螺旋挤压熔融沉积的流体动力学分析

推导出螺旋挤压机构螺槽中熔料的纳维尔-斯托克斯方程（N-S方程）。再结合该螺旋挤压机构实际使用情况做了五个假设，从而大大简化N-S方程。由此可以推导出计量段螺槽中熔料的速度分布和压力分布流量计算公式。通过以上理论分析来研究粘流态下塑料的运动规律的螺杆参数对熔料流动过程的影响，能够更好地控制快速制件的内部结构特性，据此，来设计一种螺旋挤压机构，用于熔融沉积快速成形机。     

双螺杆捏合机转子型线设计与数值模拟

利用曲面共轭原理建立双螺杆捏合机转子型线设计与螺杆转子共轭曲面啮合方程的数学模型,提出一种可对高黏度物料进行输送、混合及塑化作用的新型双螺杆捏合机螺杆转子型线,给出转子螺旋副组成齿型线参数方程,进行转子结构设计.建立双螺杆捏合机流场数值仿真模型,依据计算流体动力学理论,对非牛顿流体流动进行三维、等温稳态有限元数值分析,研究其在不同转速及中心距条件下流场压力场分布、速度场分布、最大切应力、物料流动速率等特性;依据流固耦合理论,求解捏合机内部流体和双螺杆转子结构耦合方程,研究不同工况下流体压力和扭矩对螺杆转子应力和变形影响的变化规律.研究结果为双螺杆捏合机转子型线、结构参数的设计以及工艺参数的合理设定提供理论依据.     

刷密封内流动与密封特性的研究

应用阻抗力表示刷丝内气体流动的体积力,建立了刷密封内流动的流体动力学模型，将以速度压力为原始参数的偏微分方程转化为涡度输运方程和流函数方程，用有限差分法数值迭代计算，得到了刷密封的流场速度和压力分布，分析了刷密封结构对密封特性的影响。计算实例与试验值误差小于8%。     

泥浆脉冲信号数据动态传输特性研究

建立了连续波脉冲信号传输的几何模型、运动方程和连续性方程.给出了计算流体约束随时间变化时,管道中的压力和流体速度,给出适当的边界条件和初始条件,利用特征方法求解运动方程和连续性方程联立的偏微分方程,对连续波泥浆脉冲信号动态传输特性进行数值分析.     

基于不可压缩光滑粒子流体动力学的单螺杆挤出三维流动数值模拟

基于不可压缩光滑粒子流体动力学(Incompressible smoothed particle hydrodynamics, ISPH)算法,利用FORTRAN语言编程,开发一套模拟三维非牛顿流程序。通过模拟平板Poiseuille流验证ISPH算法计算非牛顿流的正确性。指出在模拟非牛顿流时,采用镜像粒子边界法处理壁边界较采用静态粒子边界法更适合。并利用该程序计算单螺杆挤出三维流场。提出两种入口出口边界设置方法：周期边界法及压力边界法。分析计算结果发现：选取周期边界较压力边界更合理;选取适当粒子分布密度可以同时满足计算效率与计算精度要求;螺槽横截面上形成环流;切应力分布梯度主要集中在左上角和右上角;沿螺槽方向的流动很平稳,然而,随着反向压力梯度的增加,流动受到反向压力梯度的阻碍更加明显。为进一步采用ISPH方法模拟几何形状更加复杂的三维螺杆挤出打下基础。     

浆料直写陶瓷3D打印挤出环节的流动分析研究

利用浆料直写技术可实现陶瓷3D打印的无模常温成型,基于螺杆挤出机在食品加工等领域的广泛应用,提出一种螺杆挤出结构代替原有的针筒式挤出结构,为了理解陶瓷浆体在螺杆螺道内的流动情况,首先通过流变仪测定了浆体的流变特征并采用MATLAB拟合了浆体的本构方程,最后利用格子Boltzmann方法(LBM)对流动过程进行了分析,获得了流线图及速度场分布情况,由数值模拟的结果可以发现,浆体的流动主要集中在螺道的中部,而在靠近壁面的部分速度较小.     

