相变分析数值模拟实例详解

42crmo钢热处理数值模拟及换热系数测定研究1. 介绍42CrMo钢及其热处理过程42CrMo钢是一种常用的工程结构钢，具有优异的机械性能和热处理可塑性，在航空、航天、汽车等领域有广泛应用。

热处理是改变钢材组织和性能的重要过程，对于提高钢材的强度和耐磨性具有重要影响。

2. 研究方法和数值模拟针对42CrMo钢的热处理过程，可以采用有限元数值模拟方法进行研究。

数值模拟可以通过建立钢材的热传导模型和相变模型，来模拟钢材在不同时段内的温度变化和相变行为。

通过数值模拟，可以优化热处理参数，提高热处理效果。

3. 数值模拟的步骤和关键参数数值模拟的步骤包括：建立几何模型、划分网格、设定材料性质、设定边界条件、进行数值计算和分析结果。

其中，关键的参数包括初始温度、热传导系数、相变温度和相变潜热等。

4. 数值模拟的结果和讨论通过数值模拟可以得到42CrMo钢在热处理过程中的温度变化曲线和相变行为。

在热处理过程中，钢材的温度将会在一定时间内升高，达到一定温度后进行保温，然后再冷却至室温。

数值模拟可以帮助研究人员评估不同的热处理参数对钢材组织和性能的影响，为热处理工艺的优化提供参考。

5. 换热系数测定的方法和意义除了数值模拟，换热系数测定也是研究42CrMo钢热处理过程的重要手段之一。

换热系数是决定钢材温度分布的关键参数，直接影响钢材的相变行为和组织形成。

通过测定换热系数，可以对热处理工艺进行实验验证和修正。

6. 换热系数测定的实验方法和装置常见的换热系数测定方法包括探针法、电阻法和激光闪发法等。

这些方法都可以通过测量温度变化和热流变化来计算得到换热系数。

在研究42CrMo钢热处理过程中，可以使用专门设计的实验装置来进行换热系数的测定。

7. 换热系数测定结果的分析和讨论通过换热系数的测定，可以得到42CrMo钢在不同工艺条件下的换热系数值。

研究人员可以根据实验结果对热处理工艺进行调整和优化，以达到预期的组织和性能要求。

基于ANSYS的焊接温度场和应力的数值模拟研究一、本文概述随着现代工业技术的飞速发展，焊接作为一种重要的连接工艺，在航空、汽车、船舶、石油化工等领域的应用日益广泛。

然而，焊接过程中产生的温度场和应力场对焊接结构的性能有着至关重要的影响。

为了深入理解焊接过程中的热-力行为，预测焊接结构的变形和残余应力，进而优化焊接工艺参数和提高产品质量，本文旨在利用ANSYS有限元分析软件，对焊接过程中的温度场和应力场进行数值模拟研究。

本文首先简要介绍了焊接数值模拟的意义和现状，包括焊接数值模拟的重要性、国内外研究现状和存在的问题等。

随后，详细阐述了ANSYS 软件在焊接数值模拟中的应用，包括其基本原理、分析流程、模型建立、参数设置等方面。

在此基础上，本文以某典型焊接结构为例，详细阐述了焊接温度场和应力场的数值模拟过程，包括模型的建立、边界条件的设定、求解参数的选择、结果的后处理等。

对模拟结果进行了详细的分析和讨论，验证了数值模拟方法的准确性和可靠性，为实际工程应用提供了有益的参考。

本文的研究不仅有助于深入理解焊接过程中的热-力行为，为优化焊接工艺参数和提高产品质量提供理论支持，同时也为ANSYS软件在焊接数值模拟领域的应用推广和进一步发展奠定了基础。

二、焊接理论基础焊接是一种通过加热、加压或两者并用，使两块或多块金属在原子层面结合形成永久性连接的工艺过程。

焊接过程涉及复杂的物理和化学变化，包括金属的熔化、凝固、相变以及应力和变形的产生等。

因此，深入了解焊接过程的理论基础对于准确模拟焊接过程中的温度场和应力分布至关重要。

焊接过程中，热源将能量传递给工件，导致工件局部快速升温并熔化。

熔池形成后，随着热源的移动，熔池中的液态金属逐渐凝固形成焊缝。

焊接热源的类型和移动速度、工件的材质和厚度等因素都会影响焊接过程的温度场分布。

为了准确模拟这一过程，需要了解各种热源模型（如移动热源模型、体积热源模型等）及其适用范围，并选择合适的模型进行数值模拟。

相变材料方向（PCM）的电子元件的瞬态热管理☆为基础的散热片王向旗，阿伦学Mujumdar、，克里斯托弗邑机械工程学院，新加坡国立大学，10肯特岭畔，新加坡，119260，新加坡署提供在线2007年4月25日摘要相变材料（PCM）的为基础的散热片，一个传统，挤压铝散热器组成的嵌入式适当PCM的，可能会被用于移动电子设备的冷却，如个人数字助理（PDA）和笔记本电脑是间歇操作使用。

