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

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

7050铝合金在半连铸生产过程中发生热裂和冷裂的倾向很高，不但影响了产品的质量和生产效率，还可能导致生产事故.工厂常采用试错法以找到最优的工艺参数，但这种方法成本高且效率低.运用数值模拟的方法再现铸造过程中各物理场的变化情况，已成为优化铝合金熔铸工艺非常重要的研究手段.本文通过将温度场、流场和应力场进行直接耦合，对7050铝合金的半连铸过程进行了数值模拟研究.结果显示，在糊状区沿铸锭宽度方向的应力和应变分量最大，特别是在起始铸造阶段，因而最容易在起始阶段产生垂直于宽度方向的热裂纹.冷裂与铸锭内应力集中有关，根据计算可知铸锭在冷却至200℃时冷裂倾向最大.由实际裂纹所处的部位及所需的临界尺寸可以推测，该冷裂纹极有可能是糊状区产生的热裂纹在低温时失稳扩展而形成的

采用现有的双P型辐射管进行燃烧实验，并进行相应的CFD仿真对比，结果显示NOx体积分数的数值计算与试验结果误差最大为3.6%，其他参数的偏差均在1%以内.将空气分级的理念应用于双P型辐射管，设计一种带支管的分区分级燃气辐射管，并对其流动和传热特性进行仿真研究.结果表明：支管通入空气量占总空气量的25%时，辐射管壁面温差最大，热效率最高；支管通入燃气量为20%时，辐射管壁面温差最小，壁面温度均匀性最好；支管以相同空燃比同时通入空气和燃气，且支管通入空燃气量为总燃气量的25%时，整个辐射管内气体温度分布最均匀；支管通入空燃气量占总气体量从5%增加到35%的过程中，壁面温差先降低后缓慢增加，支管通入燃气量为20%时辐射管壁面温差最小

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

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

本文利用已知化合物的生成热,推导出了一个在含有化合物的二元体系,由相图计算活度的新公式:\\[{\\rm{dln}}{{\\rm{\\gamma}}_{\\rm{A}}}{\\rm{=-}}\\frac{{{\\rm{\\Delta}}{{\\rm{H}}_{\\rm{f}}}^{\\rm{0}}{{\\rm{N}}_{\\rm{B}}}}}{{{\\rm{R}}{{\\rm{T}}^{\\rm{2}}}{\\rm{(x}}{{\\rm{N}}_{\\rm{B}}}{\\rm{-y}}{{\\rm{N}}_{\\rm{A}}}{\\rm{)}}}}{\\rm{dT-dln}}{{\\rm{N}}_{\\rm{A}}}\\;\\;\\;\\;\\;\\;\\;\\;(1)\\]式中:ΔHf0为化合物的标准生成热;x,y分别为化合物的化学计量系数;NA、NB分别为组元A、B的摩尔分数;γA、γB分别为组元A、B在液相线温度时的活度系数。对已知活度值的Au—Bi二元体系,用文献[3]中公式及我们的公式进行了计算,其计算数值与实验数值符合较好,证实了用本公计算含有化合物的二元体系的活度是可行的。我们用本公式计算了Al—La二元体系的活度,对预报的结果进行了初步分析

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

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%

基于计算流体动力学多相流混合物模型，应用FLUENT软件对前混合磨料水射流除鳞喷嘴高压水与磨料混合腔内部流场进行数值模拟.比较了不同进料方式对流场均匀性的影响.分析了两侧为高压水入口条件下，磨料入口直径、高压水入口直径、高压水入口位置和角度以及收缩段锥角对流场混合均匀性的影响，得到了影响混合腔内部流场混合均匀性的合理结构参数.数值计算结果表明：入口速度一定的条件下，磨料中进式喷嘴混合腔的混合均匀性优于磨料侧进式喷嘴混合腔.随磨料入口和高压水入口直径增加，混合腔出口的射流速度均增加，但随高压水入口直径增加导致出口磨料浓度呈先增后减的趋势，磨料入口与高压水入口合理的质量流量比值约为3∶4，两侧高压水入口位置对流场混合均匀性影响较小，高压水入口角度和收缩段锥角均为30°时流场性能更佳