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饱和稀疏裂隙岩体三维水流-传热过程中位移和应力的一种半解析计算方法

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岩土力学 2016年第12期37卷 3481-3490页

作者：张勇项彦勇北京交通大学土木工程学院北京100044 神华集团有限责任公司科技发展部北京100011

针对高放射核废深地质处置库近场环境,建立分布热源作用下饱和裂隙岩体三维水流-传热过程中位移和应力的一种半解析计算方法:采用Goodier热弹性位移势和Laplace变换计算由温度梯度产生的温梯位移和应力;考虑单一裂隙的情况,利用经典弹... 详细信息

针对高放射核废深地质处置库近场环境,建立分布热源作用下饱和裂隙岩体三维水流-传热过程中位移和应力的一种半解析计算方法:采用Goodier热弹性位移势和Laplace变换计算由温度梯度产生的温梯位移和应力;考虑单一裂隙的情况,利用经典弹性力学的Boussinesq解和Cerruti解计算为满足边界条件的约束位移和应力,与温梯位移和应力叠加,可得总体热位移和应力;把裂隙面离散为矩形单元集合,采用极坐标系下的解析法计算包含奇点的单元积分,采用数值法计算与分布热源有关和不含奇点的单元积分。与基于裂隙面法向一维热传导假设的一种解析解对比,结果表明,半解析法与解析法的计算结果基本一致,但由于半解析法考虑岩石的三维热传导,因温度时空分布和演变的不同而导致不同的温梯应力。针对一个假想单裂隙岩体三维水流-传热过程,计算温梯位移和应力、约束位移和应力、总体位移和应力;结果表明,裂隙水流-传热可能对位移和应力的分布和演变有显著影响,距离分布热源较近的岩石因升温膨胀受到约束而出现压应力,而距离分布热源较远的岩石则可能因协调收缩受到约束而出现拉应力。

关键词：单裂隙岩体饱和水流三维传热热弹性位移势温度应力

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薄板坯连铸结晶器铜板的三维传热分析

金属学报 2007年第3期43卷 332-336页

作者：杨刚李宝宽于洋齐凤升东北大学材料与冶金学院沈阳110004 天津大学机械学院天津300072

建立了薄板坯连铸结晶器铜板的三维传热数学模型,特别是对结晶器铜板冷面的水槽和背板部分采用了交替配置不同的边界条件处理,利用Visual Fortran语言自编程序计算结晶器铜板温度场．通过对一典型薄板坯连铸结晶器铜板模拟分析,发现铜... 详细信息

建立了薄板坯连铸结晶器铜板的三维传热数学模型,特别是对结晶器铜板冷面的水槽和背板部分采用了交替配置不同的边界条件处理,利用Visual Fortran语言自编程序计算结晶器铜板温度场．通过对一典型薄板坯连铸结晶器铜板模拟分析,发现铜板热面温度呈现云层分布,冷面温度呈冰柱状分布．分析了各种工艺参数(拉速、铜板厚度、冷却水流速等)对结晶器铜板温度场的影响,典型位置上的计算结果与现场测量数据符合较好,为优化生产工艺参数和结晶器设计提供理论依据和实际参考数据．

关键词：薄板坯连铸三维传热结晶器铜板温度场

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保温隔热层构造形式确定与三维传热模拟

塑料工业 2017年第11期45卷 150-152,160页

作者：丁杨周双喜王中平黄神恩董晶亮华东交通大学土木建筑学院江西南昌330013 同济大学材料科学与工程学院上海201804

面对着高温和寒冷环境时,屋面处的保温隔热层发挥了重要作用。因此,保温隔热层的构造形式的确定非常重要。通过comsol软件对保温隔热层进行了三维传热模拟得出:材料组合的正置性和倒置性对隔热性能有着较大的影响;而保温隔热层的形状及... 详细信息

