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采用有限元法和有限体积法对250 mm大圆坯连铸结晶器电磁搅拌(M-EMS)磁场和流场进行耦合计算。分析了不同电磁搅拌电流和频率下磁场和流场的分布。研究表明，数值模拟结果与实测结果基本一致。钢液中心面的磁感应强度在角部要明显大于中心。电磁力在横截面周向上分布均匀，流动呈涡旋状。当频率相同时，磁感应强度、电磁力和流速随着电流的增加而增加。当电流相同时，沿拉速方向，磁感应强度随频率增加而减小，电磁力和流速随频率的增加而增加。沿搅拌器中心径向，磁感应强度和电磁力随频率增加而减小，频率对切向流速的影响不大。对于250 mm大圆坯连铸结晶器电磁搅拌，在电流和频率为480 A，3 Hz时能起到良好的搅拌效果。

关键词: 电磁搅拌 , magnetic field , flow field , numerical simulation

夹具拘束模型在焊接过程有限元分析中的建立及应用

张增磊史清宇鄢东洋蔡志鹏李德成

金属学报 doi:10.3724/SP.J.1037.2009.00198

夹具及垫板的拘束作用对被焊平板试样残余应力与变形的演变历程具有重要影响.将夹具和垫板作为弹塑性体包含到焊接数值模拟模型中,采用4种模型模拟夹具及垫板与被焊平板试样之间的相互作用,能够提高焊接数值模拟研究方法的科学性和准确性. 数值模拟结果表明,夹具拘束作用的不同处理方式对平板试样焊后残余应力分布与变形趋势有重要影响.不同拘束条件下的平板试样残余变形模拟结果,与平板试样在自由状态下和夹具夹持状态下焊接实验获得的变形趋势均一致.在焊接过程初期阶段, 平板试样上下表面的横向应力分布差异,对决定平板试样的残余变形趋势有重要影响.

关键词: 焊接 , numerical simulation , fixture constraint , contact algorithm , transverse stress

折流式移动流化床改质焦炉煤气预还原铁矿粉的数值模拟

唐惠庆 , 毛莹郭占成 , 叶树峰

钢铁研究学报

建立了折流式移动流化床内利用改质焦炉煤气进行气基粉铁矿预还原的数学模型。模型求解采用FLUENT和PHOENICS的联合求解。冷态工况的数值模拟结果和试验结果进行了比较。通过比较床层平均压降和分析气固相的流动行为，对提出的数学模型的可靠性进行了验证。利用所建立的数学模型对利用该反应器和采用改质COG(焦炉煤气)对铁矿粉预还原的工艺过程进行了热态模拟。在模拟的工况条件下，指出了反应器内分布板布置上的缺陷；反应器必须采用气体分布板振动才可以保持气固正常流动，同时保持较小的流化气速。还原气温度的整体降幅达到770K，气相还原势的利用率达到35%，矿粉的还原分数达到0.7，反映出该反应器内良好的气固换热和对还原势的利用率。该反应器在一个紧凑的结构下实现了对还原气热能和还原势的梯级利用。

关键词: 折流式移动流化床 , coke oven gas (COG) , iron ore fine , numerical simulation

双辊薄带连铸分配器的模拟

阮飞，张捷宇，吴广新，刘智宇，马婕，殷天

连铸

采用FLUENT软件模拟研究将两支传统连铸用浸入式水口应用于薄带连铸布流系统中，通过设计正交试验分析了分配器侧孔面积比(S)、侧孔倾角(α)、两分配器间距(L)对布流器布流均匀性及液面波动的影响。结果表明，分配器侧孔倾角对布流影响是显著的，分配器侧孔面积比及两分配器间距对布流影响不显著。分配器侧孔倾角为0°、两分配器间距为800 mm、分配器侧孔面积比1.1为最优分配器结构参数。