在这些移动设备的使用，改变方向时。

阿进行了数值研究，研究合并后的冷却系统热性能的散热片定位效应以确定它是否影响到一个PCM的冷却系统热性能显着。

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关键词：散热片;相变材料;电子冷却;取向1。

介绍热管理是在为移动设备的先进微处理器开发的最重要瓶颈之一[1]，如个人数字助理（PDA），移动电话，笔记本电脑，数码相机等，这些都是间歇操作。

龚和Mujumdar [2-4]进行了研究，对传热的数值在融化和冻结相变材料单个和多个系列。

Casano和皮瓦[5]研究了一个平面周期相变过程的数值模拟和实验的PCM板。

吉吉和盖伊[6]研究解析一维凝固和一体积均匀发电板熔化。

低导热系数呈现中成药在PCM的为基础的电子冷却系统设计的重大挑战。

为了克服这个缺点，研究人员已经提出了各种强化传热技术如分区/鳍，石墨/金属矩阵，分散在PCM高导电粒子，微相变材料[7,8]封装使用。

使用的PCM型散热片是一个冷却电子设备的应用程序，如帕尔和Joshi [9]讨论effectiveway。

潭及曹公[10]实验研究了用热降温ofmobile存储单元与N -二十烷在单位内填写的电子设备。

克里希南等。

[11]提出一种混合散热片相结合的活动板翅沉浸在一种被动的PCM尖端散热器。

利用二维非定常理事能量方程，Akhilesh等尺度分析。

[12]提出了设计程序，以最大限度地热能量储存和一热一元素复合散热器，PCM和高导电基体材料组成的接收器的运行时间。

热处理数值模拟技术在金属材料淬火过程中的预测与控制热处理是金属材料加工中非常重要的一道工艺环节，通过控制材料的冷却速度和温度变化，可以显著改变金属材料的组织和性能。

其中，淬火是一种常用的热处理方法，通过迅速冷却金属材料，使其快速固化，从而获得优良的材料性能。

然而，淬火过程中温度变化和冷却速度对材料性能的影响十分复杂，传统的试验方法往往耗时耗力，且无法直观地展示材料内部的温度和相变情况。

因此，利用数值模拟技术对金属材料淬火过程进行预测与控制，具有重要的实际意义。

数值模拟技术能够通过建立数学模型，模拟和分析物理现象，从而预测材料的性能。

在金属材料淬火过程中，数值模拟可以通过求解热传导方程、相变动力学方程和流体力学方程等，模拟材料的温度变化、相变行为和冷却速度等问题。

首先，数值模拟技术可以准确预测金属材料在淬火过程中的温度变化。

通过建立热传导方程，考虑热源、边界条件和材料热物性等因素，可以计算出材料的温度变化情况。

这种方法可以直观地展示材料内部的温度分布，进而分析和优化淬火过程中的冷却速度和处理温度。

其次，数值模拟技术还可以模拟和预测金属材料在淬火过程中的相变行为。

金属在淬火过程中会经历相变过程，如奥氏体向马氏体的转变。

通过建立相变动力学方程，考虑材料的成分、温度和冷却速度等参数，可以预测相变过程的发生时间和位置。

这有助于我们理解材料的组织演变机制，以及优化淬火处理以获得理想的材料性能。

此外，数值模拟技术还能够模拟金属材料在淬火过程中的冷却速度。

冷却速度对材料的相变行为和组织结构有着重要的影响。

通过建立流体力学方程，可以模拟金属材料的冷却过程，计算材料表面和内部的流体速度分布，进而推导出冷却速度。

这有助于我们优化淬火工艺，控制冷却速度，从而获得所需的材料性能。

总结来说，热处理数值模拟技术在金属材料淬火过程中的预测与控制具有非常重要的价值。

通过建立数学模型，模拟和分析材料的温度变化、相变行为和冷却速度等问题，可以提供直观、准确的预测结果，帮助我们理解淬火过程中的物理现象，优化热处理工艺，并获得理想的材料性能。

