一、瞬间液相扩散连接过程数值模拟的研究进展（论文文献综述）
吴声豪[1]（2021）在《石墨烯纳米结构的光热转换机理与界面能质传输特性及太阳能热局域化应用》文中研究表明光热转换是一种清洁的太阳能利用技术,其中,光热蒸发是广泛涉及且非常重要的热物理过程。太阳辐射具有能流密度低和间歇性的特征,使基于体相加热的小型光热蒸发系统存在温度响应慢、能量效率低的问题。光热局域化界面蒸发（photothermal interfacial evaporation by heat localization）将能量集中在液体与空气的界面,使局部区域发生快速升温和汽化,可显着提升光热蒸发的温度响应和能量效率,在小型分布式海水淡化、蒸汽灭菌、污水净化等场景展现出应用潜力。光热局域化界面蒸发涉及光能与热能的转换、固相与液相的热传递、分子和离子的输运等,深入理解以上能质传输过程的机理是指导开发光热材料、优化光热蒸发性能和设计热局域化系统的关键。与此同时,光热材料的微小化,如纳米薄片,可能会导致其光学、热学规律偏离已有的体材料特征,产生特殊的现象,如尺寸效应和边缘效应,但现有理论还无法充分解释这些现象,因此需要开展更多的研究工作,以推进纳米光热转换和热局域化界面蒸发理论体系的发展和完善。本论文聚焦于“光热局域化界面蒸发”过程所涉及的光热学问题,以石墨烯基光热材料为主要研究对象,运用密度泛函理论和分子动力学模拟,结合实验检测和微观表征,深入研究了石墨烯光热材料的取向特征、结构尺寸、表面浸润性对光吸收、光热转换、热局域化效应、固-液界面传热以及界面吸附与流动等热质传输过程的作用机制,并着重分析以上过程在微纳尺度下的特殊规律和现象,以及结构的微小化对以上过程的影响。全文共11章,其中第3、4、5章研究了光热蒸发过程中与能量传递相关的热物理现象,如光的吸收、光热转换和界面传热;第6、7章则直接进行光热蒸发测试,讨论以上能量传输特性对光热蒸发性能的影响;第8、9章进一步研究光热蒸发系统中的界面吸附和流动现象,重点谈论在纳米尺度下的特殊现象和增强效应;第10章则基于前面章节对光热局域化效应的理解,提出一种太阳能驱动的石墨烯制备方法,并探讨石墨化机理。1)第3章研究了石墨烯的晶面取向特征和结构尺寸对其光学性质的影响。通过密度泛函理论,计算了多种石墨烯结构的光学性质,发现石墨烯具有光学各向异性,对平行其六角形晶面传播的太阳辐射的吸收能力,远强于对垂直晶面传播辐射的吸收能力,这是因为石墨烯对太阳辐射（200～2600 nm）的吸收主要取决于π-π*电子跃迁,当辐射传播方向与晶面垂直时,同一原子层内的π-π*电子跃迁被禁止,导致π-π*电子跃迁发生的概率较低;对于平行辐射而言,同一原子层内的π-π*电子跃迁被允许,使石墨烯对辐射的吸收能力显着提高;对于同是平行晶面传播的辐射,如传播方向与石墨烯的扶手型边缘正交或与锯齿型边缘正交,石墨烯的吸收性质也表现出一定的差异。另外,当结构尺寸沿辐射传播方向延长,石墨烯对太阳辐射的有效吸收率呈非线性增长,而增长率呈下降趋势。基于理论计算结果,设计并制备了晶面取向与辐射传播方向平行的垂直取向石墨烯,构筑了纳米尺寸的“光陷阱”,将对太阳辐射的有效吸收率提高到了98.5%。2)第4章研究了石墨烯的晶面取向特征和结构尺寸对光热转换特性的影响,并协同热局域化设计,加快了光热转换的温度响应。研究发现石墨烯在光照下的温度响应特性与其光吸收性质紧密关联,对入射光的有效吸收率越高,其表面的升温速度越快,稳态温度也越高,其中垂直取向石墨烯表现出比水平石墨烯膜更高的光吸收能力和更快的温度响应。另外,利用共价键将垂直取向石墨烯与具有低导热系数的石墨烯气凝胶,连接成兼具吸光和隔热功能的一体化石墨烯结构,在获得高光吸收率的同时,有效控制了热能的分配与传递,将能量集中在直接受光区域,提升了局部区域的升温速度和稳态温度,即发生了“光热局域化效应”,在标准太阳辐射强度(1 k W m-2)下,最快升温速度为54.5℃ s-1,进入稳态后,上下区域的温度差可达31.2℃。3)第5章研究了石墨烯的晶面取向特征和表面浸润性对固-液界面传热特性的影响。通过分子动力学模拟,计算了“面接触”和“边缘接触”两种石墨烯-水界面的传热性质,发现“边缘接触”界面具有更低的界面热阻,其中,热流在平行石墨烯晶面方向具有更快的传递速度,以及边缘碳原子与水分子的相互作用力较强,是“边缘强化传热”的主要原因。此外,固体与液体的润湿程度也是决定固-液界面传热系数的关键,通过引入含氧官能团,改善石墨烯的表面浸润性,可以提高液体对固体的润湿程度,增加固液有效接触面积,并加强液体分子与固体表层原子的相互作用,进而减小固-液界面热阻,加快热流在界面的传递。4)第6章研究了一体化石墨烯结构的光热局域化界面蒸发特性,并重点讨论光吸收、光热转换和固液界面传热对光热蒸发性能的影响。通过局部氧化,在一体化石墨烯结构的外表面构筑表面水流通道,获得了集吸光、隔热、输运、蒸发功能为一体的复合石墨烯结构,在光热蒸发测试中,表现出较快的蒸汽温度响应(在10 k W m-2的辐照条件下,仅耗时34 s使蒸汽温度升高到100℃),和较高的能量效率（89.4%）,其中,超高的吸光能力、良好的隔热能力、充足的水流供给以及高效的固-液界面传热是实现快速温度响应和高能量效率的关键。另外,调节石墨烯的表面浸润性,控制水流输运速率,可有效调控蒸汽温度响应与能量效率,但随润湿程度的提升,两者的变化规律不同,蒸汽的温升速度和稳态温度单调下降,而能量效率则先升高后降低。5)第7章研究了石墨烯光热蒸发过程中的传质现象,重点关注水分子和离子的输运、水蒸汽的扩散以及离子的析出和再溶解规律。针对含氧官能团在光照下不稳定的问题,在垂直取向石墨烯的生长过程中进行原位氮掺杂,获得了长期稳定的表面水流通道,在长达240 h的光热海水淡化测试中表现出稳定的输水能力,在1 k W m-2的太阳辐照下,实现了1.27±0.03 kg m-2 h-1的高蒸发速率和88.6±2.1%的高能量效率。另外,水蒸汽自然扩散的路径与光的入射路径重合,会导致光散射和能量损失,通过抽气扇控制气流路径,引导水蒸汽的扩散,可以克服水蒸汽引起的光散射问题。而长时间的光热蒸发会导致蒸发区域的离子浓度上升,出现析盐现象,使吸光和传热性质恶化,但盐离子时刻发生的自扩散行为,会驱使离子通过表面水流通道自高浓度区域向低浓度区域扩散,最终完全溶解,而离子的自扩散速度与表面水流通道尺寸和水膜厚度有关。6)第8章研究了石墨烯光热蒸发过程中的界面流动问题,并着重讨论固体表面浸润性对基于毛细作用的液体吸附和输运规律的影响。成分复杂的水源,如油水混合液,会导致水的光热蒸发速率下降。在石墨烯表面修饰双功能基团（包括-CFx和-COONa）,使其具备排斥油分子和吸附水分子的能力。双疏性的-CFx同时排斥油分子和水分子,但水分子的尺寸较小,能在-CFx的间隙中自由穿梭,且极性的-COONa对水分子的吸引作用较强,使水分子能够穿越-CFx层进而接触并润湿石墨烯表面;而尺寸较大的油分子被-CFx层完全阻隔。在-CFx与-COONa基团的协同作用下,石墨烯表面张力的色散分量减小,而极性分量增大,使其表现出吸引极性水分子,排斥非极性油分子的性质,能够只输运油水混合液中的水分子,实现了选择性光热蒸发,并在以含油海水为水源的海水淡化应用中,获得了超过1.251 kg m-2 h-1的光热蒸发速率和超过85.46%的能量效率。7)第9章进一步探究了液体在石墨烯微纳结构中的界面流动特性,分析了微纳通道尺寸对毛细吸附和虹吸输运过程的影响,以及光加热作用对液体性质和流动的作用机制。研究发现,在微米级多孔结构（石墨纤维）上构筑纳米级孔道（石墨烯纳米片）,可以显着加快对液态油的毛细吸附过程,将毛细吸附系数提升了20.7%。一方面,特征结构的微小化以及石墨烯纳米片的超薄边缘,能显着增加固体的表面粗糙度,起到强化表面浸润性的作用。另一方面,纳米结构的引入增加了固体与液体的可接触面积,使浸润前后的表面能差扩大,提高了固体对液体的吸附能力。同时,在碳纤维表面生长石墨烯纳米片,可以加快基于虹吸效应的界面流动过程,将液态油的虹吸输运速率提高了20.1%。尽管孔道尺寸的缩小会增加固-液界面的流动阻力,但在原微米级结构上增加纳米级孔道,可以使液流通道增多,提高单位时间的流量。此外,基于光热局域化效应的光加热作用,可以显着提高固体通道及通道内液体的温度,降低液体的动力粘度,减小流动阻力,进而加快界面吸附和流动过程。8)第10章基于光热局域化效应,开发了一种太阳能驱动的石墨烯制备方法,讨论了环氧树脂材料的光致石墨化原理以及曝光时间、辐射强度、曝光次数对石墨化程度的影响。利用高能光束对环氧树脂板进行短时间（0.1～2 s）曝光,因光热转换速度（1 fs～1 ps）远快于热在体材料中的扩散速度（100 ps～10 ns）,在曝光的瞬间产生光热局域化效应,使曝光区域获得超高温度（>1000℃）,驱使芳香环向碳六元环转变,即石墨化。其中,延长曝光时间和提高辐射强度均有助于提高石墨化程度,但曝光时间的延长会导致热扩散严重,损伤非曝光区域;而辐射强度的提高意味着增加聚光设备的复杂性;采用合适的辐射强度和多次短曝光,也可以获得较高的石墨化程度,制备出少层石墨烯材料。