面对着高温和寒冷环境时,屋面处的保温隔热层发挥了重要作用。因此,保温隔热层的构造形式的确定非常重要。通过comsol软件对保温隔热层进行了三维传热模拟得出:材料组合的正置性和倒置性对隔热性能有着较大的影响;而保温隔热层的形状及拼接方式却对传热过程影响较小;界面处不同材料的选取导致热桥效应的增加,从而对保温隔热性能影响较大。合理的选择与确定保温隔热层的构造,对今后在高温和寒冷环境处的建筑有着重要的意义。

关键词：高温寒冷保温隔热层构造形式 comsol软件三维传热

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方坯连铸结晶器三维传热模拟

铸造技术 2017年第11期38卷 2753-2756页

作者：王泽鹏蔡宗英朱立光刘增勋张仕骏肖鹏程华北理工大学冶金与能源学院河北唐山063000 河北省高品质钢连铸工程技术研究中心河北唐山063000

采用ANSYS有限元软件,以方坯连铸结晶器为研究对象,基于节点温度传递方法、利用ANSYS接触分析技术建立方坯连铸结晶器三维瞬态传热有限元模型,分析了结晶器内铸坯和结晶器铜壁的三维温度场及结晶器内铸坯坯壳分布规律。结果表明,弯月面... 详细信息

采用ANSYS有限元软件,以方坯连铸结晶器为研究对象,基于节点温度传递方法、利用ANSYS接触分析技术建立方坯连铸结晶器三维瞬态传热有限元模型,分析了结晶器内铸坯和结晶器铜壁的三维温度场及结晶器内铸坯坯壳分布规律。结果表明,弯月面区域铜壁温度较低,上口接近水缝内冷却水温度;弯月面下50 mm处结晶器铜壁温度最高,达到157℃;模型计算所得结晶器铜管高温区域形状与实际生产中下线铜管高温过烧区域形状基本一致;铸坯表面偏离角部30 mm处角部影响消失,铸坯表面温度趋于一致。

关键词：三维传热结晶器有限元连铸

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结晶器内铸坯三维传热分析

铸造技术 2016年第6期37卷 1192-1194页

作者：王朋飞李铁超朱立光刘增勋华北理工大学冶金与能源学院河北唐山063009

基于连铸过程中铸坯温度场遗传特性,采用节点温度逐层传递模拟铸坯的运行,提出了一种结晶器内铸坯三维传热分析方法。利用有限元软件ANSYS建立结晶器内铸坯三维瞬态导热数值模型,分析结晶器内铸坯稳态温度场。运用建立的分析模型,对浇注... 详细信息

基于连铸过程中铸坯温度场遗传特性,采用节点温度逐层传递模拟铸坯的运行,提出了一种结晶器内铸坯三维传热分析方法。利用有限元软件ANSYS建立结晶器内铸坯三维瞬态导热数值模型,分析结晶器内铸坯稳态温度场。运用建立的分析模型,对浇注SPHC板坯凝固过程进行模型分析,阐述了分析方法和过程。

关键词：结晶器三维传热稳态温度场逐层传递

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高炉炉缸内衬三维传热降维法及其实现

高炉炉缸内衬三维传热降维法及其实现

作者：吴爱建东北大学

学位级别：硕士

在钢铁冶金生产过程中,高炉是炼铁生产的核心设备。高炉的建造、大修以及维护费用巨大,少则数亿元多则数十亿元,同时大修周期较长。高炉一旦大修停产,经济损失将十分巨大。因此,高炉长寿问题成为国内外关注的重要事项。高炉炉缸是... 详细信息

