扇贝剥离设备喷嘴内部流场的仿真分析与参数优化

本课题依托国家海洋公益性行业科技专项。由于采用水射流技术进行扇贝剥离加工有加工质量好;闭壳肌剥离完整;清洁卫生;加工原料易获得等诸多优点,故利用水射流技术对海湾扇贝闭壳肌剥离进行研究分析,以期得出一种新型的扇贝闭壳肌加工模式。由于喷嘴为该剥离设备的关键部件,而喷嘴参数变化会对流场速度分布产生影响。因此本文利用扇贝剥离加工的窄角扇形喷嘴内部流场的二维数学模型,将加工用窄角扇形喷嘴网格模型用quad-dominated（四边形占优）形式进行划分。并通过FLUENT流体计算软件,采用标准κ-ε湍流模型对窄角扇形喷嘴内部流场进行了仿真,通过分析喷嘴锥角、出口直径、出口长度等变化对出口处流场速度分布影响,得出适用于水射流加工扇贝的喷嘴的最优参数组合。     

基于Fluent的气体射流冲击烤箱气流分配室改进设计

借助Fluent软件,建立了气体射流冲击烤箱三维简化模型,烤箱空载时,采用RNG k-ε湍流模型,流体为温度450 k时的干空气,对气体射流冲击烤箱内部气流流场进行三维数值模拟.就原模型中各个喷嘴出口速度分布不均的问题,提出了4种改进设计,分别利用Gambit建模并经Fluent计算处理.得出气流分配室设计为梯形体并改进喷嘴排列形式为三角形排列的模拟效果最佳,气流流经喷嘴时无明显强弱流动之分,各个喷嘴沿其中心轴线速度分布均匀,出口速度值均统一在12m/s左右,加工方便.     

曲面滑切式海湾扇贝剥壳机的设计

目前国内扇贝剥壳取肉仍以手工为主，加工环境恶劣、生产效率低。为改善这一现状，本文设计了一种针对海湾扇贝的仿人工剥壳机。仿照手工刀具剥离贝柱原理，采用弹性刀片，由气缸推动刀片贴合扇贝曲面对闭壳肌进行剥离。采用轮盘式布局，主要由贝壳切割组件、闭壳肌剥离组件等组成。利用MATLAB对测量数据进行分析，确定了闭壳肌的位置以及贝壳切割装置的切割位置距离贝壳边缘8 mm。通过Origin对扇贝壳体进行曲线拟合，建立扇贝内壳的几何模型，确定闭壳肌剥离刀片的尺寸宽b=20 mm、长l=14 mm，扇贝平均开口角度β=27?，弯曲角度范围α=2?~5?，并利用Adams进行仿真分析。试验结果表明，海湾扇贝剥壳机的剥壳成功率在85%以上，剥壳效率为20个/min，剥壳机满足扇贝加工品质及生产效率的要求。     

喷气织机辅助喷嘴流场特性与耗气量分析

为研究辅助喷嘴几何结构对喷嘴喷射效果及耗气量的影响,采用CFD软件Fluent对喷气织机辅助喷嘴流场进行数值模拟,获得了辅助喷嘴在不同供气压力、出口截面积、出口形状及喷射角下的纬纱飞行轴线气流速度分布。结果表明:随压力增大,射流速度的提升逐渐变弱,耗气量随压力呈正相关变化;喷嘴出口截面积影响射流速度和持续性,随截面积增加耗气量不断增大;截面积一定时,出口形状变化对筘槽内流场影响较小;纬纱飞行方向上气流速度及峰值位置随喷射角而变化,在实验范围内,喷射角越大耗气量越小,选择合适的辅助喷嘴和引纬工艺,是实现喷气织机高质低耗目标的关键。     

基于CFD的喷气织机辅助喷嘴流场分析

 为了研究辅助喷嘴的流场性质,本文建立了喷气织机辅助喷嘴流场的三维模型,利用计算流体动力学(CFD)分析软件Fluent对辅助喷嘴流场的三维模型进行了数值模拟,得到了供气压力为0.28MPa条件下辅助喷嘴出口实际流速中心线上的速度分布曲线、压力分布曲线以及不同供气压力条件下辅助喷嘴出口的速度分布曲线。计算结果表明：供气压力为0.28MPa时,辅助喷嘴出口最大风速高达404m/s,在辅助喷嘴出口出现了负压区;随着供气压力的增加,辅助喷嘴出口风速逐渐增大,供气压力每增加0.1MPa,出口风速约增加50m/s。最后,通过与相关文献实验值的比较,证明了数值模拟方法和实验方法分析辅助喷嘴流场的一致性。     