莫海涛[2]（2021）在《集束式潜孔锤水柱密封反循环形成机理与过程控制研究》文中提出集束式气动潜孔锤反循环钻进工艺将快速钻进和高效排渣结合,代表着煤矿区地面大直径钻孔先进钻进技术的发展方向之一。我国煤矿区地质条件复杂,不同强度的富水性地层分布广泛,导致空气钻进过程中经常出现反循环不连续、排渣效率低等问题,严重制约钻进效率的提升。针对地层富水性不一的实际情况,提出利用孔底一定高度水柱密封体产生的压力以支撑反循环的形成与稳定的新思路,研究大直径集束式潜孔锤水柱密封反循环形成机理与过程控制,探索适用于不同富水性地层的大直径钻孔快速钻进方法,具有重要的现实意义。论文以国家重点研发计划课题“复杂地层地面大直径救援井高效钻进及安全透巷技术（2018YFC0808202）”为依托,采用理论分析、数值模拟、相似实验、现场试验等手段,开展了集束式潜孔锤水柱密封反循环形成机理与过程控制研究。首先研究了水柱密封反循环钻进技术原理,构建了基于Ф178mm双壁钻杆及Ф850mm集束式潜孔锤的水柱密封反循环物理模型,并以气液两相流相关理论为基础,对反循环过程流型判别及转换等理论进行分析,为论文的研究提供理论支撑。其次通过建立数值仿真模型,采用计算流体动力学方法,以水柱密封反循环过程中的进气量Q、液柱高度H及内管返高h三项关键技术参数为基础,完成正交数值模拟计算,得到了一组能够形成水柱密封反循环的参数匹配模拟方案和三组未能形成反循环的方案,对比分析得出水柱密封反循环的形成是一个由孔底双循环逐步向全孔反循环的发展过程,阐述了双循环通道底部压力在水柱密封反循环形成过程中的变化规律。研制了一套可视化相似实验装置,完成了相似模拟实验,对进气量Q、液柱高度H和内管返高h三项关键参数进行了实验分析,得到了h分别为14m及18m情况下,水柱密封反循环形成的Q-H参数匹配临界值曲线;结合数值模拟计算结果,揭示了水柱密封反循环形成机理。基于多相流模型分析软件的二次开发,以500m深的大直径孔为例,分析了携液量为0.1～0.7m3/min情况下垂直内管气液两相流流动特性,同时基于改进后的三相流模型,分析了携液量为0.1～0.7m3/min及固相含量为3%～6%情况下垂直内管气液固三相流流动特性,得到了内管反循环通道底部压力与孔深的对应变化关系,为水柱密封反循环钻进过程的关键参数控制选择提供参考。最后通过反循环排水试验及钻进排渣试验,验证了水柱密封反循环理论研究成果,并结合大直径孔实际钻进情况,完善了水柱密封反循环钻进工艺方法,同时对集束式气动潜孔锤结构设计进行优化改进。本文研究成果为集束式气动潜孔锤钻进提供了较为合理的水柱密封反循环工艺方法,对大直径钻孔高效钻进技术研究应用具有理论指导与工程借鉴意义。
李晨昊[3]（2021）在《入口含气率对混输泵性能及内部气液两相分布形态影响机理研究》文中指出随着国家经济和工业高速发展对能源的需求与日俱增,化石能源开采逐渐向深海油气资源迈进,多相混输泵成为将海洋油气资源输送至陆上的重要生产设备。但由于海洋工作环境和输送介质的特殊性,导致混输泵内部流态极其复杂,同时泵的性能受含气率影响巨大,极端工况下甚至威胁混输泵机组的安全稳定运行,造成不可估量的损失。本文以自主研发的多相混输泵为研究对象,建立多相混输泵实验测试系统,开展了混输泵气液两相瞬态流动特性研究,采用数值模拟与试验相结合的方式,探究了不同含气率工况下混输泵的气液两相流动特性和水动力学特性。主要研究内容和结论如下:针对低比转速多相混输泵的理论设计落后和高含气率条件下性能较差的问题。通过优化混输泵叶轮结构设计和动静连接形式的方法,确定了叶轮和扩压器几何参数。结合数值模拟结果和气液两相流试验结果,分析了叶片几何参数与混输泵性能之间的关系,完成了混输泵模型的开发和样机的研制。在纯液工况和变含气率工况下对多相混输泵进行试验研究,结果表明:在纯液和气液两相工况下,混输泵的性能满足设计要求,建立了含气率与混输泵扬程的关联关系,并阐明了试验结果与数值模拟结果存在误差的原因;研究了转速对混输泵增压性能影响,结果显示增加转速可以有效的提高混输泵的增压能力,但随着含气率的上升,增加转速对于提高混输泵增压能力有限。通过对三级混输泵全流道数值模拟,明确了多级混输泵内部瞬态流动特性变化过程。分析了纯液工况和气液两相流工况下,叶轮进出口处相对叶流角的变化规律,同时,明确了混输泵扬程和效率随含气率改变的变化规律。通过对叶轮和扩压器内部压力脉动特性分析,揭示了混输泵增压单元内压力脉动主频幅与值含气率之间的关联关系。在额定流量工况下,揭示了叶轮和扩压器上瞬态轴向力随含气率的变化过程,建立了平均轴向力与含气率之间的函数关系,为混输泵安全稳定运行提供—定参考。分析混输泵内部相态分布规律和气团形态变化过程,建立了含气率与液相流场参数及叶片荷载之间的关联关系,揭示了混输泵内流动特性发生复杂变化的根本原因。在变流量和含气量时,气相体积分数在动静干涉区域内变化剧烈,这导致导流腔连接段和扩压器内水力损失增加,但增加液相流量可有效改善导流腔内气液两相流动状态,减小水力损失。通过分析流量和含气率变化对叶轮叶片表面压力和流动轨迹的影响,阐明了气液两相流时叶轮内的压力变化规律和叶片表面流动轨迹演化过程,进而明确了混输泵内部瞬态流动特性演变规律。
季策[4]（2021）在《金属包覆材料多辊固-液铸轧复合技术理论与实验研究》文中进行了进一步梳理金属包覆材料属于典型层状金属复合材料,是航空航天、电力电子等领域关键材料,其高效成形与性能控制技术一直是行业难点和国际研究热点。本文在双金属复合管双辊固-液铸轧复合工艺研究基础上,针对成形过程中产生的产品性能周向不均等突出问题,提出了金属包覆材料多辊固-液铸轧复合工艺,以铜包钢复合棒为典型对象,重点解决周向传热传质均匀性、过程仿真及工艺窗口预测、铸轧区相互作用力学行为、复合成形机理及形性调控等关键问题。为分析周向传热传质均匀性,建立了材料基础热物性参数及热塑性流变本构模型,构建了耦合多因素的完整热阻网络,分析了不同铸轧辊布置模式时铸轧辊名义半径、孔型半径和熔池高度对传热传质均匀性的影响。建立了热-流耦合仿真模型,获得了优化的工艺布置方案及设备雏形,并提出了孔型设计准则。为实现过程仿真及工艺窗口预测,自主设计了多辊固-液铸轧复合装备,基于有限差分法和数值仿真进行参数优化并完成了设备安装调试。在此基础上,基于热-流耦合仿真模型研究了熔池高度、名义铸轧速度、覆层金属浇注温度、基体金属预热温度、基体金属半径等工艺参数对凝固点高度和铸轧区出口平均温度的影响规律,建立了工程计算模型并获得了合理工艺窗口,为缩短工艺开发周期奠定了基础。为揭示铸轧区内相互作用力学行为,根据结构关系分析了铸轧区几何特性,建立了入口截面至出口截面的几何演变关系并分析了铸轧区内金属流动行为和力学图示,为力学分析奠定理论基础。然后,将固-固轧制复合阶段简化为纯减壁随动芯棒轧管过程,基于微分单元法和平面变形假设推导了轧制力工程计算模型并分析了各工艺参数影响规律,可为设备设计提供理论指导。为阐明复合成形机理及形性调控,自主搭建实验平台开展了实验研究,分析了典型产品缺陷类型及其形成原因,成功制备了界面冶金结合且周向性能均匀性良好的铜包钢复合棒。结合铸轧区宏微观演变、热-流-组织多场耦合模拟、热力学和动力学分析等,揭示了多辊固-液铸轧复合成形机理,阐述了界面反应机制和界面演化过程。基于实验平台和数值模拟分析了制备单质金属线棒材、金属包覆线棒材、双金属复合管、金属包覆芯绞线、异形截面复合材料和翅片强化复合材料的可行性,丰富了特种孔型铸轧复合理论并初步构建了先进功能复合材料铸轧工艺理论体系雏形。
