聚合物挤出过程中的数值模拟技术

介绍了计算流体力学中常用的数值计算方法,并从螺杆挤出过程、口模的设计以及挤出胀大等方面综述了数值模拟技术在聚合物挤出过程中的应用,最后针对聚合物挤出过程数值模拟发展的方向作了简要论述。     

弯管电渗流场的数值模拟及研究

给出了管道中电渗流的物理模型和数学方程 ,采用坐标变换和有限差分法对电渗流场进行了数值模拟 ,对直管和 1 80°弯管数值模拟的结果与现有的结果符合较好。在此基础上 ,对 1 80°弯管的内壁形状进行改进 ,弯道内壁的弧半径增加了 1 2 .5 % ,使内外壁弧长更接近并对其进行了数值模拟 ,结果发现这种改进能提高弯道电渗流场内外壁之间速度分布的均匀度 ,因而提高电泳分离的分辨率     

废木料焚烧炉燃烧过程的数值模拟

采用数值模拟方法研究了废木料焚烧炉的流动与燃烧状况，以预见不同条件下废木料燃烧与污染物的排放。应用RNG k-ε双方程模型联合几率分布函数（pdf）的组分输运方程，结合颗粒轨道模型对废木料焚烧炉进行数值模拟，计算结果揭示了各种燃烧条件下，燃烧室内的速度场和温度场分布及CO等浓度分布。仅供一次风的情况下，二燃室出口温度高，CO燃烬效果较差；在合适的二次风供给的情况下，总的过量空气系数较小，对燃烧效果改善明显。     

硬木热解过程中颗粒内部二次反应的数值研究Ⅱ.数值模拟结果

为了研究生物质（硬木）热解过程中颗粒内部的二次反应，对流化床环境下单颗粒生物质热解模型进行了求解。计算针对典型大颗粒和典型小颗粒在流化床反应器反应条件下的热解过程，对不同大小颗粒内部各种产物的生成、消耗、积累以及逃逸行为进行了定量描述。计算结果表明：对于直径为2mm的小颗粒，颗粒内二次裂解的份额可以忽略，但是对于直径10mm的大颗粒，热争过程中有超过20%的一次焦油参加了颗粒内部二次反应，颗粒内二次裂解显著地改变了热解产物分布，改变了热解产物的品质。     

冰相过程在积云发展中的作用的三维数值模拟研究

本文采用一个具有较详细冰相过程参数化的完全弹性三维积云数值模式分别作了两种不同类型积云对冰相微物理过程敏感性数值实验。模拟结果表明:模式中加入冰相微物理过程一般使模拟积云更加强盛,总释放潜热和总降水均有明显增大,云顶抬高,地面雨强峰值也提前出现。而在较冷的环境场中,冰相作用变得十分突出,甚至可以引起风暴动力结构和生命史的改变。文中还对冰相作用原理以及条件进行了探讨。     

结晶型聚合物注塑过程冷却模型的数值模拟

对HDPE平板状注塑件的冷却过程进行了数值模拟 .基于小分子结晶性物质的冷却模型 ,建立了固相、液相及固液相界面的控制方程 ,方程中引入热焓E和参数T 后 ,将带耦合条件的热传导方程转变为非线性抛物型方程 ,按控制容积法将其离散后 ,用数学软件Matlab获得了PE的三维温度场 ,这为探讨带相转变的热传导问题提供了一种有效的数值方法 .通过对制件芯层温度变化的模拟值与实验值的比较 ,比较了不同相变温度下理论结果的准确性 ,结果表明 ,在引入一定过冷度后 ,将相变温度定义在低于平衡熔点以下时 ,该方法的模拟值具有更好的准确性 .同时 ,模型分析了不同工艺条件对制件芯层冷却过程的影响 ,通过相变平台出现的先后以及终止时间的不同 ,说明充模温度主要影响熔体阶段的冷却以及相变出现的先后 ,而模具温度主要影响固体阶段的冷却以及相变平台终止的先后 .     