固液相变蓄能的数学模型和有效导热系数的研究近年来，固液相变蓄能（LTC）技术受到广泛关注，它是一种能源节约和舒适环境控制的新型技术。

因此，开展LTC技术的数学模型和有效导热系数研究将有助于该领域的研究和应用。

本文详细阐述了固液相变蓄能数学模型和有效导热系数研究的概念、基本原理和主要特点，并结合实际应用的展示，介绍了固液相变蓄能数学模型和有效导热系数研究的发展现状。

一、固液相变蓄能数学模型固液相变蓄能技术是一种利用固体、液体、气体之间相变而实现能量蓄存和释放的技术。

采用固液相变蓄能的技术，既能节省能源，又能确保空调系统的舒适性。

为此，建立固液相变蓄能数学模型是基于固液相变蓄能技术的理论基础，用于分析、推演和优化固液相变蓄能节能装置的运行参数的理论分析方法。

以传统的固液相变蓄能数学模型为例，该模型以温度和湿度作为基本变量，以热能守恒方程为模型基础，建立一个热力学均衡方程，并对管式和片式型蓄能节能装置进行分析和计算。

首先，该模型以热量守恒方程为基础，建立一个热力学均衡方程，该方程可用来分析管式蓄能节能装置的温度分布。

其次，模型通过添加湿度方程，将空调系统设置为多相流体。

模型对系统温度和湿度的流变作用进行了全面分析。

最后，模型还考虑了系统元件特性、外环境温度和湿度、热源、热沉等参数对系统温湿度分布的影响。

通过以上三个步骤，我们可以获得系统的真实温度和湿度分布，从而为系统的温湿度控制提供理论依据。

二、有效导热系数研究在固液相变蓄能技术中，导热系数的测量和计算是基本的研究内容。

有效导热系数是描述固液相变蓄能系统中热传导的一个重要参数，它是从固体转变为液体的过程中，能量从蓄能装置层传到内部热沉层的流动速度和程度的一个量化指标。

因此，对有效导热系数进行准确测量和评估，不仅对固液相变蓄能装置的温度场和热阻分析有重要意义，而且对系统能量缓冲及能耗优化也有重要影响。

有效导热系数的测量一般有两种方法：一种是测量（ML）技术，即通过实验测量介质的实际导热系数；另一种是数值模拟（NM）技术，即通过数值模拟指标来预估介质的实际导热系数。

