铝电解槽内电-磁-流场的耦合仿真方法及应用

基于电磁流体力学的基本理论,应用等效电阻网络法与有限元相结合计算铝电解槽电流场,标量电位法和双标量磁位法计算铝电解槽磁场,k-ε双方程模型计算电磁力驱动下的铝液流动,并与工业测试结果进行比较.对200 kA侧部四点进电的铝电解槽进行计算与测试,其结果吻合良好;水平磁场形成一个顺时针的漩涡,垂直磁场沿长轴和短轴呈反对分布;铝液流动呈现出沿长轴方向排列的4个漩涡.仿真磁场误差小于10.0%,流场误差不超过5.0%.     

基于有限元模拟与数值计算的微电磁继电器结构设计与性质研究

运用ANSYS有限元模拟、Mathematica数值计算与OriginPro8.6图像处理等软件对多重弯曲的平面磁芯线圈电磁场分布以及活动电极在电磁场中所受电磁力情况进行仿真分析,从而合理设计励磁电流、活动电极材料、结构尺度、活动电极与固定电极的位置间距等.     

基于ANSYS的脉冲激光辐照石英玻璃的温度场数值模拟

采用有限元仿真软件ANSYS 12.0对脉冲功率激光辐照石英玻璃建立了热力学模型,对其表面温度场进行了数值模拟,得到了在不同激光功率密度下的瞬态温度场分布,并对模拟结果进行了分析和研究,为激光辐照石英玻璃实验提供依据.     

铝电解槽磁场的三维数值计算

应用表面磁荷法对铝电解槽的磁场进行了三维计算,并将计算结果与实际测量结果进行了比较,建立了相应的计算软件,并用于铝电解槽有关设计研究.     

荧光粉对大功率LED热特性的影响

为了研究荧光粉发热对大功率LED器件热特性的影响,设计了五种不同荧光粉涂敷方式的大功率LED器件,利用ANSYS软件建立热力学模型进行仿真。将模拟与实测结果进行比较,结果表明,铝基板底部的实测温度、透镜顶部的实测温度、芯片的计算结温与加荧光粉热载荷的模拟温度更相近,不加荧光粉热载荷条件下的模拟温度要低于加荧光粉热载荷的模拟温度和实测温度,并且荧光粉涂敷的量以及涂敷的方式对芯片结温、铝基板底部温度、透镜顶部温度都有影响。     

微电磁继电器磁场和力学性质模拟研究

运用有限元分析ANSYS和Mathematica软件对平面线圈的电磁场分布、悬臂梁与固定电极之间的电磁力、悬臂梁应力分布和受力形变等进行了理论分析和仿真模拟,为线圈结构、悬臂梁位置、悬臂梁与线圈距离的设计提供理论依据.     

基于热场分析的LED日间行车灯优化设计

针对LED日间行车灯的设计需求,提出通过热场仿真分析实现其热性能优化设计的方法。首先,根据LED日间行车灯的结构建立其有限元仿真模型,通过实验观测LED日间行车灯工作中的温度分布情况,并以实验观测结果验证仿真模型的有效性;然后,基于以上模型仿真分析日间行车灯的灯珠间距、铝基板厚度与LED灯珠结温之间的关系;以上述关系为约束条件,结合生产成本,得出在LED灯珠一定的情况下,灯珠间距为37 mm、铝基板厚度为1 mm的最优化设计方案,使LED日间行车灯能够可靠工作且成本更低。     

闭合循环HF激光器流场特性

闭合循环运行是实现高功率重复频率HF激光器小型化、实用化的重要技术途径。为了实现闭合循环电激励重复频率HF激光器激光能量的稳定性输出,研究闭合循环HF激光器的流场特性,建立了激光器管道的数学仿真模型,利用流体分析计算软件ANSYS,分析了激光器内增益区气体介质流场分布。根据流场分布均匀性要求,提出了增益区的注入段和传输段的不同的结构假设,对不同结构条件下流场进行了模拟计算及分析。最终设计了均匀性更佳的通流管道,并实验测量了激光器内增益区气体介质的流速分布,实验结果与理论仿真一致。     

