鈦酸鈣（CaTiO₃）與鎂鋁尖晶石（MgAl₂O₄）廣泛應(yīng)用于冶金工業(yè),是連鑄保護(hù)渣和高爐渣的常見成分。二者均具有高熔點(diǎn)、低熱導(dǎo)率的特點(diǎn),因而主導(dǎo)著連鑄坯與結(jié)晶器間的傳熱過程,影響連鑄坯質(zhì)量,還會影響高爐渣余熱的回收和利用。研究探索高溫下鈦酸鈣與鎂鋁尖晶石的導(dǎo)熱性能及其影響因素,對于連鑄坯質(zhì)量控制與高爐渣余熱回收具有重要意義。本文基于非平衡分子動力學(xué)方法,運(yùn)用Lammps軟件對鈦酸鈣與鎂鋁尖晶石的熱導(dǎo)率及其影響因素進(jìn)行研究,為實(shí)驗(yàn)難以測量的高溫?zé)釋?dǎo)率的計(jì)算預(yù)測提供理論基礎(chǔ)和模型依據(jù)。針對研究對象鈦酸鈣與鎂鋁尖晶石建立熱導(dǎo)率計(jì)算模型,確定相應(yīng)計(jì)算條件下的結(jié)構(gòu)模型,篩選合適的勢函數(shù)與勢參數(shù)。同時(shí)調(diào)整和優(yōu)化Lammps計(jì)算參數(shù),確保計(jì)算結(jié)果的準(zhǔn)確合理。系統(tǒng)研究了尺寸效應(yīng)、溫度、空位、反位缺陷、晶界對鈦酸鈣與鎂鋁尖晶石熱導(dǎo)率的影響,與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行對比,驗(yàn)證模擬的準(zhǔn)確性與正確性,在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步探討導(dǎo)熱性能的變化規(guī)律,并對高溫下的導(dǎo)熱性能進(jìn)行預(yù)測和分析。研究結(jié)論如下:（1）尺寸效應(yīng)對鈦酸鈣與鎂鋁尖晶石的熱導(dǎo)率模擬結(jié)果均有影響,熱導(dǎo)... 

【文章來源】：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

【文章頁數(shù)】：64 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
1 緒論
    1.1 鈦酸鈣/鎂鋁尖晶石在煉鋼中的應(yīng)用及功能
    1.2 鈦酸鈣/鎂鋁尖晶石傳熱的研究現(xiàn)狀
        1.2.1 鈦酸鈣
        1.2.2 鎂鋁尖晶石
    1.3 熱傳導(dǎo)基本原理
        1.3.1 分子傳熱
        1.3.2 電子傳熱
        1.3.3 聲子傳熱
        1.3.4 光子傳熱
    1.4 微納尺度熱傳導(dǎo)研究方法
        1.4.1 蒙特卡羅
        1.4.2 玻爾茲曼傳輸方程
        1.4.3 分子動力學(xué)
    1.5 熱導(dǎo)率
    1.6 本論文研究意義及內(nèi)容
2 基于非平衡分子動力學(xué)的熱導(dǎo)率計(jì)算方法
    2.1 分子動力學(xué)模擬
        2.1.1 基本思想與流程
        2.1.2 牛頓方程積分算法
        2.1.3 系綜
        2.1.4 勢函數(shù)
    2.2 平衡分子動力學(xué)熱導(dǎo)率計(jì)算方法(EMD)
    2.3 非平衡分子動力學(xué)熱導(dǎo)率計(jì)算方法(NEMD)
        2.3.1 各向同性NEMD方法
        2.3.2 各向異性NEMD方法
    2.4 模擬軟件
3 基于非平衡分子動力學(xué)的鈦酸鈣熱導(dǎo)率計(jì)算
    3.1 分子動力學(xué)模擬
        3.1.1 鈦酸鈣結(jié)構(gòu)模型
        3.1.2 鈦酸鈣計(jì)算模型
        3.1.3 勢函數(shù)與勢參數(shù)選擇
        3.1.4 模擬計(jì)算過程及結(jié)果驗(yàn)證
    3.2 尺寸效應(yīng)對鈦酸鈣熱導(dǎo)率影響
    3.3 溫度對鈦酸鈣熱導(dǎo)率的影響
    3.4 空位對鈦酸鈣熱導(dǎo)率的影響
    3.5 晶界對鈦酸鈣熱導(dǎo)率的影響
    3.6 溫度對含空位、晶界的鈦酸鈣熱導(dǎo)率的影響
    3.7 本章小結(jié)
4 基于非平衡分子動力學(xué)的鎂鋁尖晶石熱導(dǎo)率計(jì)算
    4.1 分子動力學(xué)模擬
        4.1.1 鎂鋁尖晶石結(jié)構(gòu)模型
        4.1.2 計(jì)算模型
        4.1.3 勢函數(shù)與勢參數(shù)選擇
        4.1.4 模擬計(jì)算過程及結(jié)果驗(yàn)證
    4.2 尺寸效應(yīng)對鎂鋁尖晶石熱導(dǎo)率影響
    4.3 溫度對鎂鋁尖晶石熱導(dǎo)率影響
    4.4 反位缺陷對鎂鋁尖晶石熱導(dǎo)率影響
    4.5 晶界對鎂鋁尖晶石熱導(dǎo)率影響
    4.6 本章小結(jié)
結(jié)論
參考文獻(xiàn)
致謝


