环流循环除尘系统的开发(Ⅱ)设备内的静压分布

测定了环流循环除尘系统内的静压分布.实验物系为空气,入口气速为20～40m/S.实验结果表明静压分布呈轴对称分布.轴心处静压最低,随半径增大而增大;半径较小处,变化较大;半径较大时,静压基本不变.随轴向高度增加,静压分布不稳定.锥体底部静压沿径向基本不变.     

SK静态混合器内各截面停留时间分布实验研究

采用脉冲示踪法对SK静态混合器内各截面的停留时间进行了实验测试,比较了流量对各截面停留时间分布的影响.结果表明:在同一截面上,随着流量增加,平均停留时间减小,停留时间分布密度曲线变得高而窄;在相同流量下,沿着轴线方向,平均停留时间增大,量纲一方差减小,流体流动趋向于活塞流.同一截面上,随着流量增加应答峰初期的斜率较陡,...     

新型旋流场-颗粒床耦合分离设备静压分布

新型旋流场-颗粒床耦合分离设备将旋风分离器离心分离和移动床吸附/过滤分离有机结合，在一套设备中实现了两级净化过程，可适应较高的温度范围，为气体净化技术提供了一种新的思路。在固定床操作模式下，测量了耦合设备内部轴向、周向和径向的静压分布。实验结果表明，设备入口环形空间的静压分布可以确定设备内部旋流强度与入口气速之间存在直接联系；设备内部负压中心以及旋流场产生的影响在N8（H=2175 mm）测点以下不再明显；设备静压分布在周向上呈现明显的非对称分布，这也反映出设备内的气相流动在周向上存在不均匀分布的现象。     

润滑管道内油气两相流压力脉动特性分析

润滑油在工作过程中经常会由于自身溶解或外部进入空气而产生气泡,影响其润滑特性。因此,研究润滑系统中的气液两相流动特性具有重要意义。为了解含气润滑油在流动过程中的压力脉动特性,本文采用 ANSYS_CFX对一润滑管道实验装置内油气两相流动进行数值模拟,将不同工况下的压力计算结果与实验数据作对比,验证了数值计算方法的合理性,然后分析了管道不同位置的压力脉动以及流量对压力脉动的影响。计算结果表明,流动开始,油与空气的分界面受到扰动使得空气逐渐进入油中,形成油气两相流;沿着流动方向,管道截面上的平均压力的脉动振幅先增大后减小,最大值位于紧邻泵出口的监测面;两相流动中气泡受泵的搅拌作用破碎形成连续且均匀的小气泡,使出口管道内流动所受冲击更小,压力脉动相对较小;随着流量增加,压力脉动的周期减小,振幅增大。     

层叠流道中天然高分子挤压流动过程的数值模拟

为探究层叠流道中天然高分子材料挤压流动过程与混合特性，建立层叠流道的三维物理模型和有限元网格模型，利用POLYFLOW软件计算了食品熔体在不同的入口流量，挤压过程中的压力、速度、剪切速率分布。结果表明，压力沿着挤出方向呈梯度递减，随着入口流量增大中间位置压力差增大；剪切速率在流道中变化明显，剪切速率从流道中间位置向四周递减，从壁面到流道内部递减；速度在流道内沿着挤出方向先增大后减小，靠近壁面速度小；层叠扭转流道的结构和尺寸设计，有助于提高天然高分子物料的混合效果，并且第1、4层流道混合效果优于第2、3层流道，提高入口流量也有利于提高物料的混合效果。     

凸截面注射成型全三维充填和纤维取向模拟研究

选用15 %玻璃纤维增强聚酰胺6（PA6）复合材料,根据Folgar-Tucker理论模型,研究了凸形截面零件全三维注射成型充填流动行为和纤维取向分布规律。结果表明,全三维模拟技术可以有效反映注射成型充填的流动形态和喷泉效应;凸形截面表层纤维沿剪切方向取向分布,且制品大端部分的纤维取向程度比小端部分差;3个坐标方向上的纤维取向分布非常复杂,沿x轴负方向（即充填方向）,随充填长度的增加,纤维取向程度先增大后减小;沿y轴方向,随着距中心距离的增大,凸形截面小端部分的纤维取向程度由内向外逐渐增大,而大端部分的纤维取向程度先增大后减少;沿z轴方向,凸形截面小端部分的纤维取向由内向外呈增大趋势,而大端部分的纤维取向程度却逐渐减小。     

随机分布纤维束间纵向层流流动数值模拟

按层流流动理论,采用数值方法模拟了随机分布纤维束间纵向流动时的量纲1速度分布,讨论了中空膜组件中纤维的装填率对流动阻力系数fRe和纤维束间流量分布的影响,并得到了0.1≤≤0.7范围内的fRe与的关系式。模拟结果表明,对于随机分布的纤维束,纵向流动速度分布不均匀,存在明显的偏流现象;由Voronoi划分所得的子单元通道面积分布与流量分布存在一定的关系,装填率对此关系影响较小。流动阻力系数fRe明显小于相同装填率下纤维按正三角形排列时的数值,它的模拟值与Sullivant和Costello等的实验值基本一致,随装填率增大而增大。     

