环形磁场金属等离子体源冷却流场的数值模拟与优化

环形磁场金属等离子体源作为一种全新的等离子体源结构,可用于产生高度离化、无大颗粒、高密度的离子束流,但传统流道结构不能保证其高效、均匀散热,大功率工作时可能引起密封胶圈的烧蚀失效,需对其冷却流场进行优化设计.利用Solidworks Flow Simulation软件对等离子体源冷却流道进行模拟,分析出入水孔分布角度、...     

脉冲磁场中波导管涡流影响的数值模拟

 提出了脉冲磁场中波导管涡流影响的数值模拟方案，编制了EDDYC程序，研究了波导管电导率、管径、壁厚和激励电流角频率等对波导管涡流的影响，对将在二极管-速调管实验中使用的不锈钢（1Cr18Ni9Ti）波导管的涡流影响进行了模拟。     

脉冲磁场中波导管涡流影响的数值模拟

提出了脉冲磁场中波导管涡流影响的数值模拟方案,编制了EDDYC程序,研究了波导管电导率、管径、壁厚和激励电流角频率等对波导管涡流的影响,对将在二极管-速调管实验中使用的不锈钢（1Cr18Ni9Ti）波导管的涡流影响进行了模拟。     

可压缩轴对称射流流场近区的数值模拟

采用高精度差分方法对二维轴对称可压缩射流流场进行了数值模拟,研究了大尺度涡结构的形成和发展过程及其在射流雪展过程中的作用,计算结果显示了射流失稳后首先出现Ｋｅｌｖｉｎ－Ｈｅｌｍｈｏｌｔｚ非稳定特征,之后向下游发展的过程中, 一笥效应的增长导致涡的配对和对并;指出射流场中压力波动的分布是大尺度涡结构分布的直接结果。     

抗爆容器内爆炸流场数值模拟

 采用计算流体动力学中的二阶精度TVD差分格式和特殊算子分裂法,按轴对称问题,对半球顶圆柱筒密闭式抗爆容器内部爆炸流场进行了数值模拟。计算得到的容器壁面载荷分布与实验结果基本一致。不同时刻爆炸流场压力分布图像清晰地描述了容器壁面的冲击波加载过程。     

合金材料激光表面重熔快速凝固过程数值模拟

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。     

逆流式自然通风冷却塔流场及热质交换的数值模拟

以双曲型逆流式自然通风冷却塔为典型的研究对象，建立“热态模型”，即建立塔内气，水流动以及热质交换问题的数学和物理模型，在贴体非正交曲线坐标网格上用有限体积法构造差分格式，并运用ＳＩＭＰＬＥ算法对冷却塔流场和温度场进行了数值模拟。     

剪切磁场位形下电阻壁模不稳定性的数值模拟

数值研究了平衡磁场位形对电阻壁模稳定性的影响。研究发现,磁场剪切对电阻壁模有解稳作用,对于不同的剪切磁场位形,最不稳定的电阻壁模的环向模数和极向模数不同。等离子流对电阻壁模的增长有抑制作用,稳定住电阻壁模的临界流速度随着磁场剪切率的增大而增大。电阻壁模经线性增长后,进入非线性演化阶段,最后达到饱和状态,剪切磁场位形下的扰动磁能比均匀磁场位形下的扰动磁能饱和度高。     

微观偏析对凝固传热传质数值模拟的影响

总结比较了多种微观偏析模型,并针对反向凝固工艺实验研究的传热传质现象进行了数值模拟。讨论分析了溶 质的重新分布对宏观凝固传输过程数值模拟的影响,并与实验数据进行了比较,认为微尺度固液相界面上的溶质再分配对 新生相生长的影响不可忽略。     

低温离心泵的二维流场数值模拟及分析

低温离心泵是使用于低温工况下的离心泵,它具有尺寸小、转速高、升压高等特点。文中使用fluent软件,对自主设计的低温泵内流体的流动情况进行了数值模拟。通过划分计算区域、选择合适的计算网格、采用合理的湍流模型和边界条件等方面的处理,得到了一种模拟值与设计值比较吻合的数值模拟方法。利用数值模拟方法真实反映了低温泵内部的复杂流动,验证了泵的传统理论设计方法对于低温工况的适用性,并为低温泵内流道的设计、改进提供了理论依据。     

