离心式污水泵叶轮磨损的数值模拟

针对离心污水泵内固液两相流动比较复杂的情况,用含沙水为工作介质,通过改变沙粒粒径和含沙水颗粒浓度的方法,对小粒径颗粒在离心污水泵内的流动进行了数值模拟。借助弄清内流场的速度、压力与颗粒分布,分析了粒径大小对泵内固体颗粒运动的影响和进口初始颗粒浓度对泵内压力和固相分布的影响,得出压力沿叶轮吸力面和压力面的分布规律以及固体颗粒沿叶片吸力面和压力面的分布规律,并在此基础上得出了离心污水泵叶轮的磨损特性。     

离心式杂质泵内颗粒分布规律的研究

利用Fluent软件对离心式杂质泵内部流场进行数值计算,将其内部流动可视化,分别计算了不同颗粒直径和泵进口固相浓度多个工况下泵内的两相流流场,得到了叶轮和蜗壳内的固相浓度分布。分析了不同进口固相浓度以及不同颗粒直径条件下,颗粒在叶轮和蜗壳内的分布规律。     

大颗粒下螺旋离心泵内运动特性数值模拟与分析

以150×100LN-32型螺旋离心泵为模型,采用欧拉多流体、RNG k-ε模型对其内部进行三维数值模拟。对比不同颗粒粒径以及浓度情况下固液两相流场,分析了在大颗粒情况下,固体颗粒在螺旋离心泵内的运动情况。通过固相体积分数、压力以及速度分布,得出了大颗粒固液两相流在螺旋离心泵内的运动特性。并以此为参照,分析大颗粒情况下螺旋离心泵磨损情况。     

离心泵闭式叶轮内颗粒运动的实验研究

利用高速摄影技术对离心泵闭式叶轮流道内的颗粒运动进行了观测实验,给出泵叶轮内两相流运动中颗粒平均速度分布和浓度分布以及单颗粒在叶道内的运动轨迹及速度分布,得到了叶轮内易严重磨损的部位,并提出了相应的杂质泵设计改进措施。     

旋流泵内颗粒分布特性及对泵性能的影响

基于Eulerian多相流模型和RNG κ-ε两方程湍流模型对旋流泵内的液固两相流场进行了数值模拟,获得了不同粒径、浓度时泵内的颗粒分布特性及对泵性能的影响。研究结果表明:固体颗粒进入泵内后主要集中于无叶腔内,无叶腔中的颗粒分布以泵轴为中心呈现一定的轴对称分布,随着粒径的增大,颗粒在无叶腔内壁面聚集的更加明显,随着浓度的增大,颗粒在无叶腔内的分布规律几乎没有变化,随着流量的增大,无叶腔中心部分颗粒浓度几乎不变的区域扩大;在叶轮内,叶片工作面附近的颗粒浓度要大于叶片背面的;随着粒径及浓度的增大旋流泵的效率会降低,随着粒径的增大泵的扬程会降低。     

离心泵闭式叶轮内颗粒动力的实验研究

利用高速摄影技术对离心泵闭式叶轮流道内的颗粒运动进行了观测实验,给出泵叶轮内两相流运动中颗粒平均速度分布和浓度分布以及单颗粒在叶道内的运动轨迹及速度分布,得到了叶轮内易严重磨损的部位,并提出了相应的杂质泵设计改进措施。     

颗粒对渣浆泵内部流场影响规律的研究

利用计算流体动力学软件FLUENT对一离心式渣浆泵内部流场进行数值模拟,分别计算了渣浆泵在6种不同颗粒直径、5种不同的进口初始固相浓度的两相介质工况下的内部流场,分析比较了不同工况下叶轮及蜗壳内的压力、固相浓度和速度分布,得出了颗粒直径和初始固相浓度对泵内部流场的影响规律。     

小粒径固液两相流在旋流泵内运动的数值模拟

为了分析旋流泵内固液流动特性,采用Eulerian多相流模型,扩展的标准κ-ε湍流方程与SIMPLEC算法,应用流体动力学软件FLUENT对旋流泵叶轮内固液两相湍流进行了数值模拟。分析了多种粒径及浓度条件下的固相体积浓度分布规律。在旋流泵叶轮固液两相流动中,固体颗粒还是主要集中于叶轮工作面,因而会加剧叶轮工作面磨损破坏速度。数值结果表明,泥沙颗粒直径变大以及泥沙浓度的加大都会使旋流泵扬程和效率下降,其中浓度的变化对扬程和效率的影响更明显。     