关键词: 双辊薄带连铸 , nozzle , structure optimization , numerical simulation

基于两套网格的CA方法模拟铸造镁合金凝固过程枝晶形貌演化

霍亮韩志强柳百成

金属学报

提出了一种基于两套网格的元胞自动机(CA)模型, 用来模拟铸造镁合金凝固过程的枝晶形貌演化. 模型中采用的两套网格, 一套为四边形正交网格, 用来求解溶质扩散方程;另一套为正六边形网格, 用来进行CA方法的计算, 以反映镁合金枝晶形貌的六重对称特征. 模型中, 枝晶尖端生长驱动力由界面平衡溶质浓度和求解扩散方程得出的界面实际溶质浓度的差值决定. 应用该模型计算了AZ91D镁合金自由凝固条件下的单个等轴晶生长和定向凝固条件下的柱状枝晶生长以及Mg-10Gd-2Y-0.5Zr(质量分数, %)镁合金多晶粒等轴晶生长. 将模拟结果与浇铸AZ91D镁合金的块状试件和Mg-10Gd-2Y-0.5Zr合金的阶梯试件进行了对比.

关键词: 镁合金 , dendrite morphology , numerical simulation , cellular automaton method , hexagonal mesh

新型铁水颗粒镁脱硫喷枪的研究

倪红卫，刘吉刚，张华，何环宇，徐斌

钢铁研究学报

针对目前铁水镁脱硫喷枪结构单一及使用中枪体振动易引起气体逸出不均匀、喷溅较大等问题，通过水模型物理模拟和数值模拟，设计了一种汽化室带侧孔的新型脱硫喷枪。研究结果表明：设计喷枪喷吹时，气体从汽化室逸出连续均匀，气泡在液相中分布均匀弥散，且停留时间与原喷枪相当，液面波动较平稳均匀。工业试验结果表明：使用新型喷枪可降低镁耗23.3%，显著提高脱硫剂的利用率和脱硫效率。喷枪使用时喷溅较小，寿命与原喷枪相当。

关键词: 铁水脱硫 , injection lance , design of structure , water model , numerical simulation

用可变长度热源模拟奥氏体不锈钢多层焊对接接头的焊接残余应力

邓德安清岛祥一

金属学报 doi:10.3724/SP.J.1037.2009.00521

采用可变长度热源模型对奥氏体不锈钢平板多层焊对接接头的残余应力进行了数值模拟, 同时也用实验方法测量了平板对接接头上下表面的残余应力. 通过比较由热弹塑性有限元计算得到的残余应力与由电阻应变片法测量得到的实验结果得知, 采用该模型对多层焊对接接头残余应力的数值模拟, 不仅可以大大缩短计算时间, 也可以得到较高的计算精度.

关键词: 焊接残余应力 , numerical simulation , austenitic stainless steel , variable length heat source

柱坐标系下圆筒型反应器内三维湍流流动的数值模拟

赵连刚 , 朱苗勇 , 肖泽强

金属学报

本文以ＳＩＭＰＬＥ算法为基础并采用特殊网格方法消除柱坐标系极点奇异性，通过对Ｎａｖｉｅｒ－Ｓｔｏｋｅｓ方程进行数值求解实现了圆筒形反应器内三维湍流流动的计算．开发的计算程序已得到较好应用．

关键词: 圆筒形反应器 , cylindrical coordinates , turbulent fluid flow , numerical simulation

316L不锈钢激光快速成形的微观组织模拟

贾文鹏汤慧萍贺卫卫林鑫黄卫东

金属学报 doi:10.3724/SP.J.1037.2009.00192

针对316L不锈钢激光快速成形(LRF)薄壁试样的凝固组织形态分布,从凝固理论出发, 建立了激光快速成形柱状晶/等轴晶转变(CET)及一次枝距λ₁与有限元温度场耦合数值模型, 模拟了成形高度为2.8 mm的LRF薄壁试样凝固组织形态及分布. 结果表明: 316L不锈钢LRF组织由致密、均匀、外延生长的细长柱状晶组成, 一般不发生CET转变, 组织中λ₁在6.5-17 μm范围内, 且随熔覆高度的增加而逐渐增大, 模拟结果与实验符合很好. 在此基础上, 对成形高度为40 mm薄壁件的凝固组织形态及分布进行了预测.

关键词: 316L不锈钢 , laseapid forming (LRF) , microstructure , numerical simulation