离心压缩机外部损失的联合计算

通过对离心叶轮外侧间隙内泄漏气体的流动分析，给出了间隙内的速度分布，利用Goldstein的对数壁面率处理摩擦应力分布，通过求解边界层动量积分方程可以获得间隙内的压力分布和切应力分布，进而可以同时联合计算压缩机的外部损失。     

螺杆螺槽表面粗糙度对塑料成形过程的影响

从几个不同的方面论述了聚合物成型加工时,挤出机的螺杆螺槽表面粗糙度对物料的固体输送率、塑化质量及能耗方面的影响,同时对部分国内外挤出机螺杆螺槽表面粗糙度的技术条件进行了对比分析.     

双蜗壳离心泵内部流场数值计算分析

借助于CFD软件,基于雷诺时均N-S方程和标准k-ε湍流模型运用SIMPLE计算方法对叶轮双蜗壳内部流场进行数值模拟,通过模拟双蜗壳与过渡流道内的压力场、速度场、速度矢量分布和流动迹线的三维可视化的流动规律,得出与试验结果相吻合的结果.运用三个不同工况下速度场和压力场的计算结果,分析该叶轮和过渡流道的内部水力特征,通过计算结果和流动细节以及结构特点,探索双蜗壳及过渡流道内的回流、撞击等流动规律.     

单螺杆压缩机瞬时啮合诸齿空间位置的确定

以单螺杆压缩机基本啮合齿、槽对的齿面方程为基础，根据螺杆、星轮啮合运动规律，推导出与基本齿、槽对同时参与啮合的其它诸齿、槽对在同一坐标系下的齿面方程，从而确定了瞬时各啮合齿、槽对的相应空间位置。并以“直线包络螺杆副”为例，计算了瞬时啮合诸齿的齿面方程。     

消失模铸造充型与凝固过程的计算机仿真

根据消失模铸造液态金属充型及液态金属—模样界面的推进机制,提出了充型过程界面推移位置的人工神经网络算法。根据计算得出的界面位置,用SOLA算法计算了充型过程中液态金属的流场,并耦合计算了充型过程中的温度场。根据计算得到的充型结束时铸件及铸型温度场,求解三维导热微分方程,计算了铸件凝固过程的温度场。结合消失模铸造型壁移动的规律,预测了球墨铸铁件消失模铸造的收缩缺陷。计算模拟结果与充型过程实际测试结果及铸件解剖结果一致。     

求解不可压缩流场多物体旋转运动问题的重叠网格法

这里将螺旋桨在水中运动简化为二维区域内不可压缩流体中多个物体旋转运动,建立了其动力学方程,并采用重叠网格方法对其进行求解.这里给出数值试验结果,验证了方法的可行性.     

Non-equilibrium theory of hydrodynamic lubrication

A new variational method is developed for the solution of the Navier Stokes equations which describe the unsteady flow between two infinite plates approaching or receding from each other symmetrically. The partial differential equations of the system are reduced to ordinary non-linear differential equations by using similarity transformations containing the Reynolds number as a parameter. The application of the governing principle of dissipative processes reduces the non-linear differential equation to an algebraic equation which can be solved for the required value of R and thus the flow characteristics can be studied. The velocity functions are obtained for various values of R ranging from 0.01 to 1.0.     

叶片数对螺旋离心泵内部流场影响研究

利用工程上普遍采用的k-ε两方程模型和SIMPLE算法,对单叶片和双叶片螺旋离心泵的内部流场进行了数值模拟.得出了叶轮与蜗壳内的速度分布和压力分布等流场信息,比较了单叶片和双叶片螺旋离心泵的特性曲线,单叶片和双叶片螺旋离心泵内部流场的区别与联系,分析了叶片数对螺旋离心泵内部流动规律的影响.     