颗粒性质对叶片圆盘泵叶轮内颗粒分布的影响

为研究颗粒性质对颗粒在叶片圆盘泵叶轮内分布规律的影响,将叶片圆盘泵叶轮分为无叶区和叶片区,采用多重参考坐标系法模拟流体在叶片区和无叶区内的流动。采用Eulerian多相流模型、RNG k-ε湍流模型与SIMPLEC算法,利用Fluent软件对叶片圆盘泵内固液两相湍流进行数值模拟。对不同直径、不同浓度及不同密度颗粒在叶轮叶片区和无叶区的分布及颗粒在叶轮表面分布规律进行分析。结果表明:颗粒密度和颗粒直径对颗粒分布影响较大,颗粒密度、粒径越大,颗粒越难被液相带动加速而处在液相相对速度较慢的无叶区,随着颗粒密度、粒径的增大,叶轮表面颗粒浓度分布变化趋缓;颗粒浓度对颗粒在无叶区和叶片区分布影响较小;叶片表面颗粒浓度大于轮盘表面颗粒浓度,从动轮上轮盘表面和叶片表面颗粒浓度要小于相应主动轮表面颗粒浓度。     

离心式气液两相流泵的试验研究

通过对QYS100－20型离心式气液两相流泵的试验，分析和研究了泵的性能，获得了研制高含气量的气液两相流泵的宝贵经验。     

渣浆泵叶轮湍流场模拟及颗粒轨迹分析

为提高渣浆泵的抗磨性能并优化泵的设计,采用RNG κ-ε湍流模型和SIMPLEC算法对多工况下渣浆泵叶轮内部清水流场进行了数值计算,得到叶片表面相对速度矢量分布,分析了叶片表面回流、旋涡现象;基于单颗粒动力学模型,采用拉格朗日法计算了多工况下固相颗粒的运动轨迹,分析不同粒径颗粒对叶片表面磨损的影响。结果表明：叶片压力面进口在大流量工况下开始出现回流,而叶片吸力面进口则在小流量工况下回流、旋涡严重,叶片进口的回流、旋涡不仅容易引起NPSHr增高,诱发空化现象,还会导致颗粒聚集、反复冲击该区域;在小流量工况下,叶片压力面出口和吸力面出口均出现大区域的回流,甚至延伸至叶片中段,随着流量增大,回流和旋涡区域逐渐缩小,由此可见叶片出口在小流量工况下的磨损比较严重;其他因素一定时,固液混合物的流量越小,颗粒在进入叶片流道前停留的时间越长,导致颗粒与叶片头部的碰撞概率增大;随着颗粒直径增大,颗粒向叶片压力面靠近的趋势越明显,与压力面的碰撞机会也增多,从模拟结果可以看到,该叶轮对1mm以上的大颗粒适应性不好,在设计流量工况下,0.5~1mm粒径范围内颗粒适应性最好。     

Investigation of gas particle flow in an erosion wind tunnel

Trajectories of small particles approaching the test specimen in an erosion tunnel are analytically determined. The two-dimensional equations of motion are solved for a spherical particle under the sole influence of aerodynamic drag. The two-dimensional gradients of gas properties in the flow field are determined by a numerical solution of the equations describing a compressible inviscid fluid. At one inlet condition, the trajectories are computed for coal ash particles of various sizes approaching test specimens at several orientations. Trends are identified in the approaching characteristics that may be related to the observed erosion. The results indicate that, for ash particles with diameters less than 10 μm, significant numbers are deflected away from the specimen. These particles would otherwise impact with the specimen if they had more inertia to resist the turning effect of the flow field. Ash particles with diameters less than 30 μm which do impact with the specimen do so over a wide range of incident angles quite different from the angle between the specimen surface and the tunnel axis and at lower velocities than those at the test section inlet. The importance of fluid mechanics in erosion studies is presented in this paper.     

旋流泵的研究现状与展望

针对国内外文献中所分析的结构参数对旋流泵性能的影响,结合实验所得结果对旋流泵的计算模型、计算方法和设计方法等研究现状进行综合分析,提出对旋流泵的设计应在已有的实验数据和数值模拟的基础上对不同浓度、不同粘度、不同粒径颗粒以及在不同比转数情况下对旋流泵进行分型设计,提出应对不同的流动采用不同的设计模型的展望.     