Modelling the unsteady melt flow under a pulsed magnetic field

A numerical model for the unsteady flow under a pulsed magnetic field of a solenoid is developed, in which magnetohydrodynamic flow equations decouple into a transient magnetic diffusion equation and unsteady Navier–Stokes equations in conjunction with two equations of the k–ε turbulent model. A Fourier series method is used to implement the boundary condition of magnetic flux density under multiple periods of a pulsed magnetic field （PMF）. The numerical results are compared with the theoretical or experimental results to validate the model under a time-harmonic magnetic field; it is found that the toroidal vortex pair is the dominating structure within the melt flow under a PMF. The velocity field of a molten melt is in a quasi-steady state after several periods; changing the direction of the electromagnetic force causes the vibration of the melt surface under a PMF.     

磁流体动力学磁控进气道流场分布数值模拟

采用磁流体控制的办法能提高超燃冲压发动机的推进性能。结合了Maxwell方程组和描述流体力学规律的Navier-Stokes方程组,并对这些方程进行了简化,建立了适用于计算磁流体动力学(MHD)超燃冲压发动机磁控进气道流场分布的数值模拟模型。研究了在特定工况下,流场特征、电势、电流以及提取功率等参数的变化。磁流体发生器能够降低管道出口马赫数和流向速度,降低出口处的总焓,但是出口处的温度有所提高。在电极上,电势保持常数,而绝缘壁面的电势较高,电场在电极端点出现周期性的极性。y方向电流在电极板附近很高,而在绝缘板上几乎为零。电流主要从正电极流向负电极,而且沿着x方向略有减小。y方向电流最大值出现在绝缘壁面上,而绝缘板上的z方向值几乎为零。z方向电流最大值出现在管道的边角处,而在绝缘壁面上几乎为零,电流在绝缘壁面的法线分量为零。     

块状TiO2气凝胶的溶胶-凝胶过程及结构

对块状TiO2气凝胶的溶胶-凝胶过程及结构进行了实验研究,结果发现:增加催化剂的量,凝胶化时间缩短,湿凝胶的透明度降低,强度提高;增加前驱体的量,凝胶化时间缩短,湿凝胶的透明度变化不大,强度提高;增加水量,凝胶化时间先缩短后增加,湿凝胶透明度先减小后增加,强度先增加后减小。利用扫描电镜对超临界干燥法制备的不同催化剂量和密度的块状TiO2气凝胶的结构进行了表征,并对结构与溶胶-凝胶过程之间的联系进行了分析。结果表明:增加催化剂量,由于缩聚反应进行的程度提高,气凝胶粒子粒径较小且总的孔径较大。减小前驱体量,气凝胶粒子粒径增大且结构逐渐疏松。     

脉冲强磁场技术发展现状与趋势

脉冲强磁场是现代科学研究的重要工具,因其可以较容易地实现50 T以上磁场,因而在最近20年快速发展。最高磁场强度已经由70 T左右发展到目前的100 T,磁场波形也由以前单一的短脉冲发展到现在的长脉冲、平顶脉冲、长短合成脉冲等多种波形。随着电源与控制技术的发展,脉冲强磁场技术也在一定时间内实现了高稳定度磁场,拓宽了脉冲强磁场的实用范围;同时,脉冲磁体技术发展催生出能快速冷却的、具有高重频和异形结构的脉冲磁体,以满足X射线实验、中子实验和太赫兹实验要求。文章详细介绍了脉冲强磁场技术的发展现状与发展趋势,还介绍了武汉国家脉冲强磁场科学中心的磁场技术。     

外加磁场下真空沿面闪络特性数值模拟

以单粒子模型和带电粒子运动方程为基础,采用蒙特卡罗方法,编写了真空沿面闪络过程计算程序,研究了外加磁场对真空沿面闪络过程的影响,主要是对二次电子发射及电子束的雪崩运动的影响。研究表明：外加磁场的存在,改变了绝缘体表面电子的运动,进而影响到绝缘体表面电荷的分布,从而在宏观上对绝缘体的耐受电压产生影响;外磁场抑制真空沿面闪络的效果与磁场的空间分布有关,磁场加在阴极附近时产生的效果优于加在阳极附近。     

