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姓名：沈厚发
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学术头衔：
职称：-
学科领域：

钢铁冶金
研究兴趣：

个人简介

沈厚发，2000～，清华大学机械系副教授。2003～，教育部留学服务中心“留学回国人员科研启动基金”评审专家；2007～，中国金属学会连铸理论与新技术委员会副主任委员；2007～，中国系统仿真学会青年工作委员会委员；2000～1998年，美国爱荷华大学机械系从事博士后工作研究；1998～1996年，韩国延世大学冶金系从事博士后工作研究；1996～1993年，清华大学机械系从事博士后工作研究；1993年，大连理工大学材料系获博士学位。
　　讲授“现代材料工艺学”、“传输过程原理”及“质量管理学”课程。主要从事材料加工（连铸与大型铸件凝固）工艺模拟仿真研究。具体研究内容包括：连铸辊列设计、二冷动态控制、轻压下动态控制、结晶器热力耦合模拟、结晶器流场模拟、连铸电磁搅拌与轻压下工艺模拟分析、连铸偏析与裂纹预测、大型铸件铸造工艺模拟等。
　　曾获清华大学骨干人才、机械学院985、留学回国人员基金及2001年与2004年度国家自然科学基金。同时，作为负责人或主要参加人员，先后承担宝钢、鞍钢、攀钢、马钢、中冶、中信、米塔尔－阿赛勒等国内外大型企业合作项目。发表期刊论文90余篇（SCI收录26篇、EI收录55篇）；合作编写图书2本；获发明专利1项。“连铸钢水流动水力学模拟实验技术”于2004年通过清华大学实验技术成果鉴定，并获校实验技术成果二等奖。“马钢薄板轧机机架及5000t油压机横梁大型铸钢件的研制”项目于2004年通过安徽科学技术厅科学技术研究成果鉴定，并获2002至2003年度马钢技术进步奖一等奖及2005年冶金科学技术三等奖。
　　近年来完成的研究项目包括：方坯连铸机二冷工艺设计及铸坯质量控制的计算机模拟仿真技术研究；二冷动态在线仿真模型及控制策略；新型薄板坯连铸结晶器开发的数模及水模研究；生产硅钢条件下薄板坯连铸结晶器内流场影响因素的模拟研究；CSP连铸结晶器钢水流动与液位波动的建模与分析；板坯连铸结晶器LES流动模型；高雷诺数曲面结晶器多股钢水非稳定流动与凝固的基础研究；中厚板连铸结晶器流场/温度场耦合仿真研究；连铸过程中宏观偏析的数值模拟研究；电磁搅拌作用下连铸结晶器流场计算机数值模拟；机械－电磁综合作用下铸坯糊状区变形与金属流动的研究；铸坯鼓肚变形与中心偏析的研究；双板轧机机架铸件铸造工艺；大型铸钢件流场、应力场模拟分析软件研究及开发；大型钢锭冒口优化及偏析的数值模拟研究等。

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TA的成果

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2008-03-18

【期刊论文】糊状区变形及浓度再分布的模拟实验木

沈厚发， C. Beckermann

金属学报第38卷第4期2002年4月352-358页/ACTA METALLURGICA SINICA Vo1.38 No.4 Apr. 2002 pp. 352-358，-0001，（）：

-1年11月30日

摘要

用丁二腈-丙酮合金实验研究试样变形开始时间、初始厚度及变形量对枝晶变形及溶质再分布的影响。结果表明。枝晶变形满足幂次大于l的能量函数关系：枝晶变形能力主要与变形时糊状区固相分数有关：从糊状区挤出的液相相对浓度与固相分数、变形比率成线性关系实验结果对建立糊状区变形与宏观偏析数学模型及优化连铸液芯压下工艺有意义。

糊状区变形，溶质再分布，宏观偏析，凝固

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2008-03-18

【期刊论文】连铸结晶器液位波动的数值模拟

沈厚发，谭利坚，柳百成，刘晓，徐荣军，李永全

金属学报第39卷第4期2003年4月435-438页/ACTA METALLURGICA SINICA Vo1.39 No.4 Apr. 2003 pp.435-438，-0001，（）：