Model reference adaptive control of a time-varying parabolic system

Related to the error dynamics of an adaptive system, averaging theorems are developed for coupled differential equations which consist of ordinary differential equations and a parabolic partial differential equation. The results are then applied to the convergence analysis of the parameter estimate errors in the model reference adaptive control of a nonautonomous parabolic partial differential equation with lowly time-varying parameters.     

Modeling and simulation for PIG flow control in natural gas Pipeline

This paper deals with dynamic analysis of Pipeline Inspection Gauge (PIG) flow control in natural gas pipelines. The dynamic behaviour of PIG depends on the pressure differential generated by injected gas flow behind the tail of the PIG and expelled gas flow in front of its nose. To analyze dynamic behaviour characteristics (e.g. gas flow, the PIG position and velocity) mathematical models are derived. Two types of nonlinear hyperbolic partial differential equations are developed for unsteady flow analysis of the PIG driving and expelled gas. Also, a non-homogeneous differential equation for dynamic analysis of the PIG is given. The nonlinear equations are solved by method of characteristics (MOC) with a regular rectangular grid under appropriate initial and boundary conditions. Runge-Kutta method is used for solving the steady flow equations to get the initial flow values and for solving the dynamic equation of the PIG. The upstream and downstream regions are divided into a number of elements of equal length. The sampling time and distance are chosen under Courant-Friedrich-Lewy (CFL) restriction. Simulation is performed with a pipeline segment in the Korea gas corporation (KOGAS) low pressure system, Ueijungboo-Sangye line. The simulation results show that the derived mathematical models and the proposed computational scheme are effective for estimating the position and velocity of the PIG with a given operational condition of pipeline.     

Transient analysis for compressible fluid flow in transmission line by the method of characteristics

Transient analysis for compressible fluid flow has been conducted to evaluate the dynamic characteristics of the dead-ended or volume-terminated transmission lines following a sudden pressure change at its entrance. The two partial-differential equations, based on the conservation of mass, energy and momentum, were derived for the one-dimensional adiabatic compressible flow with friction and entrance head loss. The governing equations describing the present transient-state flow are hyperbolic, and the boundary conditions include a fixed volume termination at the exit and sinusoidal disturbance in the sudden pressure change at tube entrance. The method of characteristics is used to transform the partial differential equation into the particular total differential equations, which can be integrated along the characteristic lines. The present result shows good agreements with the existing results. The effects of tube length. tube diameter and end volume are evaluated on the responses of the pressure and on the damping factor.     

间隙环流中同心涡动转子动特性的研究

考虑轴向流动因素的影响，采用紊流整体流动模型和Moody壁面摩擦系数方程，建立间隙环流3D非线性微分方程，运用摄动法和线性振动理论分析求解间隙环流中同心涡动转子动特性系数。实例计算结果表明，间隙环流中同心涡动转子动特性系数与间隙的大于有关，同时分析轴向压差、壁面粗糙度、长径比及入口预旋等参数对大、小间隙环流中同心涡动转子的动特性系数的影响。     

阻尼分段阶梯传动轴主共振的分析

阶梯传动轴的主共振与轴的运动稳定性和振幅突变性等有关。用质心运动定理、Heaviside函数建立了非惯性系下倾斜两端支承阶梯传动轴的非线性弯曲振动偏微分动力学方程，并根据相邻轴段的衔接面处位移相等的条件，得到阶梯轴的当量轴及其动力学方程；用Galerkin法得到当量轴的弯曲运动方程，用多尺度法求得稳态下当量轴的主共振的一次近似定常解，分析了影响阶梯传动轴主共振的因素、运动稳定性、振幅突变性等。提出了新的求解阶梯轴非线性弯曲振动分段偏微分动力学方程的方法及当量轴模型，得到了阶梯传动轴与当量轴的主共振特性相同的结论。利用当量轴可方便地分析阶梯传动轴的主共振。