基于数值模拟的热处理过程中残余应力分布的研究热处理是一种重要的金属加工方法，对于提高材料的力学性能和耐久性起到至关重要的作用。

然而，在进行热处理时，材料内部会产生残余应力。

这些残余应力会对材料的性能产生负面影响，甚至导致材料的破裂和断裂。

因此，研究热处理过程中残余应力的分布对于优化热处理工艺、改善材料性能具有重要意义。

数值模拟是研究热处理过程中残余应力分布的一种有效方法。

通过建立数值模型，可以对热处理过程中的各种因素进行定量分析，预测残余应力的分布情况。

下面将介绍数值模拟在研究热处理过程中残余应力分布方面的应用。

首先，数值模拟可以模拟热处理过程中的温度场分布。

热处理过程中的温度分布是残余应力分布的基础。

通过数值模拟，我们可以输入热处理工艺参数和材料特性等，对热处理过程中材料的温度变化进行模拟。

这样，我们就能够了解热处理过程中不同部位的温度变化，进而预测残余应力的分布情况。

其次，数值模拟可以模拟热处理过程中的相变行为。

在热处理过程中，材料可能经历相变，如固态相变、液态相变等。

这些相变行为会引起材料内部的组织结构的变化，从而产生残余应力。

通过数值模拟，我们可以建立相应的相变模型，模拟相变行为对残余应力的影响，进而分析残余应力的分布情况。

此外，数值模拟还可以模拟热处理过程中的应力分布。

热处理过程中的应力分布是残余应力分布的关键。

通过数值模拟，我们可以考虑热处理过程中的各种应力因素，如热应力、塑性应力等，对应力分布进行模拟。

这样，我们就能够了解热处理过程中各个部位的应力变化，从而预测残余应力的分布情况。

最后，数值模拟可以对热处理工艺进行优化。

通过数值模拟，我们可以模拟不同的热处理工艺参数，比如温度、时间等，以寻找最佳的热处理工艺。

通过对比不同参数下的残余应力分布，我们可以找到最优的热处理工艺参数，以减小残余应力的分布范围和大小，从而改善材料的性能。

综上所述，基于数值模拟的研究热处理过程中残余应力分布能够提供重要的参考和指导。

多孔介质相变传热与流动及其若干应用研究一、本文概述本文旨在全面深入地研究多孔介质中的相变传热与流动现象，并探讨其在多个应用领域中的实际价值。

多孔介质广泛存在于自然界和工程实践中，如土壤、岩石、生物组织以及许多工业材料。

在这些介质中，相变传热与流动过程对于理解许多自然现象以及优化工程设计具有重要意义。

本文将围绕多孔介质中的相变传热机制、流动特性以及若干应用案例展开详细的论述。

本文将系统地梳理多孔介质相变传热与流动的基本理论，包括多孔介质的基本性质、相变传热的基本原理以及流动的基本规律。

在此基础上，我们将建立相应的数学模型和数值方法，以定量描述多孔介质中的相变传热与流动过程。

本文将深入探讨多孔介质相变传热与流动的关键问题，如相界面演化、热质传递、流体流动以及多孔结构对传热流动的影响等。

我们将通过理论分析、数值模拟和实验研究等多种手段，揭示多孔介质相变传热与流动的内在规律和影响因素。

本文将关注多孔介质相变传热与流动在若干领域的应用研究，如能源工程、环境工程、生物医学工程等。

我们将结合具体案例，分析多孔介质相变传热与流动在这些领域的应用现状和发展趋势，为相关领域的工程实践提供理论支持和指导。

通过本文的研究，我们期望能够加深对多孔介质相变传热与流动现象的理解，推动相关领域的理论发展和技术进步，并为实际工程应用提供有益的参考。

二、多孔介质相变传热与流动的基本理论多孔介质，作为一种由固体骨架和分散在其间的孔隙或空隙组成的复杂结构，广泛存在于自然界和工程应用中。

多孔介质中的相变传热与流动现象，涉及到热质传递、流体动力学、热力学和相变动力学等多个领域，是热科学和流体力学研究的热点和难点。

在多孔介质中，相变传热主要指的是在固-液、液-气或固-气等相变过程中，热量通过多孔介质骨架和孔隙中的流体进行传递。

由于多孔介质的复杂结构，相变传热过程不仅受到热传导、热对流和热辐射的影响，还受到孔隙结构、流体流动、相变材料性质以及外部条件（如温度、压力等）的制约。

蒸汽喷射器混合室两相流动的数值模拟武洪强;刘中良;李艳霞;付维娜;汤永智;石灿【摘要】应用适用于跨声速流动的湿蒸汽两相流模型对蒸汽喷射器内流体的流动进行了数值模拟研究.重点研究了蒸汽喷射器混合室内流体的流动过程,并比较了采用湿蒸汽模型和理想气体模型计算结果差异.研究结果表明,湿蒸汽模型中,蒸汽喷射器引射系数略高于理想气体模型的,混合室内喷嘴出口和引射蒸汽入口附近激波产生的局部高压明显小于理想气体模型的,工作蒸汽速度、温度的降低也要比理想气体模型的小.%Fluid flow in steam jet ejector was simulated by employing wet steam model for transonic flow. The study focused on fluid flow in mixing chamber of steam jet ejector and compared difference in simulation results between ideal gas and wet steam models. Higher entrainment ratio of steam jet ejector, smaller localized high pressure produced by shock waves near nozzle outlet and ejector inlet, and less reduction in velocity and temperature of primary steam were observed in wet steam model than in ideal gas model.【期刊名称】《化工学报》【年(卷),期】2017(068)007【总页数】7页(P2696-2702)【关键词】蒸汽喷射器;混合室;凝结;湿蒸汽模型;引射系数;气液两相流;数值模拟【作者】武洪强;刘中良;李艳霞;付维娜;汤永智;石灿【作者单位】北京工业大学环境与能源工程学院,强化传热与过程节能教育部重点实验室,北京 100124;北京工业大学环境与能源工程学院,强化传热与过程节能教育部重点实验室,北京 100124;北京工业大学环境与能源工程学院,强化传热与过程节能教育部重点实验室,北京 100124;北京工业大学环境与能源工程学院,强化传热与过程节能教育部重点实验室,北京 100124;北京工业大学环境与能源工程学院,强化传热与过程节能教育部重点实验室,北京 100124;北京工业大学环境与能源工程学院,强化传热与过程节能教育部重点实验室,北京 100124【正文语种】中文【中图分类】TQ026.2蒸汽喷射器是一种广泛应用于石油、化工、制冷以及食品工业的重要设备。