-1年11月30日

摘要

应用SOLA-VOF方法研究了板坯连铸结晶器自由表面的形状及钢水流动行为，计算得出了具有实际物理意义的液位波动值。通过数值模拟浸入水口出流角度及出流速度对液位波动的影响关系，指出液位波动的波形与回流区大小及位置密切相关，并分析了液位波动的形成原因。

连铸，结晶器，液位波动，数值模拟， SOLA-VOF

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2008-03-18

【期刊论文】消失模铸造充型过程的模拟方法木

沈厚发，李锋军，柳百成

金属学报第39卷第7期686-690页2003年7月/ ACTA METALLURGICA SINICA Vo1.39 No.7 July 2003 pp.686-690，-0001，（）：

-1年11月30日

摘要

通过分析消失模铸造充型过程的特点，提出了一种消失模铸造充型过程的计算模型，并用人工神经网络算法计算了充型过程中不同时刻液态金属—模样界面的位置。模拟计算结果与实际测试结果无论在充型形态还是充型时间上都符合得较好。

消失模铸造，充型，人工神经网络，数值模拟

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2008-03-18

【期刊论文】连铸结晶器中坯壳生长有限元分析

沈厚发，王　哲，柳百成

清华大学学报(自然科学版) 2004年第44卷第11期/J Tsinghua Univ (Sci & Tech), 2004, Vol. 44, No. 11，-0001，（）：

-1年11月30日

摘要

为了预测结晶器出口铸坯坯壳的厚度与均匀性，考虑气隙对连铸坯的边界换热条件的影响，建立了铸坯传热凝固有限元计算分析的数学模型。采用热通量系数法反映实际的坯壳角部凝固特征现象。在方坯结果验证基础上，通过对新型H型连铸坯凝固过程进行模拟, 计算得出了结晶器出口处坯壳的厚度。计算结果表明：拉速的增加而变小；铸坯在腹板和翼板交接处最薄，应适当增加水量，以保证坯壳在结晶器出口处具有足够的厚度。

连铸，有限单元法， H型连铸坯，结晶器，气隙

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2008-03-18

【期刊论文】侧向凝固通道偏析的数值模拟木

沈厚发，曹海峰，柳百成

金属学级第41卷第9期917-922页2005年9月/ ACTA METALLURGICA SINICA V01.41 No.9 Sept. 2005 pp.917-922，-0001，（）：

-1年11月30日

摘要

建立了二元系凝固过程通道偏析形成的数学模型，给出了描述焓与温度及固相分数耦合关系的表达式，在实验验证的基础上，对亚共晶与过共晶成分的NH4Cl-H2O侧向凝固通道偏析的形成位置与生长方向进行了数值模拟研究，模拟计算结果表明，偏析通道起源于糊状区，偏析通道中的富集溶质从糊状区流向液相区。为了维持偏析通道中的液体流动，枝晶间液体可通过糊状区从液相区得到补充，糊状区中富集溶质的流动方向取决于析出溶质的密度。NH4Cl-70%H2O侧向凝固时，析出的溶质密度较小，偏析通道倾斜向上生长，在糊状区上部形成A偏析。 NH4Cl-90%H2O侧向凝固时，析出的溶质密度较大，在糊状区下部偏析通道倾斜向下生长。

凝固，通道偏析，数值模拟，双扩散对流，局部流动

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2008-03-18

【期刊论文】低碳钢奥氏体再结晶模型的建立

沈厚发，沈丙振，方能炜，柳百成

材料科学与工艺第13卷第5期2005年10月MATER IALS SC IENCE & TECHNOLOGY Vol. 13 No. 5 Oct., 2005，-0001，（）：

-1年11月30日

摘要

为了描述低碳钢变形过程的组织演化，建立了一套完整的奥氏体动态再结晶、静态再结晶、亚动态再结晶模型。本文利用Gleeble试验机研究不同初始晶粒度、变形温度、应变和应变速率对奥氏体再结晶量和晶粒尺寸变化的影响。流变应力模型考虑了变形条件对模型系数的影响。利用测得的应力-应变曲线及晶粒度由多元非线性回归得出了奥氏体再结晶模型系数，并且由模型计算的峰值应变、稳定应变、硬化区流变应力、再结晶体积分数、晶粒尺寸和实际接近。

