水凝固的案例
ANSYS Fluent 管內相變化流動實例 附ANSYS Fluent UDF Manual下載
隨著狀態改變的熱傳遞過程，稱之為相變(Phase Change)(如沸騰的水吸收汽化熱后變成蒸氣，水凝固成冰或冰融化成水等)；工程上許多應用都會發生不只一個相的傳熱過程，例如冷凝器、熱管及熱交換器等。
本例針對應用制作模型，通過ANSYS Fluent仿真軟件中多相流模塊VOF及Evaporation-Condensation來實現背景為空氣的液態水，受熱后形成水蒸氣的相變化過程。
模型如下。相變化為一瞬態仿真過程，我們啟動ANSYS Fluent Transient選項及定義Gravitational Acceleration重力方向，并啟動能量方程式Energy。
計算多相流動，我們開啟ANSYS Fluent中的多相流(Multiphase Model)模塊VOF，并采用Explicit。
Explicit實行Geo-Reconstruct離散方法，其特征如下：
網格質量的要求較Implicit為高
考慮表面張力(Surface Tension)問題時，較Implicit具備更高的準確性
Explicit及Implicit皆可設置穩態及瞬態計算，但考慮準確度及穩定性，Explicit建議僅用于瞬態
提升穩定性方面，Explicit時間步長控制采Courant Number, CFL方法，穩定性較Implicit高
CFL定義如下：
上述分子為前后時間步長變化率，分母為網格大小與當下速度的比值。
展開 冷卻液如何選 ？
常用的冷卻液有兩種：
一種是純凈水或軟水，另一種是純凈水與具有熱傳導特性的物質(如乙二醇)的混合物。
一、純凈水
使用純凈水作為冷卻液是一種比較經濟的方式，因為純凈水很容易獲得，成本最低，但是缺點也是很明顯，就是散熱效果一般，容易滋生藻類，而且溫度低于0℃就會結冰，無法流動，導致無法散熱。
二、乙二醇基冷卻液
乙二醇基冷卻液一般由“乙二醇或丙二醇 + 純凈水”組成（雖然乙二醇、丙二醇這兩種變體具有相似的物理特性，但它們不能混合使用），乙二醇基冷卻液的主要優點是顯著地提高了液體的抗腐蝕性能和防凍性能，同時還具有防藻和抗菌的功能，能有效防止水路中藻類的形成。
乙二醇是一種無色、透明、稍有甜味和具有吸濕性的粘稠液體，沸點是197.4℃，冰點是-11.5℃它能以任何比例與水相溶。乙二醇的濃度不同時，其混合溶液的冰點亦不同：
10%的乙二醇 + 90%的純凈水 混合液的冰點是 -3.4℃；
40%的乙二醇 + 60%的純凈水 混合液的冰點是 -25.0℃；
50%的乙二醇 + 50%的純凈水 混合液的冰點是 -35.0℃；
60%的乙二醇 + 40%的純凈水 混合液的冰點是 -52.8℃。
但“乙二醇 + 水”混合液的冰點同乙二醇在液體中的占比不成線性關系，它的水溶液的冰點并不完全是隨濃度的增加而降低，當濃度超過70%時，冰點反而上升。因此，在使用過程中，應從實際出發加以合理選擇，以達到防凍性及經濟性的要求。
從以上分析可以清楚地看出，乙二醇具有制冷劑的特性，更適合用于低溫環境下工作的散熱器。在這些低溫條件下，純凈水會凝固或結冰，阻礙散熱機的液體循環，從而無法進行散熱。
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并且在當下倡導環境保護，毛石價格越來越貴，而且限制開采，固化法處理地基相比之下更加經濟；固化法處理地基只是在原土層加入固化劑攪拌除水凝固，對周邊環境無污染，更加環保；固化法相對于打樁等更加方便。安全又經濟環保的新工藝處理地基方法值得推廣。
計算機狀況：inter（R） Corei7-9750H cpu @2.6GHz 2.59Ghz 6核12線程
計算時間：12小時（12線程）
計算任務：應力分析
汽車冷卻系統知識
因此，不管使用何種液體對發動機進行降溫，其必須具有非常低的凝固點、很高的沸點以及能吸收大量熱量。水是吸收熱量的最有效的液體之一，但水的凝固點太高，不適用于汽車發動機。 大多數汽車使用的液體是水和乙二烯乙二醇的混合液(C2H6O2)，也稱為防凍液。 通過將乙二烯乙二醇添加到水中，可以顯著提高沸點、降低凝固點。
主要部件
冷卻系統配件包含:散熱器、水泵、散熱器電子扇總成、節溫器、水泵總成、散熱器補水壺、散熱器風扇、散熱器下護板、散熱器蓋、散熱器上護板、節溫器蓋、水泵皮帶輪、散熱器風扇葉、三通、散熱器水溫傳感器、散熱器風圈、水管、散熱網、散熱器風扇電機、上下水管、散熱器風扇偶合器、散熱器支架、溫控開關等。
常見問題
1、發動機過熱
氣泡:防凍液中的空氣在水泵攪動下產生很多泡沫，會妨礙水套壁的散熱.
