有关随机模拟的毕业论文

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我国是钢铁生产和消费大国,粗钢产量连续十几年居世界第一位。前几年,在世界金融危机的影响下,各国钢铁产能普遍下降,我国的钢铁产能在国家政策的影响下,继续快速增长。我国钢铁产业调整发展的重点是“控制总量、淘汰落后、企业重组、技术改造、优化布局”。从宏观角度出发,钢铁行业必然出现从“扩量”到“提质”的根本转变。质量较好的钢板有比较高的附加值,提高钢板质量是钢铁产业发展的方向。钢板生产线上的矫直机是保证板材质量的关键设备,直接影响板材的生产率和板材质量。矫直技术和矫直机械的发展对提高板材质量有着至关重要的作用。本课题以校内“全液压矫直试验平台”项目为依托,对辊式矫直机边辊调整模型进行了研究。通过分析板材出口区曲率变化规律,对出口矫直辊压弯量和出口下辊位置调整量进行计算,建立了辊式矫直机边辊调整模型。以有限元软件ANSYS/LS-DYNA为工具,对边辊调整模型的矫直效果进行了模拟分析。本文的主要研究内容如下:(1)利用弹塑性变形弯曲理论,结合矫直过程中板材的变形特点和压弯量与挠度之间的关系,确定辊式矫直机的矫直方案和入/出口压弯量。(2)基于太原科技大学全液压矫直试验平台,分析了模型建立的理论基础,建立辊式矫直机边辊调整模型,确定出口区板材的曲率变化,以6mm厚的Q235钢板为例计算出出口矫直辊的压弯量和出口下辊的位置调整量。(3)分析板材在出口区的矫直过程,描述板材曲线,结合材料力学中简支梁理论,分析板材所受弯矩的变化,零弯矩点在出口区域产生偏移,确定出口区零弯矩点的偏移范围。(4)基于显式动力学软件ANSYS/LS-DYNA,建立辊式矫直机边辊调整有限元模型,模拟四种情况下板材的矫直过程,并分析比较四种情况下得到的板材不平度和最终残余应力,得出辊式矫直机边辊调整模型对板材不平度的影响。总之,本文采用理论分析和计算机模拟二者相结合的方法研究辊式矫直机边辊调整模型。本文所建立的辊式矫直机边辊调整模型,有利于生产现场制定合理的矫直工艺参数,提高成品板材矫直质量。本课题所研究的内容对促进我国辊式矫直技术发展、提高板材矫直质量、完善矫直理论和促进矫直设备发展有重要的现实意义和理论意义。

我国是以煤为主要一次能源的国家,而50%以上煤炭消耗于火力发电,传统火力发电面临发电效率低、环境污染大等缺点,亟待改善。整体煤气化联合循环技术(Integrated Gasification Combined Cycle, IGCC)将煤的气化和高效联合循环相结合,是一种高效洁净的燃煤发电技术。其中辐射式废热锅炉是IGCC系统中煤气化显热回收设备的重要组成部分。气化炉生成的高温合成气经辐射式废热锅炉回收其显热,可提高整个系统发电效率2~4%。由气化炉进入辐射式废热锅炉的合成气中带有大量的高硬度飞灰颗粒,其进入废热锅炉后受气体夹带作用会对受热面产生严重的冲刷,进而造成水冷壁严重磨损,影响显热回收装置的安全正常运行。因此,在对辐射式废热锅炉温度场、流场的模拟和分析的基础上,根据数值模拟结果加装有效的飞灰分离装置并对飞灰颗粒对壁面磨损进行预测,对IGCC系统辐射式废热锅炉的设计、安全运行具有重要意义。本文针对“国家863计划”项目中某中试试验废热锅炉开展了现较为通用的双层水冷壁式辐射式废热锅炉内部气体流动、温度分布的模拟,并采用欧拉-拉格朗日随机轨道模型进行了辐射式废热锅炉内气体、粒子气固两相流动的模拟,最终获得了辐射式废热锅炉内气体温度场、流场以及颗粒相运行轨迹。在此基础上,结合该中试试验设计工况,根据固体颗粒沉降以及惯性分离原则,在确定最佳固体颗粒分离位置的情况下,提出了一种具有多层结构的固体颗粒径向分离装置,采用Fluent软件进行了相关数值模拟,深入研究了该分离装置分离效果,并开展了相关参数,如分离环倾角、间距比、遮盖比例对分离效果影响规律的研究,为不同设计参数情况下分离装置的设计提供了理论依据。结果表明:当分离环倾角为50°、间距比为、遮盖比例为5 %时,径向分离装置的分离效率达到最高。而后,根据辐射式废热锅炉内流场情况结合粒子运行轨迹模拟结果,编制程序,统计了内、外水冷壁粒子碰撞情况,确定了辐射式废热锅炉内粒子碰撞概率较大区域,并针对该类型区域,统计了30~100μm不同粒径固体颗粒在该区域的碰撞次数,并根据其运行轨迹计算出颗粒入射角,进而采用磨损模型计算出不同颗粒对壁面的磨损状况,同时给出了年标准工况下壁面区域由机械磨损引起的减薄的预测值。结果表明,辐射废热锅炉内筒末段区域壁面磨损程度大,最严重时可每年磨掉壁面。

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