郭晓璐,喻健良,闫兴清,徐鹏,徐双庆[5]（2020）在《超临界CO2管道泄漏特性研究进展》文中认为超临界CO2输运管道泄漏可能造成断裂扩展、人员伤害和输运介质损失等重大事故,因此对泄漏过程中热力学参数变化规律的深入研究具有重要意义。目前对超临界CO2管道泄漏特性研究不够,有必要进行详细的文献综述分析。介绍了CO2管道泄漏特性研究背景及意义,综述了国内外CO2管道泄漏过程中减压过程、近场射流膨胀及远场扩散规律实验、理论分析和数值模拟方面的研究现状,分析了目前超临界CO2管道泄漏特性的研究不足,并对将来的研究方向进行了展望。
钱杨[6]（2020）在《激光辅助液相放电生成等离子体机理研究》文中进行了进一步梳理各种不同形式的液相放电生成等离子体在生物医学、环境等诸多领域有着巨大的应用前景。本论文主要研究激光辅助水中放电生成等离子体的相关理论与仿真模拟,参照用二维流体数学模型模拟低气压氩气辉光放电生成等离子体的方法,建立水中纳秒脉冲电压放电的流体模型,应用COMSOL Multiphysics软件模拟水中纳秒脉冲电压放电形成等离子体通道的发展过程,在此基础上,探讨研究一定能量的激光导入水介质脉冲放电系统生成等离子体的相关理论和流体模型并进行仿真模拟实验。首先,对圆柱型直流反应腔内的低气压氩气辉光放电生成等离子体的过程进行理论研究和仿真模拟。建立圆柱型直流反应腔内等离子体的二维流体数学模型,给出相应的数学方程,利用COMSOL Multiphysics软件模拟圆柱形直流反应腔内氩气辉光放电生成等离子体的物理特性,即反应腔内电子密度、离子密度、电势、电子温度等物理量随时空分布情况,获得腔内放电击穿以及从正常辉光放电到异常辉光放电的发展过程。对比已发表的实验结果,模拟结果清楚正确地反映出腔内正常辉光放电生成等离子体的阴极位降区、负辉区、法拉第暗区以及正柱区的特性。然后,对水中纳秒脉冲电压放电形成等离子体通道的发展过程进行理论研究和仿真模拟。建立针-板电极之间水中放电生成等离子体的二维流体数学模型,给出相应的数学方程,利用COMSOL Multiphysics软件模拟针-板电极之间的电场强度、电子密度、氢离子密度以及氢氧根离子密度随时空的分布,并研究脉冲电压幅值、电极间距、电导率对这些物理量以及流注形貌的影响。模拟结果表明:电极间距与击穿电压呈现正比关系,极间距越大,则需要更高的脉冲电压幅值才能击穿。在电极间距较小,且脉冲电压幅值达到击穿电压时,针电极尖端的高场强使高纯水发生电离,形成等离子体单流注通道,通道内的电子密度随着电压幅值的略微升高而增大,呈线性变化;当脉冲电压的幅值高到一定程度时,单流注通道出现“分叉”,线性规律不在;在电极间距较大时,则易形成等离子体“树枝”状通道。对高纯水与自来水中的等离子体通道物理特性进行了对比,电导率较高的自来水中的流注头部场强明显要高些,自来水中等离子体通道内的电子密度明显大些。最后,对激光导入水介质脉冲放电系统生成等离子体过程进行理论研究和实验仿真。结合经典的Drude模型,建立激光导入水中脉冲放电系统生成等离子体的二维流体数学模型,给出相应的数学方程,利用COMSOL Multiphysics软件模拟带电粒子与垂直入射高密度等离子体通道的激光相互作用的过程,探讨了一定能量的激光作用于水介质脉冲放电系统时局部电子密度所受的影响。仿真实验结果发现,激光能量的导入明显使得等离子体通道的局部区域出现电子密度的突增,但局部等离子体密度的增加也会对激光产生一定的屏蔽作用,限制电子密度的继续升高。突增区域的面积大小和电子密度的增幅往往会与导入激光光斑的直径和激光入射的位置有关。
李祥[7]（2020）在《扩散连接钨/304不锈钢及界面残余应力数值模拟》文中进行了进一步梳理钨和钢由于物理性能差异较大,接头在连接和服役的过程中会因极大的残余热应力而失效,这制约了钨/钢材料的发展,同时也成为核聚变堆中偏滤器成功走向应用的一个巨大瓶颈。本文从数值模拟和实验两个方面开展了对钨和钢扩散连接的研究,采用有限元的方法对钨/钢接头的残余应力分布进行了数值分析,通过添加铜、镍中间层扩散连接获得了高质量的钨/钢接头。研究结果表明:钨/钢接头中的最大拉应力σX,+max位于靠近界面和自由边界的钢基体中,最大压应力σX,-max位于靠近自由边界的钨/中间层界面上。在钨/钢接头轴向残余应力σY要远小于径向残余应力σX,径向残余应力σX是接头的残余应力的主要影响因素。钨/钢的等效塑性应变区域主要集中在靠近界面的钢基体中。连接温度的变化对于接头残余应力分布的影响有限。连接温度在980-1080℃变化时,钨/铜/钢接头中最大残余应力的升高幅度仅有70MPa。对于钨/镍/钢接头,连接温度在850-1050℃变化时,最大残余应力的升高幅度仅有不到40 MPa。随着中间层厚度的增加（0.02-0.6 mm）,钨/铜/钢接头中最大拉应力σX,+max和最大压应力σX,max都有较大幅度的降低（超过200MPa）,接头中最大拉应力σX,+max随着中间层厚度的增加,由钢基体中转移到中间层铜中;钨/镍/钢接头中最大拉应力σX、+max和最大压应力σX,-max随着镍厚度的增加,仅有50 MPa的变化。在扩散连接实验中,通过加入20 μm中间层铜能有效连接钨/钢,接头上并没有明显的化合物形成。由于扩散作用Cu/W界面上形成由多种元素组成的复杂固溶体相,这将强化Cu/W界面,提高接头性能。接头的缺陷主要以裂纹的形式存在于SS/Cu界面上,当连接温度上升到1060℃时,裂纹贯穿整个SS/Cu界面,使得接头性能急剧下降。在1020℃的连接温度下能够获得性能最佳的钨/铜/钢接头。中间层厚度的增加将导致元素的扩散受到限制,钢中的Fe、Ni、Cr等元素无法扩散到Cu/W界面,这使得Cu/W界面性能弱化,进而导致整个接头的强度降低。通过镍中间层能获得高质量的钨/钢接头。连接温度的不同导致Ni/W界面的相组成不同,当连接温度较低时界面只有固溶体相Ni（W）,连接温度较高时Ni/W界面由Ni（W）、Ni4W、W（Ni）组成。连接温度为950℃的接头拥有最大的剪切强度,接头的断裂位置均发生在Ni/W界面上。保温时间的延长使得元素扩散行为变得充分,钢中的Fe元素得以扩散进入Ni/W界面,在界面形成固溶体W（Ni,Fe）和Ni（W,Fe）,Ni/W界面扩散层厚度增加,但Ni/W界面上出现明显的裂纹,部分区域发现Ni/W界面的化合物发生破裂。