芯轴外径对大变形推压-拉拔复合缩径的影响

通过推压-拉拔复合缩径的力学模型定性分析了不同外径芯轴缩径时管坯的受力及变形差异,并给出了芯轴外径设计公式;针对某载重6.5 t胀压成形汽车桥壳管件的第一道次推压-拉拔复合缩径,设定不同的芯轴外径影响系数并进行了有限元模拟,分析了芯轴外径对管坯缩径成形的影响规律,基于传力区不失稳及管端不开裂给出了芯轴外径影响系数的设定范围;在专用设备上进行了第一道次推压-拉拔复合缩径试验,成功试制出缩径样件,试验结果与有限元模拟结果相吻合。     

收发同轴脉冲激光引信在水雾中的后向散射偏振特性

考虑激光引信的探测性能易受大气气溶胶的散射作用和吸收作用的影响,本文基于Mie散射理论,采用Monte Carlo方法模拟了脉冲激光在水雾中的后向散射偏振特性。对1~10μm的19种粒径的水雾进行仿真,获得了典型波长和水雾粒径下激光后向散射的平均偏振对比度。建立了收发同轴脉冲激光在水雾下的后向散射偏振特性实验系统,通过改变超声波加湿器的浓度,得到了5种典型粒径的模拟水雾粒子,并对其进行了实验。研究结果表明:当水雾粒径在1~10μm时,激光后向散射的平均偏振对比度为0.30~0.65,实验结果与仿真结果具有较好的一致性。得到的结果证明了激光后向散射理论模型和Monte Carlo仿真的正确性,为激光引信的抗水雾干扰研究提供了理论支撑。     

Ejection of molten material produced by pulsed electron and laser beams

Crater formation in electron and laser beam drilling is mainly due to molten material removal. In this process, there are two different modes of removal: ejection outside the target and transport of material which remains around the crater on the target surface. Measurement of these removal modes was carried out. The diameters of molten particles ejected from the targets were obtained. Characteristic particle diameters were determined for each material and each drilling condition. The volume of solidified material remaining around the crater was also obtained. From these results, the proportion of molten material ejected from the target was determined. Most of the molten material remained around the crater for iron and tungsten, but was ejected outside the target for aluminium and alumina ceramics.     

几种微粒经纳米化后的润滑性变化

将微米级石墨、铜Cu、铝Al、锡Sn加于000#脂中进行超细纳米化加工制成纳米润滑脂。用四球机分别考察了制备的纳米润滑脂和其它微米级固体润滑剂(PTFE、MoS2、SiO2)以及含常用化学反应型抗磨极压剂(MoDTC、ZDTP和硫化异丁烯)的脂的摩擦性能。结果表明,经纳米化后Cu、Al、Sn和石墨的减摩效果和抗磨性比含微米级的相应脂都有了很大提高。承载能力试验表明只有纳米Sn承载能力比研磨前明显提高,因此纳米Sn显现最好综合摩擦特性,其减摩性、抗磨性、承载能力稍逊于化学反应型MoDTC。电镜TEM分析表明,含微粒润滑剂的摩擦特性同粒子材料的硬度、熔点有关,其中Sn较软,熔点低(232℃),延展性好,所以润滑性最好。Auger能谱分析表明,纳米粒子的润滑作用是由于它们在摩擦面上形成了物理沉积层。     

Submicrometer particle detector and size analyzer

A new instrument is described for measuring concentrations of submicrometer particulates with diameters ranging from 0.005 to 1.0 microm and concentrations as low as 750 particles per cm3 at small diameters and 25 particles per cm3 at the larger diameters. Developed by the Bureau of Mines, the instrument is capable of obtaining size distributions of the sampled particulates using an electrical mobility classification which requires voltages of less than 1000 V over the entire size range. The instrument is normally operated by 115 V ac, but it contains an internal rechargeable battery pack for up to 25 h of continuous dc operation. It has been designed primarily as an incipient fire detector, but can be used as a suspended particulate monitor and size analyzer or as a laboratory instrument for studying combustion aerosols. Representative data are presented, indicating potential uses of the instrument.     

激光诱导前向转移水中制备聚二甲基硅氧烷微粒

聚二甲基硅氧烷（PDMS）的表面能低、黏度大,难以在空气中制备微型球粒。利用激光诱导前向转移技术在水中制备PDMS微粒,深入研究了激光能量、光斑直径对PDMS粒径的影响,发现微粒平均直径为20～100μm,并随光斑直径增大而增大,随激光能量增大而减小,且微球表面光滑。同时,利用高速摄像机对水中激光诱导前向转移工艺进行研究,结果表明,激光诱导钛层形成空化泡,溃灭时形成的射流将PDMS脱离形成微滴,固化后成为微球粒。