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相似文献
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1.
合金材料激光表面重熔快速凝固过程数值模拟   总被引:1,自引:0,他引:1  
雷永平  史耀武 《计算物理》1995,12(4):535-540
根据合金固液盯变多区域性特点,用数值方法求解了适用于多区域相变的单相统一控制方程组,并据此对1Cr18NioTi不锈钢激光表面重熔熔池的快速凝固过程进行了理论分析。  相似文献   

2.
太空中固体粒子比液体粒子对航天器危害性大,计算液滴相变时间和温度变化对评估粒子危害性有重要意义.本文建立了太空环境下液滴辐射相变模型,分析了三种相变凝固模型,估计了水滴蒸发量,考虑了太阳辐射对液滴温度变化的影响,分别计算了水和氧化铝液滴的温度变化.结果表明:液滴粒径越小液滴冷却速率越大,三种相变凝固模型的相变时间差别较小;水滴蒸发比例均大于10%,其蒸发量不可忽略;水滴受太阳周期性辐射时,其温度在50 K至266 K之间周期性振荡变化.  相似文献   

3.
本文研究了相变材料在泡沫金属中的相变凝固传热过程,建立了泡沫金属相变材料的凝固相变传热的双温度模型,并进行了凝固相变传热模拟研究。模拟表明,使用泡沫金属作为骨架可以有效改善石蜡相变传热,缩短石蜡的凝固时间;石蜡在相变传热过程中与泡沫金属之间存在温差,且在发生凝固相变时温差达到最大。研究结果还表明,泡沫金属孔隙率越小,石蜡凝固的速度越快。  相似文献   

4.
为了研究低温下封闭空间内工质的相变相平衡特性过程,利用Fluent建立了薄壁微小球体的封闭空间二维模型,对该球体的相变相平衡过程进行传热传质数值仿真。获得了球体内部的温度场及相体积分数分布随时间变化的规律,发现在相变相平衡过程中,球体内外温差逐渐减小并趋于不变,能为相变提供冷量,使得液相的量近似呈线性增加;并且球体材料的热物性当中比热容对相变过程的影响最大,而热导率几乎无影响。  相似文献   

5.
相变材料的低导热性是相变储热器传热过程的主要障碍。在相变材料侧进行强化,是目前提升相变储热器蓄热速率的主要方法。本文采用有限容积法对带有环状翅片的管式相变储热器的蓄热过程进行了数值模拟,得到了温度场、相界面随时间的变化。在此基础上,本文对翅片导热系数、翅片厚度和翅片间距等影响储热速率的因素进行了计算和分析。为相变储热器的优化设计提供了一定的参考。  相似文献   

6.
急冷条件下Cu-Pb偏晶合金的相分离研究   总被引:1,自引:1,他引:1       下载免费PDF全文
徐锦锋  代富平  魏炳波 《物理学报》2007,56(7):3996-4003
研究了Cu-Pb偏晶合金的急冷快速凝固和组织形成规律,并通过将金属熔体的热传导方程和Navier-Stokes方程相耦合, 理论分析了合金熔体的冷却速率、液固相变时间等物理参量与液相分离之间的相关性. 研究结果表明,在急冷快速凝固条件下,熔体的快速冷却对偏晶合金组织形成的影响要比熔体内部液相流动的影响更为显著. 快速凝固使液相分离受到抑制,Cu-Pb偏晶合金均可获得均匀的微观组织结构. 随着冷速的增大,晶粒尺寸明显减小,凝固组织显著细化,晶体形态由粗大枝晶向均匀细小的等轴晶过渡. 提高冷却速率,缩短液固相变时间是重力场中抑制液相分离、获得均匀偏晶组织结构的重要条件. 关键词: 偏晶合金 快速凝固 液相分离 微观结构  相似文献   

7.
短脉冲激光诱导薄膜材料损伤过程的研究通常止于薄膜材料发生喷溅.超热喷溅物质吸收剩余激光脉冲能量将形成剧烈的等离子体爆炸过程.采用两步数值计算方法处理等离子体微滴的爆炸过程,即在每一个数值计算时间步长内,将爆炸过程分为两步,第一步处理微滴的绝热膨胀及裂解过程;第二步处理微滴对激光脉冲能量的吸收过程.有效地将微滴吸收激光能量的物理学过程与爆炸动力学过程耦合到一起.分析了喷溅物质微滴在剩余激光脉冲作用下,其半径、膨胀(加)速度、裂解(加)速度、电子及离子的密度与温度等参量随时间变化的演化情况.结果表明:材料喷溅 关键词: 光学薄膜 激光损伤 等离子体 爆炸  相似文献   