照明用大功率发光二极管封装材料的优化设计

根据传热理论,建立了大功率发光二极管的有限元模型.选择了4种键合材料（高导热导电银胶、纳米银焊膏,大功率芯片键合胶、Sn70Pb30）,4种基板材料（Al2O3、AlN、Al-SiC、铜钼合金）.采用ANSYS有限元热分析软件进行了温度场仿真,得到了大功率发光二极管封装材料的最优选择.研究了基板厚度、芯片输出功率及外接热沉时对发光二极管结温的影响.结果表明:纳米银焊膏-AlN组合具有最优的散热效果|增加散热基板厚度提高散热能力的作用不大|单个发光二极管输出功率有限,应优化封装结构并采用多芯片阵列来满足照明级的需要|外接铝热沉能达到理想的散热效果.     

有机电致发光器件的封装热特性研究

有机电致发光器件的稳定性与其封装结构密切相关,封装技术的优劣直接影响有机电致发光二极管器件的寿命.本文采用热阻抗模型对三种常用有机电致发光二极管器件封装结构进行热阻抗分析,并利用ANSYS有限元分析软件的热分析模块对热特性进行研究,得出各种器件封装结构的温度场分布,根据温度场分布比较得出各种封装结构散热性能的差异.分析...     

线圈炮电枢电磁-热耦合仿真分析

 从麦克斯韦方程组和导热微分方程出发,导出了3维多级感应线圈炮电磁场、温度场分布的基本方程,并以电磁场和温度场有限元分析为基础,建立了3维有限元分析模型,忽略级间的相互影响,多级线圈炮中电枢温升可以等效为多个单级电枢的温升,运用通用有限元分析软件ANSYS的耦合计算流程,对单级感应线圈炮中电枢电磁场和温度场进行仿真。计算中考虑了材料物理参数随温度变化对温度场的影响。仿真结果表明：电枢内的温升主要分布在电枢的外表面和尾部;电枢的温度随着电容器组电压和电容增加而升高,这是因为总能量增大,电枢中涡流也增大,从而电枢的温度升高;电枢的触发位置和速度匹配关系,也会对电枢温升造成很大的影响;电枢的温度随着级数的增加逐渐升高,说明电枢在一定级数后达到了材料的熔点而被破坏。     

激光作用下的铝管热参数的变化对温度场的影响

用有限元方法数值模拟了脉冲激光作用于铝管时所产生的温升情况。比较了物理参数随温度变化和不随温度变化两种情况下的温度场的区别,分别给出了两种情况下的温度随角向的分布曲线。结果表明:物理参数随温度的变化对整个瞬态温度场的影响很大,为在热弹条件下在激光激发管状材料时的超声导波的研究提供了定量的基础。     

Magnetic and magnetoelectric properties of terbium aluminum borate

The magnetic and magnetoelectric properties of terbium aluminum borate are studied. It is established that temperature dependences of the magnetoelectric effects of terbium aluminum borate are analogous to those of terbium ferroborate, despite the difference in effective magnetic fields acting on rare-earth ions in these compounds. This confirms the general assumption on the decisive role of the rare-earth element in the magnetoelectric properties of borates.     

FEM simulations and experimental studies of the temperature field in a large diamond crystal growth cell

We investigate the temperature field variation in the growth region of a diamond crystal in a sealed cell during the whole process of crystal growth by using the temperature gradient method (TGM) at high pressure and high temperature (HPHT). We employ both the finite element method (FEM) and in situ experiments. Simulation results show that the temperature in the center area of the growth cell continues to decrease during the process of large diamond crystal growth. These results are in good agreement with our experimental data, which demonstrates that the finite element model can successfully predict the temperature field variations in the growth cell. The FEM simulation will be useful to grow larger high-quality diamond crystal by using the TGM. Furthermore, this method will be helpful in designing better cells and improving the growth process of gem-quality diamond crystal.     