喷气织机主喷嘴引纬流场数值模拟与实验验证

为了充分了解主喷嘴射流速度分布以便于优化喷气织机引纬系统的工艺参数,本文利用计算流体动力学软件Fluent对主喷嘴引纬流场进行数值模拟,得到主喷嘴出口射流中心线上的速度分布曲线及垂直于中心线的不同截面内流场的速度等值线图。为了验证数值模拟的合理性,通过实验获取了流场中不同点的速度,并与数值模拟结果做了分析比较,最终表明：在主喷嘴出口处速度实验测试值比数值模拟值小了约60m/s,随着流场延伸两者差距不断缩小,在距主喷嘴出口70mm以后两者具有较好的一致性。主喷嘴引纬流场的数值模拟结果在生产实践中值得借鉴。     

喷孔锥度对喷气织机辅助喷嘴喷射性能的影响

为探究喷孔锥度对喷气织机多圆孔辅助喷嘴喷射性能的影响规律,课题组设计了3类等大中心环形分布喷孔辅助喷嘴,研究其流场特性。分别建立了不同喷孔锥度时3类辅助喷嘴的流场模型;利用FLUENT软件对上述流场模型进行数值模拟,得到供气压力0.3 MPa时各辅助喷嘴对称面上速度云图、出口流速中心线上速度衰减曲线图及距喷嘴出口不同距离处截面速度分布图;提取截面上速度分布数据点得到了3类多圆孔辅助喷嘴0°和10°时距出口不同距离处截面速度径向分布图。结果表明:随喷孔锥度增大,各多圆孔辅助喷嘴的喷射性能明显增强;喷孔锥度大于0°时,喷孔锥度越大各型喷嘴出口处射流速度也随之增大。课题组既分析了喷孔锥度和孔心距各自单一因素对喷嘴喷射性能的影响,又考虑了喷孔锥度和孔心距双因素对喷嘴喷射性能的影响,结果表明喷孔锥度对辅助喷嘴整体喷射性能的影响较孔心距的影响更为显著。     

基于Fluent的靶式撞击流喷嘴流场模拟研究

研究基于Fluent的靶式撞击流喷嘴流场数值模拟效果。利用Fluent软件对靶式撞击流喷嘴内部及出口外部流场进行了数值模拟研究,通过模拟得出了喷嘴的结构尺寸(管径d和管道与靶的间距δ)和压强P(水流速度υ)对喷嘴雾化效果的影响。结果表明:靶式撞击流喷嘴结构尺寸和压强越大,喷嘴的雾化效果越好。认为其具有区别于一般离心喷嘴的优越性,可以节约喷水量。     

喷孔锥度对喷气织机环槽型辅助喷嘴性能的影响

为提升引纬质量,课题组设计了一种环形槽型喷孔辅助喷嘴,并通过数值模拟探究辅助喷嘴结构对喷射性能的影响。课题组依据喷射出口面积等效原则,设计了3种环槽型辅助喷嘴,并分别建立了环形槽结合中心式辅助喷嘴的流场模型;利用FLUENT软件对建立的流场模型进行数值模拟,得到供气压力0.3 MPa时不同喷孔锥度的各环槽型辅助喷嘴对称面上速度云图、出口流速中心线上速度分布曲线图、气耗量,以及距喷嘴出口20,50,70 mm处截面速度分布图。结果表明：对同种环槽型辅助喷嘴,随着喷孔锥度增大,辅助喷嘴的喷射性能明显增强;喷孔锥度大于0°时,喷孔锥度增大各喷嘴出口处射流速度也随之增大。环槽型辅助喷嘴为喷气织机引纬提供了一种效率更高的方法。     

