合理的炉缸冷却制度是保证大型高炉长寿的基础,不同冷却制度对高炉炉缸的温度分布和侵蚀状况具有直接影响.结合某4000 m3级高炉,根据传热学理论建立了高炉炉缸、炉底温度场物理模型和数学模型,通过数值模拟对\大水量、小温差\和\小水量、大温差\这两种不同炉缸冷却制度进行了研究,分析了不同冷却制度对炉缸温度场、炉缸侵蚀状况及高炉寿命的影响.结果表明,在炉役初期砖衬较厚时,不同冷却制度对炉内温度分布的影响区别不大;随着砖衬的不断减薄,不同冷却制度对炉内温度分布的影响逐渐明显;当砖衬侵蚀到一定程度后,再好的冷却也无济于事,但采用\大水量、小温差\并加强冷却可以减缓砖衬的侵蚀,延长高炉寿命

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

由于不同矿山充填材料性质千差万别,屈服应力影响因素很难统一分析.通过多个矿山尾砂试样,依次开展了级配表征及影响实验、相似密度流变实验以及基于体积分数和灰砂比的双因素流变实验,并结合细观图像分析技术,实现了屈服应力演化机理的研究.研究表明:膏体稳定系数是级配的有效表征方式,能够表现散体和流体综合特征;屈服应力随膏体稳定系数呈幂指数增长,随浓度呈指数型增长,随密度呈负指数增长,由此构建的全尾砂膏体屈服应力预测模型误差在10%以内;细观图像分析认为屈服应力主要受级配结构和絮网结构支配,级配结构构成了料浆可塑性和稳定性的基础,絮网结构将自由水转变为半稳定形态的吸附水,引起屈服应力宏观演化

建立了矩形截面包覆材料交流功率损耗的数值计算模型,分析了铜包铝导电扁排断面形状结构对交流功率损耗的影响.结果表明:当断面积为S=600mm2时,功率损耗系数随扁排宽厚比b/a的增大而增加;断面积为S=800mm2和1000mm2时,随宽厚比b/a的增加,功率损耗系数先增大后减小;而当断面积为S=1200mm2时,随宽厚比b/a的增大,功率损耗系数减小且减小趋势逐渐变缓.当扁排厚度为a=10mm,断面积S为800~1200mm2时,交流功率损耗随窄边和宽边的铜层厚度比(δh/δw=0.5~3.0)增加而减小;铜层厚度之比对功率损耗的影响随包覆层面积比(SA=15%~45%)的增加而增大.在单位长度直流电阻和载流量与铜扁排相等时,选择合适的扁排断面形状结构,铜包铝扁排可较为明显地降低功率损耗

为解决W型辐射管NOx排放过高的状况，运用数值计算的方法，研究了具有两级空气分级的W型辐射管NOx排放情况，经验证，模型可靠.探讨了不同稀释剂、分级稀释以及高温稀释情况下对NOx排放的影响规律.分析以N2和CO2作为稀释剂的区别，发现以CO2作为稀释剂更能抑制NOx生成，在保证火焰稳定的情况下适当增加稀释体积分数可以使出口NOx降低到4×10-5以下.通过采用分级稀释，发现二级风与一级风相比，更能减少NOx排放.通过高温预热空气添加稀释剂的模拟，发现即使空气预热温度达到1000℃以上，也可以通过增加稀释体积分数将出口NOx控制排放在1×10-4以下

通过分析传统球团料在还原罐内的温度分布,提出了以改进布料方式缩短硅热法炼镁还原周期的必要性.研发了一种新型炼镁料块,运用FLUENT软件对料块的传热过程进行数值模拟,分别研究了料块的高度、外缘高度、内孔直径、上下面直径、凹槽直径和凹槽个数对料块传热过程和镁产量的影响.发现当料块的高度为100 mm、外缘高度为50 mm、内径为100 mm、上下面直径为200 mm、凹槽直径为50 mm和凹槽个数为8个时,单炉镁产量最高为318 kg·h-1,较传统球团料提高43.9%,吨镁煤气消耗量降低了30.5%.通过实验得出料块内部的温度分布与数值模拟的结果一致,说明数值模拟的模型是可靠的