毫秒脉冲激光辐照硅基PIN的温度场应力场数值分析

为了研究毫秒脉冲激光辐照硅基PIN多层结构产生的温度场和应力场的特点,本文基于热传导理论和弹塑性力学理论,利用等效比热容法处理相变潜热,考虑多个热源,尤其是底层铝电极反射的影响,并考虑硅基PIN探测器每层材料参数的非线性影响,采用有限元模拟软件COMSOL Multiphysics,对毫秒脉冲激光辐照硅基PIN多层结构的过程进行了二维数值模拟,得到了材料表层及内部各层的瞬态温度场与应力场的时空分布和变化规律.结果表明,底层铝电极对激光的反射,使得在底层铝电极处及附近硅层的温度都略有升高.在此基础上,分析了毫秒脉冲激光辐照硅基PIN的硬破坏机理,即熔融前力学损伤导致硅基PIN探测器的功能失常.     

相场方法模拟铝合金三维枝晶生长

以相场模型为基础，采用宏微观耦合方法和界面捕获液态方法对铝合金枝晶生长进行模拟计算.为解决试样全场微观计算的困难，采取宏微观耦合的计算方法，试样整体计算温度场，而微观组织计算只在一个确定的宏观单元内进行，宏观微观计算交替耦合进行.在不改变相场模型的条件下，提出界面捕获液态计算方法.赋值计算单元界面标志，只对界面处的单元求解相场变量，当枝晶生长时，捕获液态单元为界面从而推进界面，并对捕获到的单元校正相场变量.通过界面捕获液态方法加速相场模型的计算，实现了铝合金试件局部三维单晶粒和多晶粒的模拟.对模拟结果与实 关键词： 相场方法 液态捕获 微观组织 枝晶     

Numerical investigation of temperature fields in the duct of uranium-graphite reactor with fuel elements of bush type

A two-dimensional mathematical model has been developed for unsteady thermophysical processes in the industrial duct of an uranium-graphite reactor with conversion fuel elements of the bush type. The numerical algorithm and computer code have been developed on the basis of the proposed model to investigate the temperature fields in an aluminum core, fuel, shell as well as in the cooling water with regard for the design and technological assembly peculiarities. The results of some computational experiments are presented, which characterize the distribution of temperature fields in the column of fuel elements and in the cooling water.     

Simulation on laser-induced surface acoustic wave on isotropic cylinders by finite element method

Based on the thermoelastic theory, a finite element model is developed to simulate the process of laser inducing ultrasonic field in isotropic cylinders, which can take the temperature dependence of thermal parameters into account. Using the finite element model, we have simulated the ultrasonic fields induced by a pulse laser line source impacting on the generatrix of aluminum cylinders with different diameters. And the intact waveforms of surface acoustic wave (SAW including cylindrical Rayleigh and Whispering gallery (WG) modes) are presented, which are in very good agreement with the calculated and experimental waveforms in other literatures. Furthermore, the dispersion properties of cylindrical Rayleigh waves are analyzed by the method of phase spectral analysis, and the results show that with the increasing frequency, the phase velocity of cylindrical Rayleigh wave rapidly increases to the maximum value, and then gradually decreases to that of plane Rayleigh wave. With the diameter of cylinder decreasing, the maximum value of phase velocity and the corresponding frequency increase.     

旁路耦合电弧焊温度场模拟及验证

针对旁路耦合电弧焊的特点, 建立了一种适于用旁路耦合电弧焊的复合热源模型. 利用该热源模型对不同焊接参数下的旁路耦合电弧焊温度场进行了数值分析, 得到了总电流相同时不同旁路电流下的焊缝熔深、母材温度和特征点焊接热循环曲线的模拟结果, 分析了旁路耦合电弧焊焊接参数对母材热输入的影响, 并将特征点热循环曲线的模拟结果与相同条件下的试验结果进行了比较. 结果表明, 焊接总电流相同时母材热输入随着旁路电流的增加而降低, 且越靠近焊缝母材热输入的降幅越大, 特征点焊接热循环曲线的模拟结果与试验结果基本一致, 旁路耦合电弧焊温度场模型是合理的, 所建立的热源模型能够正确反映焊接参数与母材热输入之间的关系.