李剑虹
,
涂赣峰
,
戚喜全
,
毛继红
,
吕定雄
,
冯乃祥
材料与冶金学报
doi:10.3969/j.issn.1671-6620.2010.03.004
铝电解槽的多物理场仿真及在线动态仿真分析研究对铝电解槽大型化、微机过程控制化的开发、优化设计、生产启动和运行管理具有重要的指导意义.文中阐述了铝电解槽物理场模型和计算方法的发展过程及主要的商业化分析软件,列举了21世纪以来我国科研工作者在铝电解槽电、热、磁、流体和应力场仿真及智能多模式控制系统领域的重要科研成果.文中分析了我国铝电解槽多物理场及在线动态仿真的研究现状与发展前景,并提出了未来我国在铝电解槽计算机仿真研究领域亟待解决的问题,即磁流体全槽模型的建立与分析;多物理场同一计算平台的耦合解析;铝电解槽的全息仿真技术、在线动态仿真技术以及焙烧启动方式、材料属性对铝电解槽运行影响的研究分析;强适用性、参数化建模应用软件的开发.
关键词:
铝电解槽
,
计算机仿真
,
多物理场
,
智能控制
李明健
,
陈龙
,
倪明玖
,
张年梅
工程热物理学报
包层结构是国际热核聚变实验堆(ITER)中的重要组件,它的力学行为与磁 热-流-固多物理场的耦合效应密切相关.本文采用有限体积法和有限元方法,分析了磁场强度和流体入口速度对包层内流动传热效应和包层中流道插件(FCI)结构安全性的影响.对磁场效应的分析表明,虽然MHD效应对流体存在不利影响,但磁场效应引起的M型速度分布改变了流体的传热形式,可以增加流体出口平均温度,提高热效率;同时,射流可降低第一壁最高温度,减小FCI最大结构热应力.此外,磁场效应还降低了FCI的热膨胀趋势,使得侧壁和Hartmann壁的法向位移有所减小.对于入口流速的分析表明,当速度增加时,PbLi流体出口平均温度降低,使其热效率降低,但流道向氦气中的热泄露有所减少,增加了出口输出热功率.当速度超过0.06 m/s时,出口热功率占中子生成热功率的比例将稳定在85％左右,同时考虑到第一壁和FCI的结构安全性,入口速度选择在0.06～0.10 m/s间可使包层达到良好的传热性能和安全性能.
关键词:
多物理场
,
流道插件
,
传热
,
热应力
胡福胜
,
魏正英
,
刘伯林
,
杜军
,
谭超
,
韩志海
材料科学与工艺
基于新开发的内送粉高效能超音速等离子体喷枪,本文建立内送粉全三维计算模型,利用数值方法、氩等离子体的性质、枪内工作等离子体的电离与复合反应等研究喷枪内外部多物理场下的高温高速等离子体气流特性.从得到的计算结果可以看出,喷枪内部的高温区主要在阴极附近,且呈现出三维不对称分布,内送粉结构的喷枪使得主气在经过送粉口后中心最高温度偏离轴线1 mm左右,而气流的速度分布也受内送粉气流的影响使其偏离中心轴线并在喷枪口外出现较强的速度梯度.从喷枪内的氩离子分布可以看出,从送粉口加入的粉末颗粒有带电的可能.
