結(jié)晶器內(nèi)發(fā)生的復(fù)雜傳熱、流動(dòng)、凝固與力學(xué)行為是連鑄坯質(zhì)量控制的關(guān)鍵。惡劣工況給高溫鋼液和坯殼的直接檢測(cè)制造了極大障礙,以有限差分、有限元為代表基于網(wǎng)格劃分的數(shù)值模擬方法成為研究結(jié)晶器內(nèi)鑄坯凝固行為的主要手段。但隨著研究的深入,網(wǎng)格離散計(jì)算方法的局限性逐漸顯現(xiàn),如無(wú)法精確重構(gòu)凝固坯殼的形貌與液/固相區(qū),也難以處理大變形和裂紋擴(kuò)展等復(fù)雜問(wèn)題。近年來(lái),快速發(fā)展的無(wú)網(wǎng)格方法用一系列離散節(jié)點(diǎn)替代網(wǎng)格單元及拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),計(jì)算過(guò)程中擺脫了網(wǎng)格的束縛,在自適應(yīng)、裂紋和大變形求解等問(wèn)題中展露出顯著優(yōu)勢(shì)。鑒于此,本文旨在建立基于無(wú)網(wǎng)格伽遼金法的鑄坯傳熱與凝固計(jì)算模型,針對(duì)模型推導(dǎo)、方程離散、節(jié)點(diǎn)布置、軟件開(kāi)發(fā)和結(jié)果驗(yàn)證等環(huán)節(jié)進(jìn)行研究,為連鑄過(guò)程無(wú)網(wǎng)格方法的應(yīng)用以及后續(xù)的裂紋預(yù)測(cè)等復(fù)雜問(wèn)題奠定基礎(chǔ)。依據(jù)移動(dòng)最小二乘和變分原理,推導(dǎo)并建立了基于無(wú)網(wǎng)格伽遼金法的結(jié)晶器內(nèi)鑄坯凝固過(guò)程二維非穩(wěn)態(tài)傳熱/凝固數(shù)學(xué)模型,運(yùn)用C++語(yǔ)言自行設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)了面向?qū)ο蟮蔫T坯凝固過(guò)程無(wú)網(wǎng)格數(shù)值計(jì)算軟件。以小方坯凝固過(guò)程為對(duì)象,通過(guò)計(jì)算把握和確定數(shù)值計(jì)算中的相關(guān)參數(shù),之后分別采用節(jié)點(diǎn)均勻布置、加密布置、隨機(jī)布置方式,模擬分析了小方坯凝固過(guò)... 