张萌[8]（2020）在《爆炸焊接Cu/Al层合材料动态冲击响应行为研究》文中进行了进一步梳理随着汽车船舶、航空航天以及国防工业的发展,对材料结构性能的要求越来越高,单一组分材料已难以满足社会发展的需要,具有高的比强度、比刚度,优良综合性能的复合材料开始成为新时代的宠儿。铜/铝层状复合材料兼具了铜的高导电、导热性能以及铝的轻质、耐腐蚀和经济性等特点,受到了广泛的研究和应用。本文研究了 T2纯铜和2024铝合金异相金属的爆炸焊接结合工艺,分析了结合界面的微观组织形貌和力学性能。通过室温准静态、动态压缩实验,分别研究了不同结构形式下的力学性能响应特征。并利用ABAQUS有限元软件对铜/铝层合材料的SHPB实验进行了数值模拟研究。本文的主要研究内容如下:（1）通过合适的爆炸焊接工艺参数选择,成功的实现了铜铝的结合。通过显微组织结构的观察可以看出铜/铝结合件界面呈现典型的波状形貌,爆炸复合过程中界面区域出现了明显的中间过渡层。由于过渡层区域脆性金属间化合物的生成,导致其显微硬度明显高于原材料的硬度值。此外,中间熔化层细微裂纹的产生也表现出一定的焊接结合缺陷。（2）采用电子万能试验机和分离式霍普金森压杆（SHPB）装置对层合结构试件进行静态和动态实验研究。实验结果表明压缩方向平行于结合界面的试件结构（并联结构）的极限应力强度、吸能特性等力学性能明显优于压缩方向垂直于结合界面的试件结构（串联结构）。（3）构建简化的层合结构数理分析模型,基于应力波基础理论对两种试件结构内部应力波的传播特性进行分析研究。结果表明并联结构由于波阻抗的错配在固结界面处会产生剪切作用;而串联结构的应力波传播仅发生波的反射-透射效应和扰动的叠加作用。（4）应用ABAQUS软件,建立了 SHPB实验的数值模拟模型。数值模型入射杆与透射杆应变波形时程曲线数据的结果与实验结果基本吻合,说明仿真模型可以精确地描述杆中的波传播细节。通过仿真结果可以看出,串联结构试件内部的存在应力梯度,且在界面处存在应力值突变;并联结构试件两侧材料介质内部应力分布比较均匀,但不同介质材料之间存在应力梯度。
董兆博[9]（2020）在《SiC陶瓷与高温合金复合铸件的界面组织及力学行为模拟》文中提出SiC陶瓷因其优异的性能,在航空航天、冶金石化等领域均有广泛运用;将高温合金与SiC陶瓷进行连接能够得到性能更好的复合构件,进一步拓宽两种材料的应用范围。而铸造工艺对于成型复杂形状构件具有其独特的优势,因此采用铸造工艺成型SiC陶瓷/高温合金复合构件具有较高的工程实用价值和意义。本文基于Miedema和Toop模型对采用Ni Ti合金中间层的SiC/K4169一体化铸件反应层内的物相析出行为进行热力学计算,并结合实验对结果进行验证,探究了界面反应及物相析出过程;同时采用有限元分析的方法,研究了界面结构、中间层成分和厚度等条件对一体化构件界面处应力分布及弯曲强度的影响。以Miedema二元合金生成热模型和Toop模型为基础,同时参考三元合金熔体中金属间化合物析出行为的热力学模型,对Ti元素含量为55%、65%、75%三种中间层成分条件下界面处反应层内可能生成的6种物相进行了热力学计算,得到了三种成分下各物相的Gibbs自由能与T的关系,并根据实验浇注温度1400℃求出各物相析出的Gibbs自由能,对比分析了采用不同成分中间层时各物相析出的热力学驱动力,结果表明:采用Ti元素含量为55%、65%、75%三种中间层成分条件下,Ti C相具有最高的热力学优势,会优先析出;Ti5Si3相同样具有析出优势,但随Ti元素含量的减少Gibbs自由能绝对值大幅减小,析出优势降低。采用Ni-55%Ti中间层浇注连接SiC陶瓷与K4169合金,实验发现界面反应层内存在Ti C,但并无Ti5Si3相,而出现了大量Ni/Si化合物,分析反应过程发现:反应层内提前析出的Ti5Si3会进一步与游离的SiC及大量的Ni元素反应生成Ni/Si化合物,从而消耗掉大量Ti5Si3相;随着中间层中Ti元素含量的减少,该现象更为明显,导致三种成分反应层内Ti5Si3相含量逐渐减少,最终在Ni-55%Ti时只有Ti C及Ni2Si相。同时Ti C在晶格匹配上与SiC陶瓷存在良好的相位关系,对反应层有利,Ti5Si3则相反,因此采用Ni-55%Ti中间层时应该具有更好的连接强度。基于热力学计算结果,利用有限元模拟技术,对12种界面结构、3种成分和4种厚度中间层条件下一体化构件弯曲实验过程中界面处的应力分布情况进行了模拟研究;并建立陶瓷失效的判据对模型的弯曲强度进行表征。模拟结果显示:三种类型连接界面结构中,截面尺寸为10×20mm的台阶结构具有最好的连接效果;中间层的加入可以有效减小SiC陶瓷端的最大等效应力,三种成分中,Ni-55%Ti中间层具有最好的连接效果;中间层厚度为0.6mm时各模型的应力集中区域面积及最大等效应力值均较小。模拟结果表明:截面尺寸为10×20mm的台阶（通台）结构采用0.6mm厚Ni-55%Ti中间层时弯曲强度最高,为202.5MPa。
黄志豪[10]（2020）在《铝合金机匣低压铸造过程数值模拟及工艺研究》文中进行了进一步梳理随着航空航天轻量化的要求越来越高,铝合金被广泛用于制造铸件,且对铸件力学性能和冶金质量提出更高要求。低压铸造技术在铝合金成型方面具有独特优势,近年来得到了人们越来越多的重视。但是,我国在低压铸造方面的研究起步较晚,特别是在航空航天领域的应用很大程度上受到原有重力铸造工艺设计的影响,在复杂结构铸件低压铸造工艺设计方面缺乏理论依据。本文针对上述问题,系统研究了典型铝合金机匣铸件的低压铸造工艺与后续热处理对铸件缺陷及残余应力的影响。设计简单几何结构,通过FLOW-3D数值模拟研究了低压铸造过程中的型腔结构参数对金属液自由表面流动状态影响规律,探明了ZL114A的低压铸造临界充型速度。针对机匣铸件结构特点设计了五种浇注系统方案,并利用PROCAST对五种方案低压铸造过程进行了模拟,理清了机匣铸件缺陷控制思路,揭示了充型加压参数对铸件缺陷的影响规律与机制。最后,对铸件凝固及热处理过程的残余应力进行了分析,阐明了铸件在凝固成型以及热处理过程中的应力状态。主要研究结果如下:720℃的ZL114A合金熔体低压铸造临界充型速度在0.2m/s到0.3m/s之间,小于铝合金临界充型速度的理论值（0.5m/s）。在型壁的限制作用下,氧化膜卷入有液面震荡和持续卷入两种形式。当充型速度不高时,后期可能由震荡充型转变为稳定的平稳充型,当充型速度较高时,后期转变为稳定的持续氧化膜卷入。型腔截面积比和截面长宽比对临界充型速度没有影响,但是截面长宽比的改变会影响后期充型的氧化膜卷入过程,截面长宽比偏离1的程度越大,越不易形成持续氧化膜卷入。与侧卧和竖立浇注位置相比,机匣的平卧浇注位置更有利于进行充型流场和凝固温度场控制。为了减少凝固缺陷,铸件顶部应设置保温冒口,并适当提高充型加压速率,在不引起充型紊流的前提下缩短充型时间,减少充型过程金属液的热量损失,提高冒口温度。铸件凝固后的最大残余应力为120MPa,侧壁位置的壁厚较薄,应力分布相对均匀,大部分区域的等效应力在80～90MPa。热处理前将铸件冒口及部分浇注系统切除,基本可将凝固应力释放。后续热处理过程中,铸件的残余应力呈现先增大后降低的趋势。固溶处理后铸件残余应力的最大的等效残余应力为23MPa,最大变形位移量接近6mm。淬火冷却过程中铸件各部分之间的温差较大,且冷却速度快,铸件残余应力最大达到80MPa。人工时效后,铸件残余应力和变形量显着降低,最大应力减小到了20MPa以下,铸件的最大变形量也减小到了0.9mm以下。
二、瞬间液相扩散连接过程数值模拟的研究进展（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、瞬间液相扩散连接过程数值模拟的研究进展（论文提纲范文）
（1）石墨烯纳米结构的光热转换机理与界面能质传输特性及太阳能热局域化应用（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 术语符号清单 |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 太阳能光热蒸发及分布式应用 |
| 1.2 光热局域化界面蒸发研究进展 |
| 1.3 固-液界面传热及影响因素 |
| 1.4 石墨烯的性质及结构特征 |
| 1.5 研究内容及课题来源 |
| 第2章 研究方法与实验设备 |
| 2.1 材料制备步骤 |
| 2.2 数值模拟计算 |
| 2.3 材料表征技术 |
| 2.4 光热局域化实验测试 |
| 第3章 石墨烯的结构取向对其光学性质的影响机制 |
| 3.1 石墨化结构的光学各向异性及原理 |
| 3.2 石墨烯取向特征与光学性质的关联 |
| 3.3 石墨烯光陷阱结构的构筑与优化 |
| 第4章 石墨烯微纳结构的光热转换与热局域化效应 |
| 4.1 垂直取向石墨烯的光热转换 |
| 4.2 热局域化结构的构筑与表征 |