8.
通过"两步法"制备分散均匀、稳定的单壁碳纳米管/水、多壁碳纳米管/水碳纳米流体,通过差示扫描量热法(DSC)测试分析了碳纳米流体的凝固、熔化相变过程,实验结果表明在凝固相变过程中随着碳纳米管质量分数的增加,碳纳米流体的起始凝固温度及凝固温度逐渐升高,单壁碳纳米流体的凝固温度显著提高,在熔化相变过程中,碳纳米流体的质量分数对于纳米流体的熔点无明显影响,但对于碳纳米流体的潜热影响较大,碳纳米流体的潜热随着质量分数的增加而明显减小。  相似文献   

9.
本文利用微重力落塔实验研究了Bond数改变时,PTFE和铝板表面上正滴和倒滴接触角的动态变化。实验发现液滴接触角与Bond数的大小有关,当Bond数趋于0时,还与其放置状态有关。本文采用VOF方法对Bond数变化引起的液滴形状及内部流动变化进行二维数值模拟,结果显示液滴内部的流动控制着液滴的外形和接触角。  相似文献   

10.
谢子健  胡作启  王宇辉  赵旭 《物理学报》2012,61(10):100201-100201
使用数值仿真方法对相变随机存储器存储单元的RESET操作的多值存储过程进行了研究,建立了三维存储单元模型,用有限元法解Laplace方程及热传导方程以模拟电脉冲作用下的存储单元物性变化过程.计算出单元内相变层的相态分布及单元整体电阻,分析了单元内部尺寸变化对多值存储过程及状态的影响.结果表明,通过精确控制输入电脉冲,相变存储单元能够实现4值存储;多值存储状态受单元内相变层厚度及下电极接触尺寸变化的影响较大;存储状态在80℃的环境温度下均可保持10年以上不失效.  相似文献   

11.
金属凝固过程中,铸件与铸型间的界面换热系数是数值模拟所必需的边界条件之一.充分考虑非线性瞬态热传导过程测温数据的误差特点,根据Tikhonov正则化理论,构造合适的正则化泛函,利用Arcangeli准则和Morozov偏差原理确定正则参数,采用灵敏度系数和Newton-Raphson迭代法求解该泛函.具体的案例分析表明,该方法克服了热传导反问题的不适定性,能够保证辨识结果的稳定性和精度.与其他方法相比,随着测温误差的增大,该方法具有较高的辨识精度.  相似文献   

12.
This study describes a self-consistent theoretical model of simulating diffusion-controlled kinetics on the liquid–solid phase boundary during high-speed solidification in the melt pool after the selective laser melting (SLM) process for titanium matrix composite based on Ti–TiC system. The model includes the heat transfer equation to estimate the temperature distribution in the melt pool and during crystallization process for some deposited layers. The temperature field is used in a micro region next to solid–liquid boundary, where solute micro segregation and dendrite growth are calculated by special approach based on transient liquid phase bonding. The effect of the SLM process parameters (laser power, scanning velocity, layer thickness and substrate size) on the microstructure solidification is being discussed.  相似文献   

13.
Lifei Du 《哲学杂志》2013,93(36):4157-4170
A phase-field model coupling with velocity field is employed to study the effect of boundary heat flux on the microstructure formation of a Ni-40.8%Cu alloy with liquid flow during the solidification, and an anti-trapping current is introduced to suppress the solute trapping due to the larger interface width used in simulations than a real solidifying material. The effect of the flow field coupling with boundary heat extractions on the microstructure formation as well as distributions of concentration and temperature fields are analyzed and discussed. The forced liquid flow can significantly affect the heat and solute diffusions, thus influencing morphology formation, concentration and temperature distributions during the solidification. The solute segregation and concentration diffusion are changed by boundary heat extractions, and the morphology, concentration and temperature distributions are significantly influenced by increasing the heat extraction, which relatively makes the effect of liquid flow constrained. By increasing the initial velocity of liquid flow, the lopsided rate of the primary dendrite arm is enlarged and the growth manner of dendrite arms gets changed, and the transition of the microstructure from dendrite to cellular moves to the large heat extraction direction. Therefore, there exists the competition between the heat flux, temperature gradient and forced liquid flow that finally determines the microstructure formation during directional solidification.  相似文献   

