连铸结晶器卷渣过程的实验设计及数值模拟

连铸过程结晶器内卷渣过程是冶金流体力学课程教学中的重点和难点,在课堂讲授过程中学生难以掌握复杂的流体理论知识。结合四川省钒钛资源重点实验室现有的冶金过程结晶器模拟装置,通过在冶金流体力学课教学中引入结晶器内卷渣实验和数值模拟,让学生观察到结晶器内钢液流动,激发学生学习兴趣,改善教学效果。通过实验过程、理论知识及数值模拟分析,满足冶金流体力学课程的教学需求。     

数值实验在流体力学实验教学中的应用探讨

为强化学生对流体力学课程理论知识及实验教学环节的掌握,本文针对传统实验教学过程中受限于硬件设施、模型等问题,将数值模拟技术与流体力学实验教学相结合。以伯努利实验为例,应用数值模拟软件进行物理建模、网格划分、变参数数值模拟等实验内容,通过压力云图、流线等模拟结果对能量转换特性进行了分析,增强了学生对流体力学理论知识及相关参数的物理意义、变化特征等的理解,使学生在实验中产生强烈的"参与感",有效地提高了教学水平和教学质量。     

DISCUSSION ON THE APPLICATION OF NUMERICAL EXPERIMENT IN EXPERIMENTAL TEACHING OF FLUID MECHANICS

为强化学生对流体力学课程理论知识及实验教学环节的掌握,本文针对传统实验教学过程中受限于硬件设施、模型等问题,将数值模拟技术与流体力学实验教学相结合。以伯努利实验为例,应用数值模拟软件进行物理建模、网格划分、变参数数值模拟等实验内容,通过压力云图、流线等模拟结果对能量转换特性进行了分析,增强了学生对流体力学理论知识及相关参数的物理意义、变化特征等的理解,使学生在实验中产生强烈的“参与感”,有效地提高了教学水平和教学质量。     

在工程流体力学教学中引入CFD工程案例的探讨

在长期的工程流体力学教学过程中,发现学生对这门课普遍存在畏难情绪,对复杂的理论知识掌握困难.考虑到工程流体力学的研究方法分为理论分析方法,实验方法和数值方法,而其中数值方法在传统教学中应用的较少,所以试图通过适当增加数值方法的应用来改善教学效果.随着本科生对计算机应用能力的增强以及知识面的逐渐扩展,本文提出增加结合专业背景,理论知识及软件应用的综合案例以满足当前课程及学生发展的需求.     

计算流体力学在炼钢中的应用和发展

介绍了计算流体力学应用到炼钢过程中所面临的边界条件和材料物性数据等问题．并着重评述了钢包精炼和连铸结晶器过程中流动及相关现象研究概况,指出炼钢过程中数值模拟的目标不是获得描述某给定过程的精确数值,而是获取过程知识,特别是获取实验无法得到的信息．数值模拟不能代替实验,相反是扩大实验的内容．将来的炼钢过程数值模拟工作将面临更复杂的三维、时间相关的多相反应系统或气金渣等自由表面问题的挑战．      

数值模拟软件在振动力学教学中的应用

振动力学课程教学过程偏重理论知识的讲解,教学中涉及大量的公式推导,学生理解起来有一定难度.本文将数值模拟软件引入振动力学教学过程,首先分析了振动力学教学过程中存在的主要问题,然后列举了多个典型振动力学数值模拟实例,将振动力学中的现象、概念等通过软件直观地模拟出来.通过问卷调查及应用前后成绩分布分析发现,振动力学教学结合...     

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流体力学的教学不仅仅是传授理论知识,更需要提高学生的创造性和综合素质。本文讨论了“四个”统一：静力学和动力学教学的统一;流体作用在平面上的力和曲面上的力的统一;理论和实践的统一;课程与专业的统一;提出了流体力学课程教学中哲学思维观建立、计算机解决实际问题能力培养、专业知识前瞻性的教育至关重要。     

关于流体力学方法论问题

 力学是以实验为基础的科学. 流体力学中绝大多数重要的概念和原理都源于实验. 对 于流体力学问题，数值模拟与物理实验的本质区别并未消失；数值模拟不能代替物理实验， 大规模数值模拟的结果仍需由巧妙设计的物理实验来检验其正确性.     

