本文利用氦气泡示踪技术成功地对工业炉中流体流动模型进行摄象。氦气泡发生器,低速发生头和发泡液由我们自制。对二维及三维回流流型,固体障碍后的绕流等拍照证明,图象清晰,效果良好,使用方便,它是进行流体力学实验和教学的一种比较实用的方法

建立了基于有限元法的钢包二维传热模型,运用Ansys软件对钢包在不同绝热层厚度情况下的热状态及保温性能分别进行了模拟计算.有绝热层的钢包可以明显地提高自身的保温性能,且随着绝热层厚度的增加,保温效果愈加突显,但幅度越来越小.与无绝热层的钢包相比,在绝热层厚度达到20 mm时,钢包预热时间缩短约1 h,节约煤气消耗1000 m3,降低钢水温降约6℃.在热饱和阶段,钢包外壁温度平均降低了100℃,包壁散热减小,1h可以节能1255680kJ,折合标准煤43kg.最后利用现场实测数据进行了验证,结果表明模拟结果正确可信

对顶吹、中心底吹及复合吹三种工艺,在不同的气体流量条件下,用铝粉示踪法研究了熔池内的流谱,用频闪光照象法测定了涡环中的速度分布。流谱试验指出:熔池内形成一个封闭的涡环,三者都可当作轴对称二维流场。由测定结果计算出涡环中心的位置为（Z0）/H=0.57,（2R0）/D=0.83。还计算出不同的顶吹沈量和不同的底吹流量条件下的循环流量,回归出它们之间的定量关系武为:Qc=0.659Qr+5.175QB-0.051QT2-4.975QB2-0.22QTQB。依此对熔池内的搅拌规律进行了分析。在试验的参数值范围内,循环流量与顶吹气体流量之间的关系为具有一极大值的曲线,循环流量和底吹气体流量之间的关系为一条逐渐变缓的上升曲线。复合吹炼的循环流量小于单纯顶吹和单纯底吹时间两者循环流量的代数和。附加底吹所增加的循环流量随顶吹量的增加而减小

通过对方坯连铸过程的分析,建立了二维非稳态凝固传热数学模型。根据铸坯长度约为断面尺度102倍的特点,选用线上积分法求解,致使模拟计算可用一般的IBM-PC/XT型微机在合理的时间内完成,从而在方坯连铸数模的工程实用化方面取得了满意的进步,可望成为科研、设计和生产现场的有力工具。文中还列举了一些模拟计算结果

利用不同奥氏体化温度和冷却速率对碳质量分数为0.54%高速车轮钢进行热处理,得到具有不同晶粒尺寸和珠光体片间距微观组织的试样.在-120~20℃温度下对具有不同微观组织的拉伸试样和三点弯曲（3PB）缺口试样进行测试;采用二维平面应变有限元计算三点弯曲缺口试样缺口前的应力分布;利用扫描电镜对3PB试样断口进行观察并测量解理起裂源的位置;测定不同微观组织车轮钢试样的解理断裂应力.在扩展控制断裂机制下,微观组织对车轮钢的解理断裂应力具有明显影响,晶粒尺寸和珠光体片间距越小解理断裂应力越高.细化晶粒使未扩展微裂纹的特征长度减小,细化珠光体片间距有助于提高珠光体的有效表面能,从而使得解理断裂应力提高

基于ANSYS软件建立了310 mm×360 mm断面大方坯连铸过程二维凝固传热数学模型,并采用窄面射钉试验及铸坯表面测温试验对模型的准确性进行了验证.通过模型研究了过热度、拉速和二冷比水量对铸坯中心固相率以及凝固坯壳分布的影响,并结合高碳耐磨球钢BU的高温拉伸试验结果,确定了最佳的拉速以及最优轻压下压下区间要求.通过工业试验对理论模型进行了验证,并分析研究了拉速对采用凝固末端电磁搅拌(F-EMS)以及凝固末端17 mm大压下量的轻压下技术生产310 mm×360 mm断面大方坯高碳耐磨球钢BU铸坯的偏析和中心缩孔的影响.结果表明:采用凝固末端电磁搅拌和轻压下复合技术,通过调整拉速优先满足轻压下压下区间要求,可显著降低中心偏析、V型偏析及中心缩孔,但如果仅达到凝固末端电磁搅拌位置要求时,则铸坯中心质量不会得到明显改善.拉速为0.52 m·min-1且轻压下压下区间铸坯中心固相率为0.30~0.75时,偏析和中心缩孔有很大程度的改善,不合理的压下量分配会引起铸坯出现内裂纹以及中心负偏析

在存在多介质的高炉回旋区内,首先利用安装在风口直吹管窥视孔的电荷耦合器件(charged couple device,CCD)摄像机可以获得高炉回旋区内累积的二维温度辐射图像,然后将高炉回旋区均分成若干小块,利用数学模型近似模拟回旋区内的辐射传热过程并建立矩阵方程,通过求解方程获得高炉回旋区内的三维温度场.在模拟辐射传热过程中,本文提出了一种更有效也更符合实际生产的新方法——基于距离的高斯函数模型来模拟高炉内介质的辐射能量传播过程并获得了较好的三维温度场.由于存在波动误差以及电荷耦合器件摄像机测量误差等,所以我们通过在测量数据中添加随机误差来验证重构温度场的有效性以及稳定性.结果显示重构的三维温度场与真实温度场非常接近,误差在高炉工业允许的5%范围以内

建立了包含裂纹缺陷的二维金属板模型.采用有限元方法，对具有不同深度裂纹的材料内部超声波场进行计算，获得了不同裂纹深度金属材料上表面的回波信号，分析了裂纹深度对超声波传播特性的影响规律.进一步分离提取不同阶次底面回波的频谱特征，获得了由裂纹缺陷引起的超声衰减系数随频率的变化关系.最后提出了通过底面回波频谱图辨识近表面裂纹缺陷的方法

与方型断面钢锭一样,扁锭的传搁时间表也可以用计算方法制定,但基本方程要用二维导热方程,故计算量较一维显著增多。文中介绍了计算用基本方程和置换为显式差分格式的各差分方程,举例说明计算步骤及所得数据的实用价值。计算结果可以用来制定钢锭传搁时间表,确定钢锭凝固率,凝固层厚度以及钢锭含有的凝固潜热量,确定装炉热锭载热情况,并在此基础上制定扁锭的合理加热制度和加热时间等。计算还可用于均热炉计算机控制扁锭冷却数学模型的离线解析计算。方锭是扁锭的一个特例,因此,扁锭计算完全适用于方锭

研究了钢中不同夹杂物对Sb的析出和高温氧化过程中富集行为的影响.Fe-1.5%Sb合金1100℃水冷试样中Sb在钢中主要析出位置是晶界.与单一的氧化物夹杂相比,硫化锰是更为有效的Sb异质形核核心,且Sb析出相成分组成接近于FeSb相.实验结果与二维错配度理论计算结果相一致.通过降低氧含量,钢中加入Ti变质硫化锰夹杂等方式,增加了MnS数量,使得更多的Sb在夹杂物上析出,从而减少钢中Sb的偏析和固溶量,改变Sb在钢中的析出位置