水垢: 水中的鈣鎂離子在一定高溫后會慢慢形成水垢，使散熱能力大大下降.同時也會使水道及管路局部堵塞，防凍液不能正常流動.
危害:發動機件受熱膨脹，破壞正常配合間隙，影響氣缸充氣量，動力下降，降低機油潤滑效果
2、腐蝕和滲漏
乙二醇對水箱有較強的腐蝕性。而隨著防凍液防腐劑的失效.對散熱器、水套、水泵、管路等零部件產生腐蝕。
保養
1、冷卻水的選用:應選用硬度低的河水，如井水，應進行煮沸軟化后再用，最好使用防凍液。
2、留心各部技術狀態:如發現散熱器漏水，應進行修理，若發現水泵、風扇旋轉有擺動或發生異響時，應及時修復。如發現發動機過熱，應及時檢查是否缺水，若缺水應停機。待降溫后添足冷卻水。若節溫器工作不正常引起發動機工作溫度過高過低時，應及時修復或更換。
3、風扇皮帶緊度的檢查與調整:風扇皮帶緊度過小，不僅影響冷卻風量并且使發動機工作負荷加大，而且因發生打滑而加速了皮帶的磨損。如皮帶緊度過大，會加速水泵軸承、發電機軸承的磨損。
展開 
日本輪轂先進制造工藝解析
重力鑄造是比較原始的鑄造工藝，就是依靠鋁水自身的重力傾注到鑄模之中，鋁水通過自身壓力充滿至整個鑄模各個角落。這種工藝的方法比較簡單而且成本也更低，但產品質量可控性不高，并且容易出現瑕疵，在汽車輪轂制造業中幾乎已經完全被低壓鑄造取代。
低壓鑄造顧名思義，就是將鋁水通過設備施加壓力灌注到鑄模之中，鋁水整個凝固過程都處在有一定壓力的狀態下。這樣的好處是鋁水因為壓力會產生更大的密度，凝固后成品的強度更高。在造型比較復雜的鑄模中也可以保證完全充滿鑄模，很多樣式比較復雜的鑄造鋁合金輪轂只能通過低壓鑄造方式制造。低壓鑄造的過程全部由機械完成，并且鑄造成型的良品率高，非常適合大批量生產，所以目前汽車廠商指定的鑄造鋁合金輪轂都是由這種工藝生產出來的。
鍛造鋁合金輪轂
鍛造是一種比鑄造更加高級的工藝，因為成品價格昂貴，所以一般的家用車甚至中高級車都不會采用鍛造鋁合金輪轂。鍛造就是通過鍛壓機對固態的鋁合金材料胚料施加巨大壓力，使其擠壓變形，行程一定的形狀、強度和尺寸的制造工藝。然后鍛造成型的毛坯在經過精加工最終成為成品，這點與鑄造是一樣的。經過合理的鍛造比、溫度控制等等一系列復雜工藝的調整，可以鍛造出不同強度和性能的鍛造件。
鍛造的工藝更加復雜，對各方面的要求和準確性也更加苛刻，所以生產成本更高，但相應的得到的成本性能是鑄造件不能比的。很多大型、重型機械在高壓、高強度的部位都采用鍛造配件，以保證機械在高負荷的工作條件下正常運轉。而在很多高端汽車和跑車上，除了輪轂之外，比如發動機曲軸、連桿等核心部件也有很多采用鍛造工藝的產品，以保證更加出色和穩定的性能，所以賽車發動機基本上全會將上述部件更換為性能更好的鍛造零件。以我們今天的主題輪轂來說，鍛造產品不僅比鑄造產品更加堅固、更硬，重量也更輕。
展開 化學纖維幾種常用的紡絲方法，你知道么？
將紡絲流體，用紡絲泵（或稱計量泵）連續、定量而均勻地從噴絲頭或噴絲板的毛細孔中擠出而成液態細流，再在空氣、水或凝固浴中固化成絲條的過程稱為紡絲或纖維成形。
剛紡成的絲條稱為初生纖維。紡絲是化學纖維生產過程中的關鍵工序，改變紡絲的工藝條件，可在較大范圍內調節纖維的結構，從而相應地改變所得纖維的物理機械性能。
按成纖高聚物的性質不同，化學纖維的紡絲方法主要有熔體紡絲法和熔液紡絲法兩大類，此外，還有特殊的或非常規的紡絲方法。其中，根據凝固方式的不同，熔液紡絲法又分為濕法紡絲和干法紡絲兩種。在化學纖維的生產時，多數采用熔體紡絲法生產，其次為濕法紡絲生產，只有少量的采用了干法或其他非常規紡絲方法生產。
01
熔體紡絲法
又稱熔融紡絲，簡稱熔紡。是將聚合物加熱熔融，通過噴絲孔擠出，在空氣中冷卻固化形成纖維的化學纖維紡絲方法。用于熔體紡絲的聚合物，必須能熔融成粘流態而不發生顯著分解。聚酯纖維、聚酰胺纖維和聚丙烯纖維都可采用熔體紡絲法生產。
特點：
熔體紡絲方法的主要特點是紡絲速度高（1000~7000m/min），無需溶劑和沉淀劑及其回收、循環系統，設備簡單，工藝流程短，是一種經濟、方便和效率高的成形方法。但噴絲頭孔數相對較少。
工藝流程：
1. 紡絲熔體制備——連續聚合值得熔體獲獎經過預結晶、干燥后的成纖高聚物切片從聚合物料斗加入，泳客按要求分段加熱的螺桿擠壓機先后進行熔融、混合、計量并擠出，經擠出機遇紡絲箱體間的彎管送入熔體計量泵。
2. 熔體通過至于紡絲箱體內的計量泵定量地將熔體有噴絲頭的小孔擠出形成熔體細流。
3. 熔體細流進入用到后在較低溫度和冷卻吹風環境下冷卻、固化并形成初生纖維。
4.