在钢铁冶金生产过程中,高炉是炼铁生产的核心设备。高炉的建造、大修以及维护费用巨大,少则数亿元多则数十亿元,同时大修周期较长。高炉一旦大修停产,经济损失将十分巨大。因此,高炉长寿问题成为国内外关注的重要事项。高炉炉缸是整座高炉的基础,炉缸结构的安全性成为高炉寿命的主要限制环节。炉缸是盛装高温铁水的密闭反应容器,与铁水直接接触部分为内衬,内衬的侵蚀状态直接影响到炉缸结构的安全性。研究有效可靠的高炉炉缸内衬侵蚀分析技术,掌握内衬的侵蚀状态,对高炉安全生产具有重大的技术经济意义。目前,常用的高炉炉缸内衬侵蚀分析模型有一维侵蚀模型和二维侵蚀模型,由于三维侵蚀模型计算量大,故未见应用。本文以寻求满足现场实际要求的、更高精度的高炉炉缸内衬侵蚀分析技术为研究目标,从分析炉缸内衬的实际侵蚀形貌和传热特征入手,对三维传热降维法的构建及其实现过程进行了较为深入的研究。首先,高炉炉缸内衬结构的传热具有三维空间特征,通过等效热源项qv将三维传热降维到二维等效传热形式,构建了高炉炉缸内衬三维传热降维法。其次,依据三维传热降维法,建立了高炉炉缸内衬的准三维侵蚀模型;分析表明准三维侵蚀模型不但计算量小,而且理论上具有较高的计算精度,更接近于三维侵蚀分析。最后,基于传热学逆解原理,构建了高炉炉缸内衬的准三维侵蚀计算流程,借助于ANSYS参数化设计语言（APDL）对其进行了参数化设计,形成了准三维侵蚀计算系列程序,提高了计算效率。通过对比二维法和准三维法计算结果发现,准三维法进行高炉炉缸内衬的侵蚀分析与计算是可行的,但是还需要做进一步的研究分析和验证。如果采用准三维法作为高炉炉缸内衬侵蚀状态的诊断手段,将会是目前二维侵蚀分析技术的一次升级,将会给高炉的安全生产提供更为有力的技术保障。

关键词：三维传热降维法高炉炉缸内衬侵蚀侵蚀模型

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高炉炉缸三维传热侵蚀模型的参数化技术

高炉炉缸三维传热侵蚀模型的参数化技术

作者：张帆东北大学

学位级别：硕士

对目前的钢铁产业来说,高炉作为炼铁生产的重大设备已成为钢铁产业发展的制约因素。高炉长寿不仅能够提高企业的经济效益,而且对高炉的操作人员的安全也是重要的保证。因此,延长以及准确预测出高炉的安全工作的寿命成为了研究人员不断... 详细信息

对目前的钢铁产业来说,高炉作为炼铁生产的重大设备已成为钢铁产业发展的制约因素。高炉长寿不仅能够提高企业的经济效益,而且对高炉的操作人员的安全也是重要的保证。因此,延长以及准确预测出高炉的安全工作的寿命成为了研究人员不断追求的目标。高炉寿命主要由炉缸内衬的侵蚀情况决定,所以对高炉炉缸内衬侵蚀情况的研究具有十分重要的意义。对于内衬侵蚀状况的研究主要运用到高炉传热的逆解计算,然而传统的一维和二维逆解法在计算精度上都有所不足,三维逆解法因其考虑了三个维度上的传热影响所以其计算精度最高。要使三维逆解法更好运用于实际生产过程中,对其进行参数化开发就具有非常实际的意义。本文就对参数化计算流程进行了研究。分析高炉模型可以知道只需修改构成高炉的模型点坐标就可以实现重构高炉模型的目的,因此高炉模型可以看成是具有相似结构和不同特征尺寸的一组模型。Pro/ENGINEER软件的族表功能对于管理这种具有相似结构但不同特征尺寸的模型十分便利。使用族表工具开发应用程序,研究二次开发的开发流程,包括：注册信息文件、编写对话框资源文件、菜单信息文件、实现调用族表功能所需的主程序。并且根据输入参数值类型的不同,编写了不同的对话框文件和计算程序。对生成的高炉炉缸三维模型进行传热分析,通过三维逆解法中的收敛性判定公式和侵蚀边界移动的原理得到模型的重构值,通过Pro/ENGINEER的参数化建模技术得到重构的高炉三维模型。比较多次计算后的重构结果得出最终的重构模型。本文的研究结果对于三维逆解法在实际工程中的应用具有探索意义。

关键词：高炉炉缸三维传热侵蚀模型参数化