【文章來(lái)源】：大連理工大學(xué)遼寧省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁(yè)數(shù)】：72 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
1 緒論
    1.1 連鑄與鑄坯凝固過(guò)程簡(jiǎn)介
        1.1.1 連鑄技術(shù)簡(jiǎn)介
        1.1.2 結(jié)晶器內(nèi)鑄坯的凝固過(guò)程
    1.2 鑄坯質(zhì)量控制及數(shù)值模擬方法
        1.2.1 鑄坯常見(jiàn)缺陷及其影響因素
        1.2.2 鑄坯凝固過(guò)程的數(shù)值模擬方法
    1.3 無(wú)網(wǎng)格計(jì)算方法及其在連鑄中的應(yīng)用
        1.3.1 無(wú)網(wǎng)格方法簡(jiǎn)介
        1.3.2 無(wú)網(wǎng)格方法的發(fā)展與研究現(xiàn)狀
        1.3.3 無(wú)網(wǎng)格方法在連鑄中的應(yīng)用
    1.4 本文的主要研究?jī)?nèi)容
2 基于無(wú)網(wǎng)格伽遼金法的鑄坯傳熱/凝固計(jì)算模型開(kāi)發(fā)
    2.1 無(wú)網(wǎng)格伽遼金法相關(guān)的基本概念
        2.1.1 場(chǎng)節(jié)點(diǎn)
        2.1.2 背景網(wǎng)格
        2.1.3 積分點(diǎn)
        2.1.4 支持域
    2.2 移動(dòng)最小二乘近似與形函數(shù)
        2.2.1 移動(dòng)最小二乘近似
        2.2.2 形函數(shù)及其導(dǎo)數(shù)
        2.2.3 權(quán)函數(shù)
    2.3 鑄坯非穩(wěn)態(tài)傳熱控制方程
        2.3.1 控制方程
        2.3.2 凝固潛熱的處理
    2.4 伽遼金弱解形式與方程離散
        2.4.1 變分處理
        2.4.2 數(shù)值積分
        2.4.3 時(shí)間差分格式
    2.5 計(jì)算流程
    2.6 本章小結(jié)
3 小方坯傳熱/凝固行為計(jì)算及結(jié)果驗(yàn)證
    3.1 澆鑄工藝與計(jì)算參數(shù)
        3.1.1 鑄機(jī)參數(shù)與澆鑄工藝
        3.1.2 鋼種熱物性參數(shù)
        3.1.3 邊界條件的處理與施加方法
    3.2 有限元法參考解
    3.3 相關(guān)計(jì)算參數(shù)的確定與結(jié)果驗(yàn)證
        3.3.1 節(jié)點(diǎn)均勻布置
        3.3.2 支持域半徑
        3.3.3 時(shí)間差分格式
        3.3.4 等單元間距條件下EFG法與有限元法結(jié)果對(duì)比
    3.4 邊界節(jié)點(diǎn)加密布置
        3.4.1 自適應(yīng)技術(shù)簡(jiǎn)介
        3.4.2 邊界節(jié)點(diǎn)加密模型
        3.4.3 計(jì)算結(jié)果對(duì)比與討論
    3.5 場(chǎng)節(jié)點(diǎn)非規(guī)則布置
        3.5.1 節(jié)點(diǎn)隨機(jī)布置
        3.5.2 計(jì)算結(jié)果對(duì)比與討論
    3.6 本章小結(jié)
4 基于實(shí)測(cè)反問(wèn)題的寬厚板坯傳熱/凝固行為計(jì)算
    4.1 實(shí)驗(yàn)條件與計(jì)算參數(shù)
        4.1.1 鑄機(jī)參數(shù)
        4.1.2 澆鑄工藝
        4.1.3 鋼種熱物性參數(shù)
        4.1.4 結(jié)晶器銅板溫度實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)
    4.2 基于實(shí)測(cè)溫度的傳熱反問(wèn)題模型
        4.2.1 反問(wèn)題簡(jiǎn)介
        4.2.2 結(jié)晶器/鑄坯傳熱反問(wèn)題模型
    4.3 結(jié)晶器/鑄坯熱流與邊界條件施加
        4.3.1 結(jié)晶器/鑄坯反算熱流密度分布
        4.3.2 無(wú)網(wǎng)格計(jì)算中邊界條件的處理
        4.3.3 計(jì)算流程
    4.4 鑄坯傳熱與凝固進(jìn)程
        4.4.1 節(jié)點(diǎn)布置模型
        4.4.2 鑄坯表面溫度分布
        4.4.3 二維鑄坯切片的凝固進(jìn)程
    4.5 非均勻邊界條件下加密模型的優(yōu)勢(shì)
        4.5.1 節(jié)點(diǎn)加密布置
        4.5.2 溫度分布與對(duì)比
        4.5.3 坯殼厚度識(shí)別與對(duì)比
        4.5.4 坯殼凝固行為分析
    4.6 本章小結(jié)
結(jié)論
參考文獻(xiàn)
攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表學(xué)術(shù)論文情況
致謝