03材料科学研究中常用的数值分析方法材料科学是研究材料的结构、性能和制备方法的一门学科，经常需要借助数值分析方法来解决各种问题。

下面将介绍材料科学研究中常用的数值分析方法。

1. 分子动力学模拟（Molecular Dynamics, MD）：MD是一种重要的数值模拟方法，用于研究原子尺度下材料的结构、力学性能和热力学性质。

它通过在计算机上求解牛顿运动方程来模拟原子之间的相互作用和运动行为，从而得到有关材料的微观信息。

2. 有限元分析（Finite Element Analysis, FEA）：FEA是一种广泛应用于材料科学中的数值方法，用于研究材料的结构和力学性能。

它将复杂的连续体结构分割成有限数量的小单元，在每个小单元内近似计算材料的力学响应，并通过组合这些小单元的结果来模拟整个结构的行为。

3. 蒙特卡洛模拟（Monte Carlo Simulation）：蒙特卡洛模拟是一种基于随机数的数值计算方法，用于研究材料中的统计性质和随机过程。

它通过随机分布生成大量的样本，然后对这些样本进行统计分析，从而预测材料的宏观性质。

4. 相场模拟（Phase-Field Simulation）：相场模拟是一种计算方法，用于模拟材料的微观结构演化和相变行为。

它通过引入相场变量来描述材料中的各个相，然后通过求解相场方程来模拟相界的演化过程，从而揭示材料的微观结构和相变过程。

5. 密度泛函理论（Density Functional Theory, DFT）：DFT是一种量子力学计算方法，用于研究材料的电子结构、能带结构和电子密度分布。

它通过求解电子的波函数和相对应的波函数的运动方程，从而得到材料的电子能级和电子分布信息。

6. 多尺度模拟（Multiscale Simulation）：多尺度模拟是一种将不同尺度上的模型和方法相结合的研究方法，用于揭示材料的多尺度性质和相互作用。

它将材料的结构和行为建模在不同尺度上，然后通过耦合不同尺度模型和方法的结果，来获得更全面和准确的材料信息。

基于ANSYS,CFX的电子膨胀阀冷媒相变分析研究张克鹏一、引言电子膨胀阀是目前变频空调中重要的节流部件，通过与压缩机的有效结合，可以提高空调系统的舒适性和节能性。

在运行工况多变的场合，毛细管和热力膨胀阀等传统的节流元件不能精确控制冷媒的流量，不能满足节能方面的要求，而电子膨胀阀結合压缩机变容量技术能很好地控制冷媒在不同工况下的流量需求，满足空调系统节能需求，目前已得到广泛应用。

空调系统的节能性能在利用电子膨胀阀之后得到提升的同时，膨胀阀阀体本身的噪声问题也越来越受到重视，电子膨胀阀阀体内噪声引起的原因有多种，而冷媒在膨胀阀内由于节流而产生相变，在相变过程中产生噪声是其中的一种，因此研究电子膨胀阀内冷媒相变对于提升电子膨胀阀舒适性有很大的意义。

本文通过对空调电子膨胀阀进行计算流体力学分析，并对计算结果进行分析，判断设计方案是否合理，在后续电子膨胀阀设计过程中，根据这种方法进行结构和方案的改进。

二、电子膨胀阀内流动物理数学模型使用ANSYS CFX计算电子膨胀阀内流体流动时，有工质流动和温度变化，需要求解质量守恒方程、动量守恒方程及能量守恒方程，因为在电子膨胀阀阀口位置，伴随有冷媒相变，因此需要求解相守恒方程。

需要在膨胀阀下部出口位置求解质量输运方程。

1、多相流模型中的守恒方程2、多相流湍流模型ANSYS CFX根据不同的流动问题，提供多种湍流模型。

本文中数值模拟所采用的是Realizable k？ε湍流模型。

三、数模建立及边界设定1、三维模型建立采用SOLIDWORKS建立某空调电子膨胀阀三维模型，电子膨胀阀的中心剖面图如图1所示，电子膨胀阀由阀座、针阀、进出口管及上下盖等部件组成。

电子膨胀阀的开度调节范围一般为0～500脉冲，当电子膨胀阀的脉冲数为0时，流道的状态为关闭，无冷媒通过；当脉冲数为500时，电子膨胀阀状态为全开。

正常运行过程中，开度一般在100～300脉冲范围调节。

针阀的开度依靠回气过热度（通过回气温度和压力检测得到）来控制，过热度与开度成正比。