袁训锋
,
丁雨田
,
郭廷彪
,
胡勇
,
唐向前
中国有色金属学报
基于Wheeler等提出的纯扩散相场模型,建立耦合溶质场、温度场和流场的相场模型,采用有限差分法对控制方程进行数值求解,研究Ni-Cu合金凝固过程中单晶粒枝晶和多晶粒枝晶在强制对流作用下的生长行为.结果表明:熔体的流动显著改变凝固前沿的传热和传质,从而改变枝晶的生长行为.在流速为6.43 m/s的垂直强制对流作用下,上游枝晶受过冷熔体冲刷,枝晶尖端溶质浓度和温度低,实际过冷度大,枝晶生长迅速,稳态生长速度比纯扩散时增加28%;热量和溶质在下游富集,下游枝晶尖端溶质浓度和温度高,实际过冷度小,枝晶生长缓慢,稳态生长速度比纯扩散时减小26%.
关键词:
Ni-Cu合金
,
相场法
,
强制对流
,
枝晶生长
,
凝固
,
溶质场
,
温度场
,
流场
Yutian DING
金属学报(英文版)
The phase-field model coupled with a flow field was used to simulate the solidification of pure materials by the finite difference method. The effects of initial crystal radius, the space step and the interface thickness on the dendrite growth were studied. Results indicate that the grain grows into an equiaxial dendrite during free flow and into a typical branched structure under forced flow. The radius of an initial crystal can affect the growth of side-branches but not the stability of the dendrite's tip when an appropriate value is assigned to it. With an increase in space steps, side-branches appear at the upstream of the longitudinal principal branch and they grow rapidly. With an increase in the interface thickness, the trunk of the longitudinal upstream and lateral principal branches grow longer and become more slender while the number of secondary branches increases.
关键词:
Phase field method
,
强制对流
,
枝晶生长
,
模拟
袁训锋
,
丁雨田
材料导报
采用Tong和Beckermann等提出的耦合流场相场模型对纯镍凝固中多晶粒枝晶的生长过程进行模拟,研究了多晶粒枝晶的生长形貌和温度分布.结果表明,熔体流动显著改变凝固前沿的传热,从而影响枝晶生长.受熔体流动和多晶粒之间相互影响的共同作用,枝晶在4个最优生长方向上的形貌呈现不对称;熔体流动还改变了枝晶的水平最优生长方向,使得水平主枝向上游倾斜;此外,二次枝晶出现径向熔化和轴向熔化等粗化方式.
关键词:
相场法
,
强制对流
,
多晶粒
,
凝固
周冰
,
康永林
,
郜俊震
,
祁明凡
,
张欢欢
中国有色金属学报
采用自主研发的强制对流搅拌装置(FCR)，研究筒体温度、浇注温度和搅拌速度对A356铝合金半固态组织的影响规律，探讨半固态浆料制备过程中的凝固行为。结果表明：适当降低浇注温度、筒体温度和提高搅拌速度均有利于半固态浆料组织的改善，能够制备晶粒细小、圆整、分布均匀的半固态组织；当浇注温度为620~630℃、筒体温度为570~580℃、筒体转速为200 r/min以上时，均能获得理想的半固态浆料，其初生固相颗粒平均直径在80μm以下，形状因子在0.75以上；强制对流搅拌装置极大地改变了传统凝固条件下熔体依靠传导单向传热和扩散缓慢传质的状态，使熔体的温度场和成分场趋于一致，破坏了枝晶生长的条件，有利于获得较好的半固态组织。
关键词:
A356铝合金
,
半固态
,
强制对流
,
流变成形
,
组织演变
洪荣华
,
钟昌雄
,
倪煜
,
胡亚才
,
李蔚
工程热物理学报
本文提供了7个内径为15.54mm的内螺纹粗糙管单相流动的传热和阻力数据,为当前商用粗糙管常用尺寸提供了一系列新的内部强化数据.螺纹管结构参数为螺纹数(18～45),螺旋角(25°～45°)、螺纹高(0.33mm至0.55 mm).测试管由于螺纹处流动分离及表面积的显著增加而得到强化.测试数据范围为5.08≤Pr≤6.29.利用两种关联式来预测不同几何变量和雷诺数下St和摩擦系数.多重回归传热关联式的平均差分别为2.9%和3.8%.传热和摩擦关联式基于粗糙表面热量-动量传输比拟,标准差为分别是1.4%和5.4%.关联式能够合理地预测商用螺纹粗糙管的传热和摩擦.
关键词:
强化
,
强制对流
,
传热
,
螺纹粗糙管
袁训锋
,
丁雨田
材料工程
doi:10.3969/j.issn.1001-4381.2011.10.002
采用耦合溶质场、温度场和流场的相场模型,对Ni-Cu合金凝固过程中多枝晶生长进行模拟,研究了多枝晶生长形貌及温度场和溶质场分布.结果表明:熔体流动显著改变凝固前沿的传热和传质,从而影响枝晶生长.受过冷熔体冲刷,枝晶逆流侧前沿溶质浓度和温度低,枝晶臂尖端生长迅速；枝晶顺流侧前沿溶质浓度和温度高,枝晶臂尖端生长缓慢.在熔体流动和多枝晶之间相互影响下,枝晶呈现非对称生长.此外,熔体流动改变非流动方向枝晶臂的优先生长方向,使其向逆流方向倾斜.
关键词:
相场法
,
强制对流
,
多枝晶
,
凝固
朱建军
,
王建立
,
李震
,
张兴
工程热物理学报
测量了水平微细圆管内蒸馏水和不同质量浓度的水基多壁碳纳米管纳米流体在低雷诺数下的强制对流换热特性。实验结果表明,与蒸馏水相比,纳米流体的对流换热系数显著提高,且随质量浓度和管内雷诺数的增大而增大;并且研究了流体管内流动阻力特性,得到的泊肃叶数f·Re值随着雷诺数的变化不明显,但纳米流体的f·Re值要明显小于纯水。
关键词:
纳米流体
,
微细管
,
多壁碳纳米管
,
强制对流
,
强化换热
田林
,
罗来勤
,
王秋旺
工程热物理学报
本文通过实验方法研究了当内翅片管几何尺寸及形状基本相同时,在内翅片上增加凸起对其换热和阻力的影响,并拟合出了所测参数范围内换热和阻力的实验关联式,结果表明在翅片管上增加凸起确实有强化换热的作用,同时阻力增加明显.通过对实验管综合性能的比较,发现增加凸起的换热管更适用于压缩机中冷器.
关键词:
内翅片管
,
强制对流
,
实验研究
,
凸起
刘振华
,
王经
,
陈玉明
工程热物理学报
本文以高粘性流体为实验工质，对水平光滑管内油的层流流动换热进行了直流高压电场强化(EHD效应)实验研究。以实验方法调查了其换热系数强化率与外加电场强度、热流密度及流动速度,油温等因素的相关性。实验证实了外加直流高压电场能对管内层流强制对流换热起着很好的强化作用。验证了高粘性流体在EHD效应下,综合换热性能同样有大幅度增加
关键词:
强制对流
,
强化换热
,
EHD效应
吴峰
,
王秋旺
,
罗来勤
,
陶文铨
工程热物理学报
本文应用层流模型和湍流模型的数值模拟方法,对空气外掠8排波纹管束时的流动与传热性能进行了研究,并将数值结果与实验结果进行了对比,结果表明:层流模型数值模拟结果较湍流更接近于实验值.同时,对两种模型的数值模拟结果拟合出了Nu-Re的关联式.
关键词:
波纹管束
,
强制对流
,
数值模拟