大颗粒FCC汽油芳构化催化剂表面烧焦过程的数值模拟

综合考虑化学反应速率、内扩散和反应热的影响,建立单个催化剂颗粒表面烧焦过程的数学模型,模拟研究了粒径1000μm的球形催化剂的表面烧焦过程。研究表明,650℃再生,化学反应速率为控制步骤,催化剂的再生过程符合整体反应模型;800℃再生,内扩散影响严重,碳含量、氧分压沿径向变化剧烈。再生温度升高,催化剂颗粒的瞬时温升增大;催化剂初始碳含量越高、CO2/CO摩尔比越大,催化剂颗粒的瞬时温升越大,但再生过程所需时间增加;催化剂颗粒的径向温度分布均一。在排除外扩散影响的条件下,反应气速对再生过程影响很小。     

冷却速率对液态Ni凝固过程中微观结构演变影响的模拟研究

用分子动力学方法和EAM模型势对液态金属Ni原子系统在不同冷却速率下凝固过程中微观结构的演变进行了模拟研究.结果表明, 冷却速率对微结构演变有决定性影响, 当冷速为1.0×10¹⁴和 4.0×10¹³ K•s^-1时, 系统将形成以1551、1541和1431三种键型为主的非晶态结构. 当冷速为2.0×10¹³和 1.0×10¹² K•s^-1时, 系统将形成不同的晶态结构；前者形成以1421、1422二种键型为主的 fcc 与hcp结构共存的晶态结构；后者形成以1421键型为主的fcc 结构占绝对优势的晶态结构, 其结晶起始温度Tc分别为1073 K和1173 K.同时发现, 原子的平均配位数（最近邻数）对温度和冷速的变化相当敏感, 且其突变点正好与结晶转变温度Tc相对应, 这将为液态金属结晶转变过程的研究提供一条新途径.     

纳米Al2O3颗粒对纯Fe液诱导凝固过程的分子动力学模拟

采用分子动力学(MD)方法模拟了不同半径大小的纳米Al2O3颗粒夹杂在三个温度下(1750、1730和1710K)对纯Fe液的诱导凝固过程,并分析了作为诱导核心的纳米Al2O3颗粒的结构演变及其对Fe原子体系的凝固过程的影响.发现在诱导过程中,纳米Al2O3颗粒的内部保持较好的晶型结构,仅表面原子有结构变形;诱导凝固的Fe原子主要为面心立方(fcc)和密排六方(hcp)原子;纳米Al2O3颗粒的尺寸越大,发生诱导凝固的温度越高;诱导凝固得到的Fe晶体的晶格取向受纳米Al2O3颗粒在Fe液中的漂移程度影响.     

含稀土氧化物堆焊金属试样残余应力场的数值模拟

采用红外热像仪和X射线应力仪分别测定了采用含稀土氧化物的堆焊焊条，对中高碳钢试件进行堆焊过程的温度场和残余应力场，根据实验数据和材料的物理、力学参数，采用二维有限元计算方法，建立了堆焊应力场模型，根据这一模型，分析了马氏体相变对堆焊金属残余应力场的影响。结果表明：焊条药皮中添加稀土氧化物和金属镍可以降低马氏体相变温度，而降低马氏体相变温度可以降低堆焊金属表面的残余拉应力，从而提高了堆焊金属的抗开裂性能。     

密闭式电喷雾离子源中流场的分布特征

利用流体力学模拟软件Fluent构建了电喷雾离子源的二维模型,并基于所构建的模型探讨了离子源构型、辅助气引入方式、气体流速对源内流场分布的影响。结果表明,相比于其它两种结构,矩形结构的离子源能够提供较为稳定的流场。通入同轴辅助气和正交方向辅助气都能够起到聚集样品喷雾的效果,但作用效果却并不相同。提高同轴辅助气流速,能够增大喷口处混返区域,改变气流驻点位置。而增大正交方向辅助气流速,虽然同样能够提高源内各处气体流速,但并不会改变喷口处混返区域的大小。以Turbo V离子源为研究对象,考察了喷针位置、辅助气流速对溶液总离子流的影响,实验趋势与模拟结果基本吻合。     