喷气织机辅助喷嘴流场特性分析与纬纱牵引实验研究

为了进一步研究喷气织机辅助喷嘴的流场特性,本文利用三维软件Pro/Engineer建立了辅助喷嘴流场的三维模型,并利用计算流体动力学软件Fluent对辅助喷嘴引纬流场进行数值模拟,得到不同供气压力条件下辅助喷嘴出口射流中心线上的速度曲线。为了验证数值模拟的合理性,本文通过实验获取了不同供气压力条件下各种辅助喷嘴出口气流流速中心线上不同位置的速度值,并将实验数据与数值模拟进行比较。结果表明,实验所得数据的速度变化总体趋势与数值模拟得到的速度曲线基本一致。在一定程度上,很好地验证了运用Fluent对辅助喷嘴引纬流场进行数值模拟的可行性。最后,本文分别以两种辅助喷嘴为研究对象对不同种类纬纱的牵引作用进行实验测试。结论表明：单孔辅助喷嘴具有射流强度大、稳定性高、集束性好等特性。     

熔喷双槽形喷嘴内部气流通道气体流场初探

为探究熔喷喷嘴内部气流通道结构对气体流场特征的影响,用数值方法对基于喷嘴内部结构的熔喷气体流场进行数值计算。采用Gambit软件建立了流场区域几何模型,之后对流场区域划分网格及定义各边界的类型。用Fluent软件对基于喷嘴内部结构的熔喷气体流场进行数值计算,分析气体流场中气体速度和温度的分布情况。结果表明,在进入气槽前,熔喷喷嘴内部气流通道气体流场的气体速度和温度变化较小,通道内存在较多回流区。热空气进入气槽后,速度急剧增加而温度急剧下降,射流喷出喷嘴后,两股射流迅速汇合成一股继续往下方运动,流动情况符合自由散射的特性。     

喷气织机辅助喷嘴喷孔结构优化设计

为寻求喷气织机辅助喷嘴的最优结构来改善辅助喷嘴引纬的综合性能,建立辅助喷嘴的三维模型,利用 ＣＦＤ 软件的Ｆｌｕｅｎｔ 对辅助喷嘴引纬流场进行值模拟,得到0.3ＭＰａ 供气压力下辅助喷嘴出口射流中心线的速度曲线、辅助喷嘴入口的质量流、以及距离辅助喷嘴出口４０ ｍｍ 处截面上的速度分布。为验证辅助喷嘴结构的优化设计,通过引纬平稳性、能耗和最大流速进行综合分析。结果表明：锥角为６°的单孔辅助喷嘴综合性能最优,最大流速和引纬平稳性分别提高了4.4％和36.7％;长宽比为3.3 左右的矩形孔辅助喷嘴综合性能最优,引纬平稳性提高了7.3％;双孔辅助喷嘴根据上述３ 种指标获得对应指标下的最优组合以满足实际引纬的不同要求。     

多圆孔辅助喷嘴喷孔结构参数灵敏度分析北大核心CSCD

为探究多圆孔型结构喷孔对喷气织机辅助喷嘴喷射性能的影响规律,获得更好的喷嘴结构和引纬质量,文章以多圆孔辅助喷嘴为研究对象,进行多圆孔辅助喷嘴结构参数灵敏度分析。首先,采用拉丁超立方采样(LHS)抽取所需实验样本并建立各样本的流场模型,获得最大出口速度作为性能评定指标。其次,基于支持向量回归机(SVR)建立辅助喷嘴结构参数与最大出口速度间的数学代理模型。最后,采用Sobol全局灵敏度分析法求解结构参数的灵敏度,得到结构参数对其最大出口速度的一阶灵敏度系数和全局灵敏度系数。结果表明:喷孔直径和孔心距对最大出口速度的影响较大,喷孔位置和喷孔锥度的影响较小。     

喷气织机辅助喷嘴与异形筘结构参数对流场的影响

为深入理解辅助喷嘴引纬流场特性以及相关结构参数的影响作用,以便为引纬工艺的改善提供参考,根据实际引纬情形建立辅助喷嘴与异形筘组合流场模型。利用计算流体动力学软件Fluent对组合流场进行数值模拟,得到组合流场射流中心线上的速度分布,并通过实验验证数值模拟的合理性。以此为基础,探究异形筘下唇倾角以及辅助喷嘴喷孔与异形筘壁的距离对组合流场的影响。结果表明：辅助喷嘴组合流场出口速度的实验值小于数值模拟值,但二者整体上具有较好的一致性。供气压力为0.3MPa和0.4MPa时,异形筘下唇倾角为12°和3°时的气流速度为最优,同时辅助喷嘴喷孔与异形筘壁间的合适距离为9mm与10mm。     