考虑局部非热平衡的流体层流横掠多孔介质中恒热流平板的传热分析

对流体层流横掠多孔介质中恒热流加热的平板,应用Brinkman-Forchheime-extended Darcy流动模型和流体与多孔介质之间局部非热平衡理论建立守恒方程组,应用数量级分析和积分法,得出了速度边界层厚度、热边界层厚度、壁面黏性摩擦系数和对流传热系数、流体与多孔介质之间局部温差的计算公式。结果表明,速度边界层与光板时明显不同,其在平板前端迅速增长,之后越来越平坦,趋于一个恒定值;而热边界层则沿着流动方向不断增长,类似于光板时的情况;局部的表面对流传热系数在平板前端达最大值,之后逐渐减小,也类似于光板时的情况;多孔介质与流体间的局部温差在平板前端达最大值,之后呈现沿着流动方向逐渐减小的变化趋势。     

开孔与螺栓加载的三维五向编织复合材料剪切破坏模式

本文研究了开孔和螺栓加载对三维五向编织复合材料剪切性能的影响。制备了4种样品:无孔编织件、机械开孔无螺栓加载的编织件、机械开孔且分别螺栓加载5次和10次的试件。结果表明:机械开孔只是造成孔边纤维的切断,没有发现其它明显的损伤;螺栓加载不会明显影响材料的剪切性能。材料的破坏模式为:在试样纵向截面内,裂纹的扩展区域成扇形,在纵向截面中裂纹区域长度沿着厚度方向从表面到中部逐渐缩短。三点弯剪切测试后,没有产生明显的分层破坏。在试样表面裂纹主要沿着纤维束编织角方向,而在试样内部裂纹主要沿着厚度方向和纤维束取向方向。     

短切碳纤维增强塑料纤维分布的精细化表征

碳纤维增强塑料是近几年新兴的优质轻质材料,具有较好的力学性能,被广泛应用于汽车、电子等行业中。短切碳纤维增强塑料通常采用注塑成型工艺,其性能与纤维分布有着密切的关系。为了加深对短切碳纤维增强注塑件内部纤维分布规律的了解,开展SEM和X射线断层扫描试验,结合图像处理技术得到纤维拔出孔直径、流动平面纤维投影长度以及纤维取向分布规律,并与Moldex模拟结果对比,进一步验证纤维取向分布的规律。结果表明:碳纤维增强塑料成型后纤维拔出孔直径的分布受纤维含量的影响不大;纤维取向整体朝向为流动方向,沿流动方向的取向概率随平面到芯层距离的减小先增大后下降;碳纤维增强塑料注塑成型时,沿流动方向取向比例较高的区域均为位于皮层和芯层的中间区域。     

基于涡流管能量分离效应的数值模拟

获得涡流管内的温度场分布是揭示涡流管内气体能量分离机制的首要问题和关键问题。考虑到管内气体运动的强旋流特性，采用计算流体力学(CFD)中的Realizable 湍流模型对涡流管内三维可压缩强旋流气体所产生的能量分离效应进行了数值模拟，获得了相应的总温、静温与动温沿轴向、径向的分布。由于涡流管中的零轴速包络面是内外旋气流的分界面，依据数值模拟结果，分别得到了涡流管中内外旋气流的混合平均动能和混合平均滞止焓沿其出口方向的变化曲线。为了验证数值模拟结果的准确性，将冷端气流温降随冷气流率的变化关系与实验值相比较，二者吻合较好。同时采用无量纲的分析方法将数值结果与前人的实测结果加以比较，进一步验证了模拟结果的准确性。     

环形分布器内变质量流动的CFD模拟研究

环形分布器是实现导热介质在列管式固定床反应器壳程均匀流动的关键部件,文中采用计算流体力学方法(CFD)对环形分布器内的变质量流动进行了模拟研究。首先计算了环形通道内的速度和静压力分布,在此基础上研究了穿孔阻力系数随开孔几何结构以及入口流体流速的变化规律。模拟结果表明:环形通道内存在较明显的速度梯度和压力梯度;随着流体不断分流,在流道内的流动速度不断减小,静压力逐渐增大。因此,需要沿流动方向将开孔直径逐渐减小,以增大穿孔阻力,从而实现流体的均布。对穿孔阻力系数变化规律的研究结果表明:穿孔阻力系数ξ与出口和主流道的流速比ui/u、厚径比δ/di和入口雷诺数Re0有关。在模拟范围内,ξ先随ui/u的增大而减小,到达一个临界值后,ξ不再随ui/u的增大而变化;δ/di对ξ影响不太明显;当Re0属于湍流范围时,ξ随Re0的变化不太明显,但是总体随Re0的增大而减小。     