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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[2]基于滑動(dòng)Kriging插值的MLPG法求解結(jié)構(gòu)非耦合熱應(yīng)力問(wèn)題[J]. 王峰,周宜紅,鄭保敬,林皋.  應(yīng)用數(shù)學(xué)和力學(xué). 2016(11)
[3]基于無(wú)網(wǎng)格法的含缺陷巖石變形局部化數(shù)值模擬研究[J]. 李術(shù)才,孫超群,許振浩,李利平,張延歡,吳靜,周輪.  巖土力學(xué). 2016(S1)
[4]無(wú)網(wǎng)格法及其在金屬成形中的應(yīng)用綜述[J]. 黃凱,白鴻柏,路純紅,曹鳳利.  鍛壓技術(shù). 2016(02)
[5]修正的內(nèi)部基擴(kuò)充無(wú)網(wǎng)格法求解多裂紋應(yīng)力強(qiáng)度因子[J]. 馬文濤,許艷,馬海龍.  工程力學(xué). 2015(10)
[6]熱傳導(dǎo)的二階一致1點(diǎn)積分無(wú)網(wǎng)格法[J]. 王冰冰,高欣,段慶林.  工程力學(xué). 2014(09)
[7]基于實(shí)測(cè)溫度的結(jié)晶器瞬態(tài)傳熱反問(wèn)題計(jì)算方法[J]. 王旭東,臧欣陽(yáng),杜鳳鳴,孔令偉,姚曼.  鑄造技術(shù). 2014(07)
[8]無(wú)網(wǎng)格法進(jìn)展及在地球物理學(xué)中的應(yīng)用[J]. 李俊杰,嚴(yán)家斌.  地球物理學(xué)進(jìn)展. 2014(01)
[9]中厚板彎曲問(wèn)題的Kriging插值無(wú)網(wǎng)格法[J]. 陳莘莘,李慶華,歐蔓麗.  計(jì)算物理. 2013(04)
[10]自適應(yīng)無(wú)網(wǎng)格法在生物涂層接觸問(wèn)題中的應(yīng)用[J]. 張征,吳化平,柴國(guó)鐘,鮑雨梅,吳和龍.  力學(xué)與實(shí)踐. 2012(03)

博士論文
[1]連鑄板坯—結(jié)晶器傳熱、變形與摩擦行為研究[D]. 杜鳳鳴.大連理工大學(xué) 2016
[2]活塞組耦合傳熱分析的三維無(wú)網(wǎng)格法計(jì)算模型與應(yīng)用研究[D]. 張建平.華中科技大學(xué) 2013
[3]板坯連鑄結(jié)晶器內(nèi)凝固坯殼的熱/力學(xué)行為研究[D]. 蔡兆鎮(zhèn).東北大學(xué) 2011
[4]基于無(wú)網(wǎng)格法的連鑄結(jié)晶器內(nèi)坯殼凝固與熱應(yīng)力的數(shù)值模擬[D]. 張雷.清華大學(xué) 2005

碩士論文
[1]結(jié)晶器保護(hù)渣渣膜/氣隙及其熱阻數(shù)值計(jì)算研究[D]. 胡鵬宏.大連理工大學(xué) 2018
[2]連鑄保護(hù)渣液/固渣膜傳熱與潤(rùn)滑行為模擬研究[D]. 孔令偉.大連理工大學(xué) 2015
[3]改進(jìn)型無(wú)網(wǎng)格伽遼金法在溫度場(chǎng)的研究及應(yīng)用[D]. 趙玉鳳.燕山大學(xué) 2012
[4]隨機(jī)無(wú)網(wǎng)格伽遼金法在若干工程問(wèn)題中的應(yīng)用研究[D]. 于玲.燕山大學(xué) 2010
[5]基于滑動(dòng)Kriging插值的無(wú)網(wǎng)格局部Petrov-Galerkin法研究[D]. 鄭保敬.太原科技大學(xué) 2010
[6]無(wú)網(wǎng)格法在數(shù)值傳熱學(xué)中的應(yīng)用研究[D]. 范悅宏.南京理工大學(xué) 2005



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