喷气涡流纺工艺参数对气流场影响的数值计算

通过数值计算的方法研究喷嘴结构参数及喷孔出口速度对喷嘴内部流场流动特征的影响。研究结果表明:喷孔倾角增加,喷嘴轴线负压先增大后减小,倾角为30°时负压最大;切向速度随喷孔倾角的增加而减小,轴向速度随喷孔倾角的增加而增大;喷孔出口速度越大,切向、轴向、径向速度越大,在喷嘴轴线上负压也越大;空心锭外径对喷嘴内气流速度值影响较小,但空心锭外径较小时可使喷嘴轴线上负压增大;随空心锭与喷嘴入口间距的增加,速度场呈减小趋势,喷嘴内部静压减小,喷嘴进口负压增大。     

贻贝高压水射流清洗喷嘴流场仿真

目的:解决贻贝传统清洗方式存在的耗水量大、清洗效果差的问题。方法:通过Solidworks软件建立不同结构参数的轴向扇形喷嘴几何模型,分别在Fluent软件中设置参数后,对射流内外流场的速度和含水率进行数值计算。结果:喷嘴的喷射角越大,射流外流场流速的衰减速度越快,含水率越低;喷嘴的等效直径越大,射流外流场流速的衰减速度越慢,含水率越高;射流靶距过大或过小,均会影响外射流在XY平面的流速均匀性。结论:喷射角为65°,等效直径为2 mm的轴向扇形喷嘴,在射流压力为11 MPa、靶距为90 mm时,更适合贻贝外壳的射流清洗。     

基于Fluent的喷气织机主喷嘴纬纱牵引力分析与计算

针对实验方法无法获得导纱管内部各处纬纱牵引力的问题,为牵引力的理论分析与数值计算提供一种方法上的实现,将基于Fluent的主喷嘴流场数值模拟结果与相关文献的实验数值比较,得出了利用Fluent软件进行流场模拟的可行性.借助得到的主喷嘴导纱管内部流场的压力、速度及马赫曲线,可以得到主喷嘴导纱管内各处的纬纱牵引力.计算结果...     

喷气织机主喷嘴内部流场的数值计算

由于主喷嘴结构较为复杂,加工制造精度高,难以简单地采用实验方法测量其内部的流场特征,所以采用数值计算的方法,解析主喷嘴内部轴向和径向的气流速度分布规律,并比较不同供气压力条件下流场的变化情况。研究结果表明,主喷嘴内部气流非常复杂,既存在超音速区域,又存在回流现象,并且当供气压力过大时回流现象直接影响到引纬过程,因此供气压力设置范围应确保为0.2～0.4 MPa,研究所得对喷气织机织造工艺的优化具有较好的指导作用。     

漂浮取水泵叶轮水力设计及内部流场数值模拟

为了研究漂浮取水泵内部流场分布规律,根据泵水力设计理论对叶轮进行了参数计算,基于Pro/E建立了叶轮和内部流场模型,利用FLUENT对内部流场进行了数值模拟,得到了漂浮取水泵的外特性曲线、压力和速度分布规律。结果表明:泵的功率曲线呈现驼峰状,效率曲线存在较宽的高效区;叶片受静压呈现旋转中心低,边缘高的总体趋势;泵叶片速度较大,隔舌和扩散管底部速度较小;在额定流量工况下,叶轮表面液流速度分布趋于均匀,流场分布较合理。研究结果可为优化叶轮几何参数、改善内部流场分布以及提高泵的效率提供一定参考。     

喷气涡流纺喷嘴内部三维流场的数值研究

采用3D CFD建立喷气涡流纺喷嘴结构模型,应用Fluent 6.2流体计算软件对模型内气流场进行数值模拟,表征了喷嘴内部三维流场的流动状态,解析了喷嘴内气流流场的压力场和速度场分布,分析了流场与成纱机制的相关关系。研究表明:压缩气流经喷孔后在喷嘴内形成三维旋转气流,切向、轴向气流速度分布符合旋转气流理论;切向气流对边缘自由端纤维加捻,轴向气流对纤维束的牵伸作用可忽略,径向气流对纤维束起膨胀作用,在切向气流作用下获得更多的包缠纤维;喷嘴内部静压呈U形分布;边缘自由端纤维在不同位置加捻程度的差异导致纱线捻度不匀。