Ti-45at.% Al合金定向凝固过程中显微组织演化的计算机模拟

采用基于溶质扩散控制模型CA方法对Ti-45at.% Al合金定向凝固过程中显微组织演化过程进行了数值模拟.模拟结果表明,在温度梯度较高时,初生晶核间距无论大小,均可通过分枝或竞争生长而使一次胞晶/枝晶间距得到调整.在抽拉速度一定情况下,随着温度梯度增加,胞晶/枝晶间距减小,在温度梯度一定情况下,随着抽拉速度增大,观察到胞晶/枝晶混合结构,混合结构区随温度梯增大而增大,模拟结果与实验观察相符合. 关键词： Ti-45at.% Al合金 定向凝固 组织演化 数值模拟     

脉冲磁场下水热法制备Cr掺杂ZnO稀磁 半导体晶体

本文以ZnCl₂, CrCl₃. 6H₂O和氨水缓冲溶液为原料, 在4T脉冲磁场下水热法制备了Cr掺杂ZnO稀磁半导体晶体, 通过X射线衍射分析、扫描电子显微镜观察及采用振动样品磁强计进行磁性分析等, 探讨了脉冲磁场对其微观结构及磁性能的影响. 结果表明: Cr掺杂ZnO稀磁半导体晶体仍保持ZnO的六方纤锌矿结构, 脉冲磁场具有促进晶粒生长及取向排列的作用, 4T脉冲磁场条件下合成的Cr掺杂ZnO稀磁半导体具有良好的室温铁磁性, 其饱和磁化强度(M_s)为0.068 emu/g, 而无脉冲磁场情况下制备的样品室温下呈顺磁性, 并且, 脉冲磁场下制备将稀磁半导体的居里温度提高了16 K.     

Fe-Pb合金凝固多相体系内偏析形成过程的三维数值模拟

基于Eulerian-Eulerian方法和流体体积技术,建立了三维多相流体动力学凝固模型,并将其与质量、动量、溶质和热焓守恒方程相耦合,对Fe-Pb合金侧向凝固过程进行了数值模拟.首先,分析了分布面积二次梯度((SPb))和浓度二次梯度((CPb))对偏析模式的影响,结果表明:液、气两相的流动相变使偏析模式表现为上端X形下端V形,X偏析由气相相变驱动力和多取向相变作用下的"散射"形成;ttc时,随(SPb)和(CPb)曲线降低,X偏析的下偏析角增大,上偏析角和V偏析角减小,Pb收得率增大,有利于获得含量稳定弥散的凝固组织.此外,还研究了液、气两相交互流动下通道偏析的形成机理,结果表明:通道偏析仅存在于流动-相变交互作用(ul·cl和ug·cg)为负值的区域,该区域的流动扰动抑制合金的局部凝固,促进偏析通道生长;流动-相变交互作用负值越小,偏析通道持续增长越稳定.模拟结果与实验结果相符合,验证了模型的准确性.     

强磁场条件下金属凝固过程中第二相的迁移行为

理论分析表明,第二相的迁移行为可以通过迁移速度进行表征.影响迁移速度的因素包括第二相和熔体的物理性质、磁场强度和梯度大小、第二相的形状和体积等因素.强磁场下洛伦兹力的效果为促进第二相在基体中的均匀分布,其效率在磁场强度大于某一定值时逐渐降低.在梯度强磁场条件下,第二相迁移行为和分布状态的主要控制参数是梯度磁场下的磁化力.在磁场梯度较小时,因洛伦兹力的制约磁化力控制第二相迁移的效果不明显,随着磁场梯度的增加,磁化力的作用效果逐渐增强.通过研究强磁场下Al-Si合金、Al-Ni合金中原位自生第二相的迁移行为实 关键词： 强磁场 迁移 第二相 凝固