基于误差马尾图量化爆轰数值模拟结果的置信度

针对爆轰流体力学数值模拟过程中输入参数的不确定性, 通过抽样技术, 形成确定性爆轰流体力学程序的各种输入和数值求解, 建立输入参数与输出响应量的样本, 再通过概率框架下的误差累积分布函数与马尾图, 给出了爆轰数值模拟过程中输入参数不确定度对模拟结果影响的置信度量化方法。通过一维黎曼问题、平面爆轰问题计算了误差马尾图, 给出了二维爆轰拉氏自适应流体动力学LAD2D程序计算网格与模拟结果置信度的关系, 对多物理爆轰过程发展高置信度数值模拟软件有很好的借鉴作用。     

一种新的工程流体力学课程教学方法探讨

针对工程流体力学课程的教学特点,提出了"理论推演—实验研究—数值模拟—互动式案例"的教学模式。该模式将相关的知识点联系起来,以点带面,由浅入深,采用多种方式讲解。以边界层分离现象为例,使用理论推演分析其机理,采用实验方法展示分离现象,引入数值模拟方法,提升教学效果,扩展知识面,使用网络互动方法,提高学习兴趣,加深理解。该模式将传统技术与新兴的技术相结合,可以为该课程的教学提供有益的帮助。     

ON AN INTERDISCIPLINARY TEACHING METHOD OF FLUID MECHANICS AND OTHER MECHANICS RELATED COURSES1)

流体力学是力学和机械等专业本科生的一门专业基础课。由于其涉及数学、物理的概念多、公式复杂、理论抽象而实际应用广,是公认的难教、难学的课程之一。笔者提出了将流体力学与理论力学、材料力学、电动力学等其他力学课程交叉教学的方法,充分利用各门力学课程知识间的联系,使得学生在学习流体力学的同时复习其他力学的知识,通过对比深化理解流体、固体、刚体和电磁场,最终获得对力学学科的整体视野,增强教学效果。     

Turbulent flow through bifurcated nozzles

A finite-element model has been used to study steady-state turbulent flow through bifurcated submerged-entry nozzles with oversized ports typical of those used in the continuous casting of steel. Both 2D and 3D simulations have been performed with the commercial code FIDAP, using the standard K–? turbulence model. Predicted velocities from 3D simulations compare reasonably with experimental measurements using a hot-wire anemometer conducted in a physical water model, where severe turbulent fluctuations are present. Results show that a 2D simulation can also capture the main flow characteristics of the jet existing the nozzle and requires two orders of magnitude less computer time than the 3D simulation. A model combining the nozzle and mould was set up to study the effect of the outlet boundary conditions of the nozzle on the jet characteristics. This modelling technique will assist in the design of submerged-entry nozzles, especially as applied to enhance steel quality in the continuous casting process. Further, the model will provide appropriate inlet boundary conditions for a separate numerical model of the mould.     

小方坯连铸结晶器内凝固坯壳形成及变形热力耦和有限元分析

采用热－力耦合有限元方法分析小方坯连铸结晶器内凝固坯壳的形成及应力分布,得到结晶器长度、结晶器锥度、拉坯速度和钢液过热度等工艺参数对凝固坯壳形成和应力分布的影响规律,所得结果对小方坯连续铸造工艺参数的确定和产品质量的控制具有指导意义。     

安全工程流体力学创新实践教学模式探究

流体力学是安全工程类本科专业的基础必修课.通过创新安全工程流体力学理论教学模式、融合学科专业知识及改革实践教学方法,提出了教学改革总体思路和方案,梳理了安全工程流体力学中的核心知识脉络体系;将看似孤立的基础理论三大方程穿插融合在一起,并延伸至安全工程专业中的流体力学知识点,使学生明确安全工程流体力学学什么、怎么学、如何...     

应用二维LDA系统研究连铸结晶器紊动流场特性

本文以重庆特殊钢厂引进日本四孔水口连铸结晶器为研究对象,用二维激光多普勒测速仪(二维 LDA)较详细地测定了该结晶器模型内的紊动流场,并对其流速分布规律及紊动特性进行了分析研究.文中还讨论了速度偏置误差问题,提出了是否进行偏置误差修正的判别条件.本文的成果对此类结晶器有关温度场、杂质分布及改进设计和工艺控制等后续课题的研究提供了重要的依据.     

薄板坯连铸结晶器内凝固坯壳的数值分析

首先建立三维热传导模型，用差分法计算得到薄板坯连铸结晶器内初生凝固坯壳的几何形状及温度场，并在此基础上采用三维热弹塑性接触有限元方法分析凝固坯壳的应力及变形。针对两种类型的结晶器作了计算分析，对两种拉速下的温度、应力、变形以及成裂指数变化规律进行了比较，所得结果对薄板连铸工艺参数的设计和控制具有指导意义。     

APPLICATION OF PROBLEM-BASED METHOD IN TEACHING STREAMLINE BERNOULLI EQUATION1)

为了提升高校学员的思维和逻辑推理能力,提高流体力学课堂的教学水平,引入问题导入式教学法,坚持问题导向,层层递进,以流体力学课程中的教学实例,说明问题导入式教学法的应用,通过严密的推理过程,对已有知识进行有效的复习,得出科学的结论。增强了学生学习的兴趣和专注度,提高了学生独立思考和创新能力,取得了较好的教学效果。     

再生核质点法研究进展

概述了无网格再生核质点法的近似方案和本质边界条件的处理;综述了再生核质点法在结构动力学、大变形分析、计算流体力学、断裂及损伤力学、微机电结构分析中的应用;从工程应用和改进再生核质点法的角度提出了未来的若干研究方向.