稀土氧化物对连铸保护渣粘度的影响

通过实验室自配渣研究了稀土氧化物对保护渣粘度的影响。研究表明，稀土氧化物提高了保护渣粘度，特别是当其含量大于10％后最为明显；稀土氧化物导致保护渣粘度升高的原因是生成的高熔点物相随温度降低析出；稀土氧化物在保护渣中具有一定溶解度，当稀土氧化物在保护渣中出现过饱和时，未溶解的固态质点使保护渣粘度随之升高；Li2O，B2O3和BaO可以降低液态保护渣粘度，同时可以提高保护渣溶解吸收稀土氧化物的能力，但是其加入量应控制在合理的范围之内。稀土氧化物可以显著提高保护渣凝固温度，这对铸坯．结晶器之间的传热和润滑非常不利。     

连铸结晶器喂稀土处理的碳锰钢夹杂物研究

为研究钢中添加稀土带来的夹杂物问题,采用金相夹杂物评级、电解夹杂分析以及电子探针和扫描电镜观察分析,对经稀土处理的微合金化碳锰钢夹杂物进行了研究.结果表明,采用铝脱氧和RH真空充分脱气的微合金化碳锰钢,经连铸结晶器喂稀土处理后,钢中的A,B,C,D类夹杂物分别不大于1.0级、1.5级、0.5级、1.5级,氧化物夹杂总量约为0.0030%.试验钢中主要形成球状稀土硫化物,同时还形成有链状"稀土硫化物包围氧化铝"的复合夹杂物,而稀土氧化物难以生成.     

Chemical Composition Distribution of Multicomponent Copolymers

The number and weight chemical composition distributions in random terpolymers were derived using a statistical approach. The solution was then generalized to comprise higher multicomponent copolymers. The analytical solution was verified with Monte Carlo simulations and by considering limiting cases. Chemical composition distributions for fractions of random terpolymers of various kinetic chain lengths were also investigated. In a similar way to the results for binary copolymers described by Stockmayer's distribution, broadening of the distribution is observed for low‐molecular‐weight chains.

Comparison of chemical composition distributions from Stockmayer (Equation ( 3 )) and statistical approach (Equation ( 4 )).     

稀土在土壤中运移数值模拟研究

９种不同性质土壤Ｃｅ和Ｎｄ吸附和度达５０％时，用同位素示踪法和数值模拟法对ＲＥ运移进行比较，发现两者对极大多数土壤有较好的拟合性。说明该数值模拟程序对预测稀土长期在土壤中运移具有一定的可靠性。预测结果表明，在自然降雨量情况下，ＲＥ吸附饱和度１０％时，在吸附容量小的酸性土壤中，ＲＥ下移约每年１ｃｍ，吸附容量中等的中性、策酸性土壤，每两年约下移１ｃｍ而吸附容量较大的碱性土壤，ＲＥ很难被雨水运移。     

Numerical Study of Pore Sizes Distribution in Gels

We introduce a new numerical technique for the calculation of the pore size distribution in two-dimensional disordered systems. Our method is based on a triangulation technique which allows a closer measurement of pores surface without any morphological hypothesis.In this work, we focus our calculations in simulated gels. Such materials are modeled in two different conditions: by means of the Diffusion-Limited and Reaction-Limited Cluster-cluster Aggregation algorithms, DLCA and RLCA, respectively. In both situations, when the particles concentration decreases, the average pores size increases. The more compact cluster in RLCA, compared with DLCA, is consistent with the pore size distribution we have calculated. The simulated mean pore size is quantitatively in agreement with experimental data from literature.     

Continuous Distribution Kinetics for Photopolymerization of Alkyl Methacrylates

The photopolymerization of methyl, ethyl, butyl, and hexyl methacrylates in solution was studied. The effect of initial initiator and monomer concentrations on the time evolution of polymer concentration, , and PDI was examined. The reversible chain addition and β‐scission, and primary radical termination steps were included in the mechanism along with the classical steps. The rate equations were derived using continuous distribution kinetics and solved numerically to fit the experimental data. The regressed rate coefficients compared well with the literature data. The model predicted the instantaneous increase in and PDI to steady state values. The rate coefficients exhibited a linear increase with the size of alkyl chain of the alkyl methacrylates.