| 4.3 光热局域化的能量集中效应 |
| 第5章 石墨烯微纳结构的固液界面传热与强化机理 |
| 5.1 取向特征与固-液界面传热的关联 |
| 5.2 纳米取向结构强化固-液界面传热 |
| 5.3 表面润湿性对固-液界面传热的影响 |
| 第6章 光热局域化界面蒸发的快速响应与能效调控 |
| 6.1 表面水流通道的构筑与实验说明 |
| 6.2 光热局域化界面蒸发过程机理 |
| 6.3 表面润湿特性与能流密度的匹配 |
| 6.4 石墨烯材料的放大制备与蒸汽灭菌 |
| 第7章 光热界面蒸发的传质过程优化及海水淡化应用 |
| 7.1 氮掺杂石墨烯的形貌结构与性质 |
| 7.2 表面水流通道的验证与效用分析 |
| 7.3 基于光热局域化效应的海水淡化 |
| 7.4 引导蒸汽扩散降低光路能量耗散 |
| 7.5 积盐自清洗及离子输运机理分析 |
| 第8章 石墨烯的选择性光热界面蒸发及污水净化应用 |
| 8.1 海水的油类污染削弱光热蒸发性能 |
| 8.2 双功能基团修饰制备亲水疏油石墨烯 |
| 8.3 亲水疏油石墨烯的选择性输运与机理 |
| 8.4 基于光热局域化效应的含油污水净化 |
| 第9章 微纳结构与光热效应协同增强界面流动及应用 |
| 9.1 石墨烯微纳结构的毛细吸附与强化机理 |
| 9.2 石墨烯微纳结构的虹吸输运与强化机理 |
| 9.3 光热局域化加速流体吸附与界面流动 |
| 第10章 基于高分子光致石墨化效应的石墨烯制备方法 |
| 10.1 有机高分子的光致石墨化过程 |
| 10.2 曝光时间对树脂石墨化的影响 |
| 10.3 辐射强度对树脂石墨化的影响 |
| 10.4 重复超短曝光制备少层石墨烯 |
| 第11章 全文总结及展望 |
| 11.1 研究总结 |
| 11.2 研究创新点 |
| 11.3 不足与展望 |
| 致谢 |
| 作者简历 |
| 参考文献 |
（2）集束式潜孔锤水柱密封反循环形成机理与过程控制研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 选题背景与意义 |
| 1.2 研究现状 |
| 1.2.1 集束式潜孔锤 |
| 1.2.2 反循环钻进工艺 |
| 1.2.3 气力提升工艺 |
| 1.2.4 垂直管多相流 |
| 1.3 存在问题与发展趋势 |
| 1.4 研究内容与技术路线 |
| 1.4.1 主要研究内容 |
| 1.4.2 研究方法与技术路线 |
| 2 水柱密封反循环物理模型 |
| 2.1 水柱密封反循环钻进技术原理 |
| 2.1.1 起始阶段 |
| 2.1.2 发展阶段 |
| 2.1.3 稳定阶段 |
| 2.2 水柱密封反循环物理模型 |
| 2.2.1 模型选取依据 |
| 2.2.2 模型主要参数 |
| 2.2.3 模型分析设计及说明 |
| 2.3 两相流流动模型基本方程 |
| 2.3.1 流体流动基本参数 |
| 2.3.2 均相流动模型方程 |
| 2.3.3 分相流动模型方程 |
| 2.3.4 漂移流动模型方程 |
| 2.4 垂直气液两相流流型 |
| 2.5 流型判别准则及压降计算 |
| 2.5.1 流型转化 |
| 2.5.2 压降预测模型 |
| 2.6 垂直气液两相流传热模型 |
| 2.6.1 井眼环空与管内温度分布 |
| 2.6.2 传热计算关键参数求解 |
| 2.7 本章小结 |
| 3 孔底反循环起始瞬态分析 |
| 3.1 孔底流体特性参数 |
| 3.2 正交模拟方案设计 |
| 3.3 数值计算模型及方法 |
| 3.3.1 模型建立 |
| 3.3.2 计算方法选择 |
| 3.3.3 几何模型及网格划分 |
| 3.3.4 边界条件设定 |
| 3.3.5 流场的初始化 |
| 3.3.6 算法选取 |
| 3.4 结果分析 |
| 3.4.1 压差 |
| 3.4.2 气相质量流量 |
| 3.4.3 液相质量流量 |
| 3.4.4 瞬态反循环的发展过程 |
| 3.5 瞬态反循环的形成机理 |
| 3.6 本章小结 |
| 4 水柱密封反循环模拟实验 |
| 4.1 相似模拟实验系统 |
| 4.2 实验流程 |
| 4.3 实验过程 |
| 4.3.1 实验方案设计 |
| 4.3.2 实验过程 |
| 4.4 实验结果分析 |
| 4.4.1 反循环临界值 |
| 4.4.2 反循环形成机理 |
| 4.4.3 反循环动力及效率 |
| 4.5 本章小结 |
| 5 反循环通道多相流流动特性分析 |
| 5.1 气液两相流模型求解 |
| 5.1.1 边界条件 |
| 5.1.2 求解方法 |
| 5.2 反循环通道两相流模拟计算结果 |
| 5.2.1 压力和温度分析 |
| 5.2.2 不同气液量下孔底压力和液面高度 |
| 5.3 反循环通道三相流模型基本方程 |
| 5.4 反循环通道三相流模型计算结果 |
| 5.4.1 相同携液量下的温度与压力分析 |
| 5.4.2 不同携液量下的压力分析 |
| 5.5 本章小节 |
| 6 水柱密封反循环现场试验研究 |
| 6.1 反循环排水试验 |
| 6.2 反循环钻进及排渣试验 |
| 6.2.1 先导性试验 |
| 6.2.2 改进试验 |
| 6.3 水柱密封反循环钻进控制方法 |
| 6.4 集束式潜孔锤结构改进 |
| 6.5 本章小结 |
| 7 结论与展望 |
| 7.1 结论 |
| 7.2 创新点 |
| 7.3 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者简历 |
| 学位论文数据集 |
（3）入口含气率对混输泵性能及内部气液两相分布形态影响机理研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 国内外多相混输泵技术的研究和发展现状 |
| 1.2.1 多相混输泵的发展及应用情况 |
| 1.2.2 我国多相混输泵技术的研究和发展 |
| 1.2.3 多相混输泵的研究方向及应用前景 |
| 1.2.4 多相混输泵的研究现状和目前亟待解决的问题 |
| 1.3 国内外气液两相流混输泵的研究现状 |
| 1.3.1 气液两相流的研究方法 |
| 1.3.2 气液两相流模拟的研究进展 |
| 1.3.3 含气率对气液混输泵性能影响的研究现状 |
| 1.4 本文研究的主要内容 |
| 2 多相混输泵设计 |
| 2.1 研究目标设计参数 |
| 2.2 多相混输泵过流部件设计 |
| 2.2.1 叶轮设计 |
| 2.2.2 扩压器设计 |
| 2.2.3 泵壳设计及强度校核 |
| 2.2.4 主轴结构设计及校核 |
| 2.3 多相混输泵模型建立 |
| 2.4 本章小结 |
| 3 多相混输泵数值模拟方法 |
| 3.1 计算流体动力学概述 |
| 3.2 气液两相流控制方程 |
| 3.2.1 控制方程 |
| 3.3 湍流模型 |
| 3.4 网格划分及无关性验证 |
| 3.5 边界条件设置 |
| 3.6 监测点设置 |
| 3.7 本章小结 |
| 4 多级混输泵样机试验研究 |
| 4.1 多相混输泵实验系统平台总体设计思想 |
| 4.2 多相混输泵实验系统 |
| 4.2.1 三级混输泵实验系统 |
| 4.2.2 25 级多相混输实验系统建立 |
| 4.3 多相混输泵试验研究 |
| 4.3.1 试验相关参数 |
| 4.3.2 试验方案 |
| 4.3.3 试验步骤 |
| 4.3.4 试验结果处理与对比验证 |
| 4.3.5 模拟结果与试验误差分析 |
| 4.4 多相混输泵外特性试验与数据处理分析 |
| 4.4.1 三级混输泵纯液相工况试验研究 |
| 4.4.2 三级混输泵气液两相流试验研究 |
| 4.4.3 25 级混输泵纯液工况试验研究 |
| 4.5 本章小结 |