天然橡胶干燥气流分布的均匀性研究

借助Fluent软件,建立了不同工况状态、不同胶层厚度和不同流道的天然橡胶干燥模型,模拟了气体的流动状况。根据胶层表面压差和中心面竖向速度的分布情况,分析了相应模型气流分布的均匀性。结果表明：矩形流道模型,胶层表面压差沿流向逐渐增大分布,导致了穿过橡胶层气流分布的不均匀,气流量越大、干燥阶段越往后,气流分布的不均匀性越明显;梯形流道模型,不同胶层厚度的流体分布规律基本一致,在斜面斜率最大时,气流均匀化效果较优;干燥状态一定时,组合模型两段斜面的合理设置,气流分布的均匀性进一步提高;相对整个干燥过程而言,梯形流道⑤模型气流分布的整体均匀化效果比斜面组合②模型的更好。     

涡流管内流动与传热数值模拟

引言 涡流管具有结构简单、无运动部件、运行可靠、系统体积超小等特点,在有特殊要求冷却或制热需求的领域,有着极为广泛的应用前景[1].尽管涡流管结构极为简单,但是发生在涡流管内部的能量分离现象则极为复杂,至今仍没有一种精确的理论能够解释其能量分离机制.     

烧结灰在双套管气力输送系统中输送特性的实验研究

在长200 m、管径100 mm双套管气力输送系统实验台上进行了烧结除尘灰输送实验,考察了其输送特性. 根据所得输送压力梯度特点可将管道分为起始段、过渡段与充分发展段. 在研究范围内,烧结灰输送压力梯度最低值为1.071 kPa/m,最高值为1.616 kPa/m,质量流率最高值为33 t/h,物料流率/气流流率最高值约为36,能耗最低值约为2.6 kW×h/(t×km).     

Effect of a Stick on the Flow Field in a Cyclone and the Pressure Drop Reduction Mechanism

Measurements of the flow field in a cyclone separator with and without a reducing pressure drop stick (Repds) showed that the Repds reduces the peak tangential velocity, the axial velocity gradient, and the radial gradients of static and total pressure and reverses the axial static pressure gradient. These changes reduce the energy consumed by the rotating kinetic energy, the internal friction, the turbulent kinetic energy, and the drag of the negative pressure difference. The results are used to discuss why the separation efficiency remains high while the pressure drop is reduced. The results also show that a 24% "short flow" occurs near the cyclone entrance. Analysis of the changes in the flow field and the pressure drop due to the thin stick shows that the Repds increases the pressure drop in the outer vortex zone and reduces the pressure drop in the inner vortex zone. Therefore the pressure drop reduction with the Repds is due to its wake vortex, which leads to the hypothesis that the pressure drop in turbulent flow can be reduced by adding vortexes.     

立式径向流吸附器中流体均布的理论分析

为提高空分用吸附器吸附效率,通常在内分布流道布置一锥体使内外分布流道沿轴向压降梯度相等以保证空气在吸附剂中流场均匀。通过对立式径向Z型吸附器内的压降分析,推导出一个可表征当空气在吸附剂中均匀分配时吸附器各参数应满足的量纲1微分控制方程。同时对一个实验径向吸附器进行设计,利用该量纲1微分控制方程获得了锥体截面半径随轴向高度的变化规律,为该类径向吸附器的设计提供了理论依据。     

不同粉料在双套管气力输送系统中的输送特性

选择粉煤灰、萤石粉与白灰3种典型粉料,在长100 m、管径100 mm的双套管气力输送系统实验台上进行了输送特性的研究,考察了粉料密度与粒径对其在双套管输送系统内输送效果的影响. 研究范围内,粉煤灰、萤石粉、白灰在本实验系统内的最小输送耗气量依次约为200, 300, 800 m3/h,最低输送压力梯度依次为0.8, 1.2, 1.1 kPa/m;物料输送质量流率最高点对应的输送耗气量依次约为500, 620, 820 m3/h. 根据物料在管道中的输送状态及压力梯度沿管线的变化特点,可将整体管道分为起始、过渡与充分发展3段.     

基于CFD的恒通量陶瓷膜厚度设计

膜厚度对膜渗透性能有着显著影响。本文结合Navier-Stokes公式和Darcy定律对恒通量膜的膜厚度沿程分布进行了模拟计算。膜通道内的主体流动采用Navier-Stokes公式来描述,多孔介质内的流动采用Darcy定律来描述,多孔介质比阻采用Konzey-Carmen方程来计算。结果表明,膜厚度的沿程分布趋近于线性分布,并随操作压力、错流速率、操作温度的变化而变化。错流速率对膜厚度分布的影响尤为显著,而压力和温度的影响较小。在不同的错流速率下,要实现恒通量操作,必须有合适的膜厚沿程分布的膜。本计算结果为恒通量膜的制备、应用提供了依据。     

窄通道杆状发射药内孔燃气流动数值模拟

运用合理的简化假设,建立杆状发射药内孔通道燃气流动模型,利用Fluent软件求解器对长径比为40的某一特定单孔杆状发射药燃气在内孔的流动过程进行了数值模拟,在给定初始压力和温度的条件下模拟内孔燃气的速度分布及压力分布,并进行分析。结果表明,径向由孔中心到孔壁,燃气流速逐渐减小,压力逐渐增大;轴向燃气流速先逐渐减小,压力先逐渐增大,在10mm处突然形成速度和压力的震荡波,并随时间沿轴向传递,5ms后速度趋于平稳波动,压力整体保持波动并持续上升,但各点压力最终都保持稳定。