14.
相变储热体释热强度研究   总被引:1,自引:0,他引:1  
对相变储热体以导热为主的释热过程,可以应用一维相变导热模型描述。当进一步简化,认为散热表面的温度低于相变温度且保持不变,不考虑液相区的自然对流和固液两相有明确的分界面,利用Neuman解法求解出释热过程的热强度,并通过实验进行研究。理论与实验结果比较表明,其相对误差不大于5%,从而证明这种方法可作为这类储热体的设计基础。  相似文献   

15.
金属凝固与晶体生长过程的蒙特卡罗模拟   总被引:6,自引:0,他引:6  
采用导热的有限差分计算与图形蒙特卡罗方法相结合的手段,模拟了不同的冷却条件,熔体初温以及杂质含量情况下的金属凝固及其晶体生长过程。模拟得了与典型的边界冷却凝固实验相一致的微观组织结构,同时,通过对模拟结果的分析,总结了不同的冷却条件、熔体初温以及含杂质情况对金属凝固组织的一些影响规律。  相似文献   

16.
A mathematical model is developed to describe the melting of nanowires. The first section of the paper deals with a standard theoretical situation, where the wire melts due to a fixed boundary temperature. This analysis allows us to compare with existing results for the phase change of nanospheres. The equivalent solidification problem is also examined. This shows that solidification is a faster process than melting; this is because the energy transfer occurs primarily through the solid rather than the liquid which is a poorer conductor of heat. This effect competes with the energy required to create new solid surface which acts to slow down the process, but overall conduction dominates. In the second section, we consider a more physically realistic boundary condition, where the phase change occurs due to a heat flux from surrounding material. This removes the singularity in initial melt velocity predicted in previous models of nanoparticle melting. It is shown that even with the highest possible flux the melting time is significantly slower than with a fixed boundary temperature condition.  相似文献   

17.
This paper simulates the dendrite growth process during non-isothermal solidification in the Al-Cu binary alloy by using the phase-field model. The heat transfer equation is solved simultaneously. The thermodynamic and kinetic parameters are directly obtained from existing database by using the Calculation of Phase Diagram (CALPHAD) method. The effects of the latent heat and undercooling on the dendrite growth, solute and temperature profile during the solidification of binary alloy are investigated. The results indicate that the dendrite growing morphologies could be simulated realistically by linking the phase-field method to CALPHAD. The secondary arms of solidification dendritic are better developed with the increase of undercooling. Correspondingly, the tip speed and the solute segregation in solid-liquid interface increase, but the tip radius decreases.  相似文献   

18.
采用分区法数学模型,利用等价比热容法处理析蜡潜热问题,追踪停输相变过程中管道内原油最高温度点位置的变化轨迹,确定管道内原油最终凝固位置,提出管道内原油全凝的判断依据。基于最高温度点位置的变化规律将传热过程分为四个阶段,重点讨论了各阶段中自然对流、潜热释放、传热方式转化对最高温度位置点变化的影响,结合Ra数变化分析了自然对流换热影响从强到弱的变化过程。深入探讨了停输相变过程中管道内固相率的变化及不同位置处原油温降曲线的特点。  相似文献   

19.
杜人君  解文军 《物理学报》2011,60(11):114302-114302
采用单轴式声悬浮方法研究了环己烷液滴的蒸发过程,发现环己烷液滴的蒸发可以使自身温度降至熔点以下并发生凝固.高速摄像实时观测表明,环己烷晶核开始形成于液滴赤道附近,并以枝晶方式长大,平均生长速度为12.5-160.4 mm/s.进一步研究发现,声悬浮条件下平均Sherwood数与平均Nusselt数的比值Sh/Nu是在自然对流条件下的1.3倍,这表明声流边界层有效提高了环己烷液滴的蒸发速率而对传热的促进作用相对较小,因而可以使液滴降至更低温度,进而发生凝固.据此,提出了挥发性液体在声悬浮条件下发生蒸发凝固的必要条件. 关键词: 声悬浮 声流 环己烷 蒸发凝固  相似文献   

20.
气冷涡轮叶片传统热分析中热边界条件的影响   总被引:1,自引:0,他引:1  
以MarkII气冷涡轮叶片为研究对象,考察了换热系数分布对叶片外表面温度分布的影响。首先分别以温度和换热系数实验值作为热边界条件验证了固体导热计算方法和CFD程序的有效性,然后分析了6种典型热边界条件下的叶片外表面温度分布,并与实验值进行对比。由分析结果可知:叶片外表面温度与换热系数紧密关联,经验关联式(层流、湍流)条件下预测得到的温度偏差较大,当换热系数由能考虑边界层转捩影响的CFD计算得到时,预测得到的温度与实验值较为接近。  相似文献   

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