| 5 多级混输泵输送性能及流动特性研究 |
| 5.1 纯液工况下混输泵性能分析 |
| 5.1.1 混输泵扬程分析 |
| 5.1.2 小流量工况下叶轮内部流动分析 |
| 5.1.3 叶轮中间截面流速分析 |
| 5.1.4 小流量工况扩压器内部流动分析 |
| 5.1.5 扩压器中间截面流速分析 |
| 5.2 气液两相流工况下多相混输泵性能分析 |
| 5.2.1 含气率变化对混输泵外特性影响研究 |
| 5.2.2 含气率变化对混输泵增压能力的影响研究 |
| 5.2.3 不同含气率下混输泵内部压力特性研究 |
| 5.2.4 不同含气率下混输泵内部压力脉动特性研究 |
| 5.3 混输泵增压单元内气液两相特性分析 |
| 5.3.1 混输泵叶轮内部含气率分布 |
| 5.3.2 不同叶高处气相体积分数变化分析 |
| 5.3.3 流量和含气率变化对液相速度影响分析 |
| 5.4 含气率变化时混输泵内部水动力特性研究 |
| 5.4.1 叶轮上的瞬态轴向力变化过程 |
| 5.4.2 扩压器上的瞬态轴向力变化过程 |
| 5.4.3 叶轮上的瞬态径向力变化过程 |
| 5.4.4 扩压器上的瞬态径向力变化过程 |
| 5.5 本章小结 |
| 6 多级混输泵内部流场特性研究 |
| 6.1 混输泵叶轮内流动特性研究 |
| 6.1.1 叶轮内部气相变化过程 |
| 6.1.2 叶轮内液相流速分析 |
| 6.1.3 叶轮进出口相对液流角随含气率变化过程 |
| 6.1.4 叶轮叶片表面静压载荷分布 |
| 6.2 混输泵扩压器内流动特性研究 |
| 6.2.1 扩压器内部气相变化过程 |
| 6.2.2 扩压器进出口相对液流角变化规律 |
| 6.2.3 扩压器流道内液相流速分析 |
| 6.2.4 扩压器导叶表面压载荷分布 |
| 6.3 变流量与含气量对混输泵流动特性影响 |
| 6.3.1 气液两相流下含气率沿轴向变化分析 |
| 6.3.2 流量和含气率变化对气液两相流动损失的影响 |
| 6.3.3 流量和含气率变化对叶轮内压力的影响 |
| 6.3.4 含气率变化对叶片表面流动轨迹变化影响 |
| 6.4 混输泵增压单元内流动特性研究 |
| 6.4.1 变含气率时混输泵增压单元内气液两相流动分析 |
| 6.4.2 含气率变化时混输泵增压单元内湍流动能变化 |
| 6.4.3 向小流量过渡时增压单元内流动分析 |
| 6.5 本章小结 |
| 7 总结与展望 |
| 7.1 研究工作总结 |
| 7.2 本文主要创新点 |
| 7.3 研究展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间主要研究成果 |
（4）金属包覆材料多辊固-液铸轧复合技术理论与实验研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题背景与意义 |
| 1.2 金属包覆材料研究进展 |
| 1.2.1 市场需求及行业应用 |
| 1.2.2 固-固相复合法 |
| 1.2.3 固-液相复合法 |
| 1.2.4 液-液相复合法 |
| 1.2.5 制备技术及性能调控现状 |
| 1.3 复杂截面产品铸轧技术研究进展 |
| 1.3.1 铸轧技术国内外发展现状 |
| 1.3.2 横向变截面板带铸轧工艺 |
| 1.3.3 纵向变截面板带铸轧工艺 |
| 1.3.4 圆形截面产品铸轧工艺 |
| 1.3.5 复杂截面产品铸轧技术发展趋势 |
| 1.4 课题来源及主要研究内容 |
| 1.4.1 课题来源背景 |
| 1.4.2 主要研究内容 |
| 第2章 多辊固-液铸轧复合工艺理论分析及方案优化 |
| 2.1 材料性能参数 |
| 2.1.1 工业紫铜T2 |
| 2.1.2 普碳钢Q345 |
| 2.1.3 辊套 42CrMo |
| 2.2 传热传质过程分析 |
| 2.2.1 热量传递基本方式 |
| 2.2.2 接触界面演变及传热机理 |
| 2.2.3 钢-铜固-液界面换热系数测试反求 |
| 2.2.4 多辊固-液铸轧复合工艺热阻网络 |
| 2.3 铸轧区几何均匀性分析 |
| 2.3.1 铸轧区几何特征 |
| 2.3.2 铸轧辊名义半径影响 |
| 2.3.3 铸轧辊孔型半径影响 |
| 2.3.4 铸轧区熔池高度影响 |
| 2.4 传热传质均匀性对比分析 |
| 2.4.1 热-流耦合仿真模型 |
| 2.4.2 布置模式对比 |
| 2.4.3 工艺布局优化 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 多辊固-液铸轧复合设备设计及过程仿真 |
| 3.1 多辊固-液铸轧复合设备设计 |
| 3.1.1 铸轧机主机座 |
| 3.1.2 熔炼浇注系统 |
| 3.1.3 主传动系统 |
| 3.1.4 设备虚拟装配 |
| 3.2 多辊固-液铸轧复合设备优化 |
| 3.2.1 基体金属预热温度控制方法 |
| 3.2.2 铸轧辊冷却能力影响因素分析 |
| 3.2.3 开浇工艺方案优化 |
| 3.3 工艺参数影响规律分析 |
| 3.3.1 模型简化及边界条件 |
| 3.3.2 熔池高度影响 |
| 3.3.3 名义铸轧速度影响 |
| 3.3.4 覆层金属浇注温度影响 |
| 3.3.5 基体金属预热温度影响 |
| 3.3.6 基体金属半径影响 |
| 3.4 工艺窗口预测及平台搭建 |
| 3.4.1 工程计算模型构建 |
| 3.4.2 合理工艺窗口预测 |
| 3.4.3 实验平台安装调试 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 多辊固-液铸轧复合工艺轧制力工程计算模型 |
| 4.1 固-液铸轧区特性分析 |
| 4.1.1 出口截面几何参数 |
| 4.1.2 熔池高度及变形区高度 |
| 4.1.3 入口截面几何参数 |
| 4.1.4 力学图示及金属流动 |
| 4.2 轧制力工程计算模型 |
| 4.2.1 基本假设 |
| 4.2.2 微分单元划分 |
| 4.2.3 单位压力公式 |
| 4.2.4 平均单位压力公式 |
| 4.3 模型验证及工艺因素影响分析 |
| 4.3.1 仿真模型及边界条件 |
| 4.3.2 布置模式影响分析 |
| 4.3.3 工程计算模型验证 |
| 4.3.4 工艺参数影响分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 多辊固-液铸轧复合工艺实验及机理分析 |
| 5.1 多辊固-液铸轧复合工艺实验研究 |
| 5.1.1 铸轧复合实验方案 |
| 5.1.2 侧耳产生机理分析 |
| 5.1.3 信息测试及热处理策略 |
| 5.1.4 产品周向性能均匀性分析 |
| 5.2 多辊固-液铸轧复合工艺机理分析 |
| 5.2.1 铸轧区演变及成形原理 |
| 5.2.2 热-流-组织多场耦合分析 |
| 5.2.3 固-液铸轧界面复合机理 |
| 5.3 典型金属包覆材料试制研究 |
| 5.3.1 单质金属线棒材 |
| 5.3.2 金属包覆线棒材 |
| 5.3.3 双金属复合管材 |
| 5.3.4 金属包覆芯绞线 |
| 5.3.5 异形截面复合材料 |
| 5.3.6 翅片强化复合材料 |
| 5.3.7 工艺研究现状及难点 |
| 5.4 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间承担的科研任务与主要成果 |
| 致谢 |
（5）超临界CO2管道泄漏特性研究进展（论文提纲范文）
| 引言 |
| 1 管道内减压过程研究 |
| 2 近场射流膨胀过程研究 |
| 3 远场扩散过程研究 |
| 4 结论与展望 |
（6）激光辅助液相放电生成等离子体机理研究（论文提纲范文）