低碳钢，动态再结晶，静态再结晶，亚动态再结晶

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2008-03-18

【期刊论文】配点型无网格法及其迭代求解在导热微分方程中的应用

沈厚发，张雷，黄天佑，柳百成

机械工程学报第42卷增刊2006年5月/CHINESE JOURNAL OF MECHANICAL ENGINEERING Vol. 42 Supp. May 2006，-0001，（）：

-1年11月30日

摘要

对配点型无网格法在求解导热微分方程中的应用进行研究, 提出配点型无网格法的迭代求解算法, 并同有限元法进行对比。结果表明, 配点型无网格及其迭代方法易于编程实现, 且精度与有限元法相当。采用迭代求解法甚至可以不用形成系数矩阵, 求解逐点进行, 占用内存空间少。选择适当的松弛因子, 松弛迭代相对于Gauss-Seidel迭代可减少迭代次数。研究表明配点型无网格法及其迭代求解方法在求解大规模工程问题时具有优势。

配点型无网格法，无网格迭代求解法，导热微分方程

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2008-03-18

【期刊论文】板坯连铸结晶器流场的格子法模拟

沈厚发，张小军

机械工程学报第42卷第9期2006年9月/CHINESE JOURNAL OF MECHANICAL ENGINEERING Vol. 42 No.9 Sep. 2006，-0001，（）：

-1年11月30日

摘要

给出一种与现有传统数值方法不同的计算流体动力学介观模型。在该模型中，建立描述流体微团运动及碰撞规律的格子Boltzmann方程以及平衡分布函数，并依此求解出流体微团的分布函数，而流场的速度、压力等物理量可直接根据流体微团的分布函数统计求和而得。在此基础上计算了板坯连铸结晶器中心面内的二维流动，模拟出流场在高雷诺数条件下流动模态随时间的变化过程，得到与试验结果一致的流场结构，较真实地反映高雷诺数条件下结晶器内湍流的有漩性、非对称性及非定常性。结果表明随着流场雷诺数的提高，流动中物理量脉动成分的显著增强，打乱了原有对称性的大涡结构，使得流动呈现非对称性及非定常性。

格子法，连铸结晶器， Navier-Stokes方程，湍流

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2008-03-18

【期刊论文】镍基高温合金定向凝固斑点偏析的数值模拟研究

沈厚发，曹海峰，柳百成

稀有金属材料与工程第35卷第12期2006年12月/RARE METAL MATERIALS AND ENGINEERING Vol.35, No.12 December 2006，-0001，（）：

-1年11月30日

摘要

为了研究铸造高温合金中的斑点偏析，建立了描述多元合金凝固过程传输行为的数学模型。基于伪二元相图方法，模型给出了液相线温度与固相分数及液相多元溶质浓度的耦合关系式。利用该模型对Ni-5.8Al-15.2Ta（质量分数，%）合金铸锭的垂直定向凝固过程进行了模拟。结果表明：该模型能够反映多组元镍基高温合金凝固过程中斑点偏析的形成及发展过程。凝固界面前沿附近热-溶质双扩散对流引起的密度倒置，是诱发斑点偏析的主要原因。在糊状区中形成的偏析通道中，富集溶质从糊状区流向液相区，通道周围局部流动可以通过糊状区从液相区补充通道中的流动。凝固初期形成的通道不能稳定存在，多个通道合并促使局部凝固前沿优先生长，最终形成稳定的偏析通道。

镍基高温合金，定向凝固，斑点偏析，数值模拟

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2008-03-18

【期刊论文】Water Modeling of the Fluid Flow Instability in Continuous Thin Slab Casting Mould

沈厚发， Houfa Shen， Bingzhen Shen， Baicheng Liu

Process Metallurgy steel research int. 78 (2007) No. 7 533，-0001，（）：

-1年11月30日

摘要

Flow instability in continuous thin slab casting moulds has been studied using a full scale water model with particle image visualization. The results show that jet impinging depth, circumfluence centre position and wave height are unsteady and periodical. The probabilities of jet impinging depth and circumfluence centre position seem to be Poisson distributions with the highest frequency near the average position. The flow pattern is asymmetrical for a short time and the phase difference of jet impinging depth, circumfluence centre position and wave height on the two sides of the mould centreline is half a period. The average jet impinging depth, average circumfluence centre position, average meniscus wave profile and the highest and lowest meniscus positions are generally symmetrical to the mould centreline.

continuous thin slab casting， mould， water modelling， flow instability