被更多地分流到水驱程度较小的中、低渗层, 有效地调节了吸水剖面并缓解了层间干扰问题, 相比常规海水驱可提高约3%的原油采收率, 进而达到提高层间均衡动用程度与原油采收率的效果