关键词:
热喷涂
,
内送粉
,
多物理场
,
数值分析
,
等离子体
李青
,
王资兴
,
谢树元
金属学报
doi:10.11900/0412.1961.2016.00386
基于多物理场耦合计算,结合电渣重熔(ESR)工艺,开发了应用于ESR全过程数值模拟的数学模型。模型涵盖了熔炼过程的电磁场、流动、传热、熔化及凝固多个物理过程,给出了熔炼过程温度及液相体积分数分布、熔池及糊状区形状尺寸等过程控制所相关的特征信息。利用铸锭温度分布历史,该模型可以计算与铸锭质量密切关联的多种凝固参数信息。该模型可以实现对未知ESR过程的稳态模拟预测,也可以针对实际过程进行熔炼全程(包括模冷阶段)的瞬态模拟分析。模型计算的熔池形状及深度与剖锭分析的结果接近,预测的二次枝晶臂间距分布与枝晶组织分析照片相符合。本模型可应用于过程分析及优化,并为新产品和工艺研发提供重要的技术支撑。
关键词:
电渣重熔
,
数值模拟
,
多物理场
,
二次枝晶间距
刘勇
,
吴颂平
复合材料学报
doi:10.3321/j.issn:1000-3851.2008.02.017
针对热压工艺特点,将预浸料视为可变形的多孔介质,通过体积平均,建立了固化过程中温度、纤维应力和树脂流动多物理场耦合的数学模型.该模型考虑了纤维变形和体积分数变化的影响,反映了渗透率和纤维体积分数的关系.对于复合材料层合平板热压工艺,通过进一步简化,给出了一维固化方程,并进行了有限元数值分析.数值模拟中采用ALE移动网格方法来处理动边界问题.计算结果表明,与非耦合的经典模型相比,该模型给出的结果能更好地与实验吻合,层合板逐层压缩现象也和实验结果一致.而且该模型能预测树脂的排出量和纤维层间纤维体积分数的变化.
关键词:
热压工艺
,
多物理场
,
体积平均方法
,
树脂流动
,
数值模型
陈海龙
,
方国东
,
李林杰
,
时圣波
,
梁军
复合材料学报
基于高硅氧/酚醛复合材料体积烧蚀条件下的三维多物理场耦合控制方程,通过有限元方法预报了高硅氧/酚醛复合材料在酚醛树脂热解反应过程中的温度场、位移场、孔隙压力以及树脂残留率等热力学响应.计算结果表明:数值计算模型预报的温度场和位移场与高硅氧/酚醛复合材料高温变形实验的测量值吻合.材料热解过程中固体材料孔隙压力的峰值点出现在材料热解反应刚开始发生的区域,而弹性应力的峰值点出现在靠近材料热解层的原始材料层.
关键词:
高硅氧/酚醛
,
体积烧蚀
,
多物理场
,
高温力学性能
,
有限元法
朱燕伟
,
孟松鹤
,
易法军
,
赵小光
,
潘威振
复合材料学报
doi:10.13801/j.cnki.fhclxb.20160121.002
为研究用于钝头体高超声速飞行器热防护系统的碳/酚醛复合材料在典型服役环境下的烧蚀机制,首先,建立了烧蚀行为的数学模型,模型考虑了材料表面热辐射、固体相的温升吸热、基体热解反应吸热、高温热解气体引射、质量引射引起“热阻塞”效应、热解气体的温升和膨胀吸热等多种能量耗散机制,并利用有限元方法实现了数学模型的求解；然后,预报了在冷壁热流为400 kW·m-2、焓值为5 MJ·kg-1的气动热环境下碳/酚醛复合材料的烧蚀行为。结果表明：在受热过程中,厚度为20 mm的碳/酚醛复合材料碳化层的深度持续增加,100 s 时的表面温度达到1420 K,背壁温度为346 K,热解气体压力达10.3 atm,碳化层深度为7.50 mm。所得结论可为具有长时间大面积热防护需求的高超声速飞行器的热防护系统设计提供支持。
关键词:
碳/酚醛复合材料
,
热防护
,
多物理场
,
烧蚀行为
,
有限元方法
任静
,
龚学余
,
王恩峰
,
任玉虎
低温物理学报
基于柱形单极表面波的等离子体天线结构的多物理场情况考虑了天线内部粒子的反应和运动等因素,通过ComsolMultiphysics软件,模拟感应耦合场、粒子运动场等,得到了天线内部的粒子分布、电子能量分布等以及等离子体天线的相关参数,同时分析各物理场之间的关系对等离子体天线的影响,发现感应耦合等离子体场在天线工作中起主要作用,有助于等离子体天线的参数重构控制.
关键词:
等离子体天线
,
柱形单极
,
多物理场