| 学位论文数据集 |
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 课题背景及研究意义 |
| 1.2 气相介质放电等离子体研究现状 |
| 1.2.1 气相介质放电等离子体发展历史及实验研究 |
| 1.2.2 气相放电等离子体数值模拟研究现状 |
| 1.3 液相放电生成等离子体研究进展 |
| 1.3.1 液相放电等离子体实验研究 |
| 1.3.2 液相介质击穿机理及数值模拟研究现状 |
| 1.4 激光诱导液相等离子体研究现状 |
| 1.4.1 激光诱导液相等离子体实验研究现状 |
| 1.4.2 激光诱导液相介质击穿机理及数值模拟 |
| 1.5 论文的主要研究内容 |
| 第二章 低气压辉光放电形成等离子体数值模拟 |
| 2.1 低气压氩气辉光放电生成等离子体的物理模型 |
| 2.2 低气压辉光放电生成等离子体的二维流体数学模型 |
| 2.2.1 反应腔内电子密度方程与电子能密度方程 |
| 2.2.2 反应腔内离子和原子的输运方程 |
| 2.2.3 密度方程及输运方程的边界条件 |
| 2.3 低气压辉光放电仿真实验系统建模和实验内容 |
| 2.3.1 参数的全局定义 |
| 2.3.2 实验系统二维几何模型的建立及网格划分 |
| 2.3.3 物理接口的建立及求解计算 |
| 2.3.4 仿真实验内容 |
| 2.4 低气压辉光放电生成等离子体的仿真结果及分析 |
| 2.4.1 辉光放电阶段带电粒子密度与腔内电势分布 |
| 2.4.2 辉光放电阶段电子密度与电子温度分布 |
| 2.4.3 微量杂质对辉光放电电子密度与电子温度的影响 |
| 第三章 水中脉冲电压放电形成等离子体通道数值模拟 |
| 3.1 水中脉冲放电生成等离子体的实验及物理模型 |
| 3.2 水中脉冲放电生成等离子体的数学模型 |
| 3.2.1 带电粒子的漂移扩散方程 |
| 3.2.2 耦合泊松方程与热传导方程 |
| 3.3 水中脉冲放电生成等离子体的仿真建模和仿真实验内容 |
| 3.3.1 模型参数的全局定义 |
| 3.3.2 实验系统几何模型的建立及网格划分 |
| 3.3.3 物理接口的建立与编程求解 |
| 3.3.4 仿真实验内容 |
| 3.4 水中脉冲放电生成等离子体的仿真实验结果与分析 |
| 3.4.1 高纯水中单流注放电通道发展过程分析 |
| 3.4.2 高纯水中多流注放电通道发展过程分析 |
| 3.4.3 高纯水中电晕放电发展过程分析 |
| 3.4.4 高纯水中树枝状流注放电发展过程分析 |
| 3.4.5 高纯水与自来水中等离子体通道物理特性对比 |
| 第四章 激光辅助水中脉冲放电生成等离子体的数值模拟 |
| 4.1 激光辅助水中脉冲放电生成等离子体的实验模型 |
| 4.2 激光导入水中脉冲放电生成等离子体系统的数学模型 |
| 4.2.1 激光辅助过程中带电粒子的运动方程 |
| 4.2.2 时谐场作用下的等离子体的有效电导率和等效相对介电常数 |
| 4.2.3 激光在等离子体中传播数学方程 |
| 4.3 激光导入水中脉冲放电系统仿真建模与仿真实验内容 |
| 4.3.1 参数的全局定义 |
| 4.3.2 几何模型的建立及其网格划分 |
| 4.3.3 物理接口的建立与边界条件 |
| 4.3.4 仿真实验内容 |
| 4.4 激光辅助水中放电生成等离子体的仿真结果 |
| 4.4.1 激光的辅助作用对等离子体通道电子密度的影响 |
| 4.4.2 激光辅助作用对等离子体通道电场强度分布的影响 |
| 4.4.3 入射激光能量对等离子体通道带电粒子密度的影响 |
| 4.4.4 光斑大小对等离子体通道电子密度的影响 |
| 4.4.5 激光入射位置对等离子体通道电子密度的影响 |
| 第五章 总结与展望 |
| 5.1 总结 |
| 5.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 研究成果及发表的学术论文 |
| 作者及导师简介 |
（7）扩散连接钨/304不锈钢及界面残余应力数值模拟（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 钨/钢连接研究现状 |
| 1.2.1 钨/钢扩散连接的研究现状 |
| 1.2.2 钨/钢钎焊的研究现状 |
| 1.2.3 钨/钢连接其他方法研究现状 |
| 1.3 残余应力检测方法 |
| 1.3.1 X射线及中子衍射法 |
| 1.3.2 钻孔法 |
| 1.3.3 裂纹柔度法 |
| 1.3.4 纳米压痕法 |
| 1.3.5 轮廓法 |
| 1.4 残余应力的数值模拟 |
| 1.5 本课题的研究目的及意义 |
| 2 实验及测试表征 |
| 2.1 实验材料及设备 |
| 2.1.1 实验材料 |
| 2.1.2 实验设备 |
| 2.2 实验方案及工艺选择 |
| 2.2.1 实验方案 |
| 2.2.2 钨/304不锈钢的有限元数值模拟 |
| 2.2.3 材料的预处理 |
| 2.2.4 热压扩散工艺 |
| 2.3 检测及分析 |
| 2.3.1 连接界面组织形貌观察及成分检测 |
| 2.3.2 剪切强度测试 |
| 2.3.3 显微维氏硬度测试 |
| 3 钨/304不锈钢界面残余应力分布数值模拟 |
| 3.1 有限元计算前处理 |
| 3.1.1 残余应力计算理论基础 |
| 3.1.2 材料特征参数 |
| 3.1.3 模型简化及网格划分 |
| 3.1.4 边界条件及加载 |
| 3.2 钨/铜/钢接头残余应力计算结果 |
| 3.3 中间层材质对钨/钢接头残余应力分布的影响 |
| 3.4 连接温度对钨/钢接头残余应力分布的影响 |
| 3.5 中间层厚度对于钨/铜/钢接头残余应力分布的影响 |
| 3.6 本章小结 |
| 4 扩散连接钨/铜/304不锈钢界面组织及性能分析 |
| 4.1 钨/铜/304不锈钢界面组织及成分分析 |
| 4.2 连接温度对钨/铜/304不锈钢组织与性能的影响 |
| 4.3 中间层厚度对钨/铜/304不锈钢组织与性能的影响 |
| 4.4 本章小结 |
| 5 扩散连接钨/镍/304不锈钢界面组织及性能分析 |
| 5.1 钨/镍/304不锈钢界面组织界面形貌与成分分析 |
| 5.2 连接温度对钨/镍/304不锈钢界面组织与性能的影响 |
| 5.3 不同保温时间对钨/镍/304不锈钢界面形貌与性能的影响 |
| 5.4 本章小结 |
| 6 结论 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间主要研究成果 |
（8）爆炸焊接Cu/Al层合材料动态冲击响应行为研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 层状金属复合材料复合技术 |
| 1.2.1 爆炸复合法 |
| 1.2.2 轧制复合法 |
| 1.2.3 扩散焊接法 |
| 1.3 铜/铝层状复合材料的研究现状 |
| 1.3.1 铜/铝层状复合材料的应用研究 |
| 1.3.2 铜/铝层状复合材料的制备技术研究 |
| 1.4 本文主要研究内容 |
| 第2章 实验材料与方法 |
| 2.1 实验材料 |
| 2.2 研究方法 |
| 2.3 铜/铝层状复合材料制备 |
| 2.3.1 铜/铝爆炸焊接制备参数 |
| 2.3.2 铜/铝结合界面特征及性能 |
| 2.4 试样的设计和制备 |
| 2.4.1 试样的设计 |
| 2.4.2 试样的制备 |
| 第3章 铜/铝层状复合材料的SHPB实验研究 |
| 3.1 SHPB实验装置及原理 |
| 3.1.1 SHPB装置概述 |
| 3.1.2 SHPB实验原理 |
| 3.2 准静态力学性能研究 |
| 3.3 动态压缩力学性能研究 |
| 3.3.1 T2纯铜/2024铝合金层合材料动态力学响应特征 |