对宣化钢铁公司石灰厂所用的石灰石的分解过程进行了动力学研究.以升温速率分别为10、15、20、25和30℃/min的方式将过200目筛子的石灰石粉末加热到1000℃,通过测量其热重曲线,得出分解过程的机理方程为F(α)=(1-α)-1;所用碳酸钙的热分解反应的速率常数为$k=54325{{\\rm{e}}^{-\\frac{{98873}}{{RT}}}}$.通过对(0.02 m×0.02 m×0.02 m)的石灰石样品在1223、1323和1423 K进行的分解实验,确定了CO2在该石灰石生成CaO过程中的扩散系数和温度的关系为$\\lg D=-\\frac{{2506}}{T}+2.28$,得到了石灰石分解的动力学模型,并用此模型作了预测,与实际吻合较好

为探究洛带古镇隧道瓦斯爆炸下洞口衬砌致损机理，对隧道内积聚瓦斯等效、量化研究，采用LS-DYNA建立与洞门几何结构一致的流固耦合数值模型并验证，以RHT模型模拟混凝土并修正参数，对爆炸过程中冲击波的传播特征及强度、洞门致损机理研究分析，并将模拟结果与实际情况对比.研究表明：爆炸冲击波在隧道内无规则的反射效应使其强度剧增、流场复杂，局部位置有聚焦现象，隧道内高压达1.2~2.4 MPa；传播过程中，靠衬砌一侧冲击波运动速度较快，形态也由“球状”变为“喇叭”状；当以平面波形态传至洞门时，拱顶冲击波强度增加56%，达2.8 MPa，并在削竹式洞门周边发生衍射；自隧道传出后，强度逐渐降低，边墙及底板处的冲击波沿纵向径直射出，拱部冲击波向斜上方运动，形成“蘑菇云”.爆炸作用下，衬砌曲边墙脚处完全破坏；爆心距7 m范围内衬砌受损严重；7~15 m范围内拱部几乎未受损；洞门受损严重.缺少围岩的约束作用，洞门拱顶Y向、拱脚X向位移分别达0.26和0.14 m，迎爆面、背爆面拉应力分别介于7.9~31.5 MPa、4.9~15.6 MPa，背爆面出现多个应力峰值，洞门主要为受拉致损.经对比，洞门损伤特征的数值模拟结果与现场实际情况基本一致，可为后续的衬砌灾害处治提供依据

以自然崩落采矿法为研究对象,利用二维颗粒流数值模拟(PFC2D)的原理和方法,研究了自然崩落法矿体崩落规律.以某镍铜矿的地质条件及矿岩物理力学性质为依据,采用数值模拟的方法分析了自然崩落法的崩落规律.结果表明:PFC2D模型在分析自然崩落过程中力学机理的同时,能有效地模拟自然崩落法采矿过程,并且能直观地给出矿体在崩落过程中各种参数的具体形态变化.利用PFC2D模型预测该镍铜矿自然崩落法初始崩落拉底半径为10m,连续崩落的拉底半径为22m,有效地指导该矿自然崩落法的放矿

为探究煤粉添加半焦后混合燃料的燃烧性能，通过热重分析研究煤、半焦及其混合物的燃烧过程，得到燃烧特性参数.由于不同温度区间的燃烧反应机理不同，利用分段法对燃烧过程进行动力学分析，对燃烧反应的前、后期分别使用缩核反应模型和缩核内扩散模型进行模拟，从而得到动力学参数.结果显示，随着混合燃料中半焦含量增加，其可燃性指数和燃烧特性指数都减少，燃烧前期活化能由76.79kJ·mol-1增加到92.75kj·mol-1，后期活化能由102.62kJ·mol-1增加到107.94kJ·mol-1.说明半焦的添加会降低混合燃料的燃烧性能.对比不同半焦含量的混合燃料的燃烧特性参数和动力学参数，半焦的质量分数应控制在15%以内最适宜