金属熔滴快速凝固过程的双倒易边界元分析

来源 :中国工程热物理学会传热传质学学术会议 | 被引量 : 0次 | 上传用户:taodenmy
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本文发展了非线性边界条件相变传热过程的轴对称双倒易边界元方法,数值模拟了金属熔滴在快速冷却条件下的快速凝固过程.分别研究了在微重力落管和落塔中及喷射成形过程中金属熔滴的快速凝固过程,得到了过冷度,温度变化及相变界面随时间的变化,并研究了一些因素的影响.
其他文献
本文采用有限元方法对CZ法单晶硅生长炉中的热量、动量和质量输运过程进行了全局数值分析.建立了单晶硅CZ法生长的全局分析的数学模型.利用所开发的全局分析程序较为详细地研究了气体导流板对近自由表面熔体的流动特性,对熔体中氧的分布和生长界面氧的含量的影响.得到了无气体导流板的传统生长炉和有气体导流板的改进型炉子的一些传热、传质和动量传递的特性和规律.为生长高质量单晶硅提供了有重要价值的数值依据.
本研究开发了一种新的强化沸腾传热表面,它们是用复合化学镀的方法在普通金属表面上制成的,镀层中含有非金属元素及高分子聚合物微粒.通过一定方法的热处理,聚合物微粒气化或碳化后形成微孔,微孔的尺寸及分布密度可以通过改变镀液的成分来改变.这种镀层具有非晶态结构,新表面上的微孔是理想的气泡核化中心.本研究以水为介质,测定了不同表面的池式沸腾传热系数.
本文从边界层动态微分方程出发,按照热边界层有关理论,推导出了边界层动态积分方程.在对边界层速度和温度分布合理假设的基础上,求解了动态积分方程;给出了瞬态热边界层厚度和对流传热系数随时间和空间变化依变关系式.结果表明:在动态过程的任一时刻,稳定阶段和非稳定阶段是并存的,且它们各自有自己的规律;从非稳定阶段向稳定阶段过渡过程中,对流传热系数变化是剧烈的.
本文采用显微放大摄影及快速瞬态温度检测系统,对高能脉冲激光作用下金属表面液膜的相变行为进行了观测、拍照及瞬态温度测量,初步揭示了一些新的物理现象,并研究了激光功率密度、脉冲宽度、工质种类等对表面液膜相变行为的影响.
考虑超快速加热引起传热过程的非傅立叶效应,建立了第二类边界条件下的半无限体的动态热流场、动态热应力场方程组.用拉普拉斯变换法对方程组进行求解.结果表明,快速加热在半无限体内产生一个热波和两个热应力波.热波波面通过之处引起当地温度突然升高.应力波波面通过之处使该处应力突然增加;并对热波和弹性膨胀波波速比率对半无限体尖峰应力的影响作了研究分析.
在考虑非傅立叶效应和非斐克效应的基础上,对所建立的高强度快速传热传质的耦合方程进行了对流边界条件的数值模拟.
本文将随机模拟方法和渗流理论结合起来讨论流体在多孔介质中的扩散.
本文对流体(水或空气)在青铜(89/11)烧结多孔结构中的对流换热进行了数值研究.研究表明,采用基于Brinkman-Darcy-Forchheimer模型的非热平衡模型,边界孔隙率取实测结果,能量方程取等壁温边界条件,考虑端部效应,物性随温度和压力的变化、孔隙率变化、热弥散、流动惯性的计算结果与烧结床中的实验结果有着较好地吻合.
对圆管内变物性流体在加速流时热交换和水力学过程进行了系统的数值模拟研究,考虑了非定常流的影响,采用在不稳定条件下的湍流迁移模型.计算在很大的参量范围内进行:起始的雷诺数:Re=10~10,普朗特数:Pr=0.7~10,无量纲加速度:a=3×10~3×10.结果表明:努谢尔数及阻力系数与其准静态时的量值的比值在所定义的无量纲特征时间上有一最小值.同时考虑变物性和非定常性的影响,得到结论:在加速时变物
对圆管内变物性流体在加速流时考虑了非定常流的影响,采用新的湍流迁移模型,对热交换过程进行数值模拟研究.与实验相比较,得到较一致的结果.表明:用一组封闭的迟豫方程来计算湍流应力τ和湍流热流密度q,从而建立起湍流迁移模型,此模型与大量实验结果相吻合,具有普适性.同时考虑变物性和非定常性的影响,使得数值模拟和实验的比较具有实际意义.