| 3.3.2 应力应变曲线分析 |
| 3.3.3 吸能特性分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 铜/铝层状复合材料应力波传播理论研究 |
| 4.1 应力波基础理论 |
| 4.1.1 两弹性杆的共轴撞击 |
| 4.1.2 应力波在不同介质界面上的反射和透射 |
| 4.1.3 应力波在变截面界面上的反射和透射 |
| 4.2 铜/铝层合材料应力波传播特征 |
| 4.2.1 压缩方向平行于结合界面 |
| 4.2.2 压缩方向垂直于结合界面 |
| 4.3 本章小结 |
| 第5章 铜/铝层状复合材料SHPB实验数值模拟研究 |
| 5.1 有限元软件-ABAQUS |
| 5.2 SHPB有限元模型 |
| 5.2.1 几何模型建立 |
| 5.2.2 材料模型 |
| 5.2.3 加载与约束条件 |
| 5.2.4 网格单元划分 |
| 5.3 仿真结果及分析 |
| 5.3.1 并联结构仿真 |
| 5.3.2 串联结构仿真 |
| 5.4 本章小结 |
| 第6章 结论与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间的研究成果 |
（9）SiC陶瓷与高温合金复合铸件的界面组织及力学行为模拟（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 论文研究的背景和意义 |
| 1.2 SiC陶瓷与K4169合金概述 |
| 1.2.1 SiC陶瓷概述 |
| 1.2.2 K4169合金概述 |
| 1.3 陶瓷/金属连接接头残余应力缓解方法研究现状 |
| 1.4 陶瓷/金属连接技术研究现状 |
| 1.4.1 活性金属钎焊 |
| 1.4.2 固态扩散焊 |
| 1.4.3 部分瞬间液相连接 |
| 1.4.4 自蔓延高温合成连接法 |
| 1.5 目前存在的不足 |
| 1.6 主要研究内容 |
| 第2章 实验材料及研究方法 |
| 2.1 实验材料 |
| 2.1.1 SiC陶瓷 |
| 2.1.2 K4169合金及中间层 |
| 2.2 实验设备及浇注工艺 |
| 2.3 显微组织试样制备及分析 |
| 2.4 热力学计算流程 |
| 第3章 SiC/K4169铸件界面处物相生成的热力学计算 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 热力学模型的建立 |
| 3.2.1 二元合金各组元活度的计算 |
| 3.2.2 三元合金各组元活度的计算 |
| 3.2.3 三元合金中物相A_mB_n析出反应的Gibbs自由能变化 |
| 3.3 采用Ni-75%Ti中间层时各物相热力学计算 |
| 3.3.1 C-Ti-Ni三元系热力学计算 |
| 3.3.2 Si-Ti-Ni 三元系热力学计算 |
| 3.4 采用Ni-65%Ti中间层时各物相热力学计算 |
| 3.4.1 C-Ti-Ni三元系热力学计算 |
| 3.4.2 Si-Ti-Ni三元系热力学计算 |
| 3.5 采用Ni-55%Ti中间层时各物相热力学计算 |
| 3.5.1 C-Ti-Ni三元系热力学计算 |
| 3.5.2 Si-Ti-Ni三元系热力学计算 |
| 3.6 热力学计算结果分析 |
| 3.7 本章小结 |
| 第4章 SiC/K4169复合铸件的力学性能模拟 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 有限元模型的建立 |
| 4.2.1 材料参数的选择 |
| 4.2.2 几何建模及网格划分 |
| 4.2.3 边界条件及分析步设定 |
| 4.3 判据及性能表征方法的选定 |
| 4.4 界面形状对界面处应力分布及弯曲强度的影响 |
| 4.4.1 界面形状设计 |
| 4.4.2 凸台结构应力分布及弯曲性能 |
| 4.4.3 通台结构应力分布及弯曲性能 |
| 4.4.4 凹槽结构应力分布及弯曲性能 |
| 4.5 中间层成分对界面处应力分布及弯曲强度的影响 |
| 4.5.1 中间层成分设计 |
| 4.5.2 应力分布 |
| 4.6 中间层厚度对界面处应力分布及弯曲强度的影响 |
| 4.6.1 中间层厚度设计 |
| 4.6.2 应力分布 |
| 4.7 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
（10）铝合金机匣低压铸造过程数值模拟及工艺研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题来源及研究意义 |
| 1.2 铝合金铸造国内外研究现状 |
| 1.2.1 铝合金铸造的缺陷问题 |
| 1.2.2 低压铸造技术及研究现状 |
| 1.2.3 铸造过程数值计算与工艺设计 |
| 1.3 热处理应力模拟研究现状 |
| 1.4 论文主要研究内容 |
| 第2章 实验材料与实验方法 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 铸造过程数值模拟软件介绍 |
| 2.2.1 流场分析计算 |
| 2.2.2 凝固缺陷和热处理的应力场计算 |
| 2.3 模拟计算的热物性参数 |
| 第3章 低压铸造充型临界速度 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 临界速度计算模型 |
| 3.3 铝合金反重力铸造的临界充型速度 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 机匣低压铸造过程模拟与工艺分析 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 机匣低压铸造工艺设计 |
| 4.3 低压铸造过程流场和温度场分析 |
| 4.4 方案优化及加压工艺参数的影响 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 机匣铸件凝固及热处理应力演变 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 凝固过程应力场分析 |
| 5.3 热处理过程温度场及残余应力 |
| 5.4 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
四、瞬间液相扩散连接过程数值模拟的研究进展（论文参考文献）
- [1]石墨烯纳米结构的光热转换机理与界面能质传输特性及太阳能热局域化应用[D]. 吴声豪. 浙江大学, 2021
- [2]集束式潜孔锤水柱密封反循环形成机理与过程控制研究[D]. 莫海涛. 煤炭科学研究总院, 2021(02)
- [3]入口含气率对混输泵性能及内部气液两相分布形态影响机理研究[D]. 李晨昊. 西安理工大学, 2021(01)
- [4]金属包覆材料多辊固-液铸轧复合技术理论与实验研究[D]. 季策. 燕山大学, 2021
- [5]超临界CO2管道泄漏特性研究进展[J]. 郭晓璐,喻健良,闫兴清,徐鹏,徐双庆. 化工学报, 2020(12)
- [6]激光辅助液相放电生成等离子体机理研究[D]. 钱杨. 北京石油化工学院, 2020(06)
- [7]扩散连接钨/304不锈钢及界面残余应力数值模拟[D]. 李祥. 西安理工大学, 2020(01)
- [8]爆炸焊接Cu/Al层合材料动态冲击响应行为研究[D]. 张萌. 南昌大学, 2020(01)
- [9]SiC陶瓷与高温合金复合铸件的界面组织及力学行为模拟[D]. 董兆博. 哈尔滨工业大学, 2020(01)
- [10]铝合金机匣低压铸造过程数值模拟及工艺研究[D]. 黄志豪. 哈尔滨工业大学, 2020(01)