展開 【汽車散熱器知識】
因此，不管使用何種液體對發動機進行降溫，其必須具有非常低的凝固點、很高的沸點以及能吸收大量熱量。水是吸收熱量的最有效的液體之一，但水的凝固點太高，不適用于汽車發動機。大多數汽車使用的液體是水和乙二烯乙二醇的混合液(c2h6o2)，也稱為防凍液。通過將乙二烯乙二醇添加到水中，可以顯著提高沸點、降低凝固點。
每當發動機運轉時，水泵就會使液體進行循環。類似于汽車中使用的離心泵水泵運轉時通過離心力將液體輸送到外面，并從中部持續抽吸液體。泵的入口位于離中心較近的位置，因此從散熱器返回的液體可以接觸到泵葉片。泵葉片將液體送至泵的外部，液體由這里進入發動機。從泵流出的液體首先流經發動機缸體和氣缸蓋，然后流入散熱器，最后返回到泵。發動機發動機缸體和氣缸蓋具有許多通過鑄造或機械加工而成的通道，以便于液體流動。
如果這些管道當中液體的流動很平穩，則只會直接冷卻與管道接觸的液體。從管道中流動的液體傳導至管道熱量的多少取決于管道和接觸管道的液體之間的溫度差異。因此，如果與管道接觸的液體得到快速冷卻，那么傳輸的熱量會比較少。通過在管道內制造湍流，混合所有液體，將與管道接觸的液體保持高溫以吸收更多熱量，從而使管道內的全部液體得到有效地利用。
變速器冷卻器跟散熱器內的散熱器很相似，不同的只是油液不是與空氣交換熱量，而是與散熱器當中的冷卻液交換熱量。壓力水箱蓋壓力水箱蓋可以將冷卻液的沸點提高25℃。
恒溫器的主要作用是使發動機快速升溫，并保持恒溫。它是通過調節流經散熱器的水量而實現的。在低溫情況下，散熱器的出口將完全被阻塞，即所有的冷卻液經由發動機進行再次循環。冷卻液的溫度一旦升高到82-91℃之間，恒溫器便會打開，從而使液體流經散熱器。當冷卻液的溫度達到93-103℃時，恒溫器將一直保持打開狀態。
冷卻風扇與恒溫器類似，必須對冷卻風扇加以控制以使發動機保持恒溫。
展開 電機散熱系統的研究現狀與發展趨勢
水介質具有無污染、成本低、質量熱容和熱導率較高等優勢，因此得到了廣泛的應用。為了克服水介質凝固點較高、沸點較低的不足，在實際使用中往往采用水-乙二醇混合溶液以降低凝固點，提高水冷散熱系統的環境適應性。此外，水冷散熱系統在長期循環過程中容易產生水垢并腐蝕機殼，因此在實際應用中還需要添加抗腐蝕和抗泡沫等添加劑。
表1 冷卻介質常溫常壓下的物理特性
Tab.1 Properties of cooling medium under normal temperature and pressure
(a)圓周型循環水道 (b)螺旋型循環水道
(c)軸向型循環水道 (d)復合型循環水道
圖8 水冷電機流道結構
Fig.8 Flow channels for water cooling motors
圖9 定子鐵芯集成循環水路結構圖
Fig.9 Stator integrated with circulating
water channels
油介質具有良好的絕緣特性，可以在電機內部流動，與電機繞組、定子等發熱部件直接進行熱交換，也可以在機殼內部的流道中循環流動。這兩種油冷方式分別是直接油冷和間接油冷。直接油冷又可以分為浸油式和噴油式兩種。浸油式油冷是將電機的定轉子都浸沒在冷卻油中，具有良好冷卻效果的同時可以降低電機工作噪聲，但是油的黏度較大，增加了電機轉子旋轉時的能量損失；噴油式油冷通過將冷卻油噴淋到機殼內表面及定子端部實現對電機的高效散熱。直接油冷特別是噴油式油冷的冷卻介質與電機內部的發熱部件直接接觸，可顯著降低電機繞組、定子等高發熱部件的散熱熱阻，具有極高的散熱效率，因此多用于高功率密度電機。油冷系統需要嚴格的過濾系統對油介質進行過濾，以避免油中的雜質對電機內部的絕緣層造成破壞。油冷散熱系統的成本昂貴，因此其應用規模不如水冷散熱系統廣泛。
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