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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[2]MgO對中鈦型高爐渣礦相結(jié)構(gòu)及冶金性能的影響[J]. 鄧美樂,韓秀麗,劉磊,張玓,李運(yùn)剛.  鋼鐵. 2016(04)
[3]Ca0.5Sr0.5TiO3彈性和熱學(xué)性質(zhì)的第一性原理研究[J]. 邵棟元,惠群,李孝,陳晶晶,李春梅,程南璞.  物理學(xué)報(bào). 2015(20)
[4]空位缺陷對單晶硅薄膜熱導(dǎo)率影響的分子動力學(xué)模擬研究[J]. 張興麗,孫兆偉.  材料導(dǎo)報(bào). 2011(12)
[5]粒子輸運(yùn)蒙特卡羅模擬現(xiàn)狀概述[J]. 鄧力,李剛.  計(jì)算物理. 2010(06)
[6]我國高爐渣余熱回收技術(shù)進(jìn)展[J]. 華建社,樊建利.  鋼鐵研究. 2008(04)
[7]連鑄結(jié)晶器保護(hù)渣結(jié)晶性能的研究[J]. 孫麗楓,宋智芳,劉承軍,姜茂發(fā).  特殊鋼. 2007(02)
[8]經(jīng)典分子動力學(xué)模擬的主要技術(shù)[J]. 樊康旗,賈建援.  微納電子技術(shù). 2005(03)
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博士論文
[1]燒綠石型氧化物的結(jié)構(gòu)參數(shù)及性能參數(shù)的分子動力學(xué)模擬研究[D]. 董麗媛.蘭州大學(xué) 2017
[2]連鑄結(jié)晶器保護(hù)渣相關(guān)基礎(chǔ)理論的研究及其應(yīng)用實(shí)踐[D]. 謝兵.重慶大學(xué) 2004

碩士論文
[1]填充鈮酸鍶鋇陶瓷的熱電性質(zhì)研究[D]. 張亞翠.山東大學(xué) 2017
[2]離子輻照對石墨烯熱導(dǎo)率的影響[D]. 羅艷萍.湘潭大學(xué) 2016
[3]連鑄結(jié)晶器保護(hù)渣流動/傳熱行為數(shù)值模擬[D]. 王姍嬌.大連理工大學(xué) 2016
[4]Cu及γ-TiAl合金拉伸變形的MD研究[D]. 劉明貴.湘潭大學(xué) 2015
[5]二硫化鉬薄膜導(dǎo)熱系數(shù)的分子動力學(xué)模擬[D]. 劉彪.東南大學(xué) 2015
[6]納尺度分形結(jié)構(gòu)中傳熱特性的分子動力學(xué)模擬研究[D]. 程啟坤.東南大學(xué) 2015
[7]氮化硼熱導(dǎo)率的分子動力學(xué)模擬[D]. 林森淼.東南大學(xué) 2015
[8]高速連鑄連軋AA5052合金板溶體夾雜的研究[D]. 王鵬.鄭州大學(xué) 2014



本文編號：3586415