基于有限元法的气浮支承系统的数值模拟与实验研究

气浮支承系统以气体作为工作介质,根据气体润滑理论对气膜中气体的流动作了理论分析,采用有限元法对气膜流场进行了数值模拟,计算出了一定载荷下的速度分布、压力分布和耗气量、承载能力,通过与实验测试结果的对比。说明该方法是可行的。     

新型气浮-沉淀池运行沉淀工艺的数值模拟

目的 利用数值模拟的方法 为优化设计新型气浮-沉淀池提供参考依据.方法 使用计算流体力学软件Fluent对新型气浮一沉淀池运行沉淀工艺时的固液两相流进行数值模拟.结果 通过数值模拟计算得到颗粒的运动轨迹,及粒径、密度值与去除率的关系曲线.计算了颗粒在密度下限值时的沉淀速度,即各粒径粒子在此密度值时其对应的最不利沉降速度的变化规律.结论 该模型能较好地反映颗粒的沉淀规律,可以作为进一步研究新型气浮-沉淀固液分离工艺设计参数优化的基础.     

粉末体成形的有限元数值模拟

根据粉末体材料的塑性理论,利用体积可压缩有限元法,对粉末体材料成形过程和致密化过程进行了数值模拟,并开发了粉末体材料成形有限元数值模拟分析系统ＰＭ－２ＤＦ．通过对粉末体镦粗过程的有限元数值模拟,说明了粉末体材料在镦粗过程的变形特性、致密化规律及粉末质点的流动规律,并与实验结果进行了对比。     

基于曲线网格的串流区洪水运动数值模拟

采用平面二维水动力学模型来描述串流洪水运动,将降雨直接产流与坡面流的影响分别以面源及旁侧入汇的形式融入水动力学模型;基于曲线网格对串流区洪水运动数学模型的控制方程进行了离散,同已有的离散方法相比,本方法不需要对控制方程进行坐标变换,因而离散方程形式简单,物理概念清晰,且适用于一般曲线网格,对复杂区域适应能力较强;采用北汝河串流区1943年历史洪水资料进行了验证计算,验证计算所得洪痕水位与调查成果基本一致,说明所建立的数学模型能够较为准确地描述串流区内的水流运动.     

多柔体系统动力学的数值模拟及稳定性讨论

基于Lagrange 乘子法推导出任意连接方式的多柔体系统动力学方程,并进行了计算机数值模拟,得到一些有用结果,同时,对数值模拟的稳定性进行了探讨.     

气固流化床中流动特性的数值模拟

给出了适于浓密气固流化床的双流体力学模型,采用ＩＣＥ和改进的ＩＰＳＡ算法,对均匀布风气固流化床中的流动特性进行了数值模拟,得到了均匀布风自由鼓泡流化床中的一种流动结构。计算结果与实验结果表明,所采用的计算模型和数值方法具有较高的可靠性。     

一种气浮处理用新型溶气释放器的设计研究

提出并设计了一种新型溶气释放器,采用宽流道的整体布局,并配合创新设计的台阶状上盖板、"弧形分流槽+芯体"、压缩弹簧等局部细节,不仅避免流道堵塞,而且显著提高水流的消能降压效果,进而实现低饱和度溶解气的高效释放。该新型溶气释放器可直接用于低饱和度溶解气原水(如油田采出水)的快速释气,并生成气浮处理用微气泡。借助计算流体动力学(CFD)软件对新型溶气释放器的内部流场进行了数值模拟,并与常规溶气释放器对比分析了流场最大湍动能和压降值,结果表明,新型溶气释放器芯体上端采用弧形分流槽结构,优于采用径向分流槽结构。     

三轴气浮台多体动力学建模与仿真

为了研究多体卫星的地面物理仿真试验方法,根据动量矩定理,文章建立了转动附件与三轴气浮台中心刚体直联以及级联情况下的动力学模型。针对带一个附件的三轴气浮台,利用Simulink进行了开环动力学仿真,结果显示,附件的转动对台体的姿态耦合特性明显,如果不对由于附件转动引起的气浮台系统总质心的变化进行补偿,重力静不平衡力矩将严重影响物理仿真过程的进行。转动附件的质心偏离转动轴或转动中心的程度也决定了附件转动对本体的影响。根据该动力学方程,通过对转动部件质量特性的精确建模,可以分析及计算部件转动对气浮台本体运动特性的影响。     

气浮接触区气泡-颗粒碰撞效率模型研究

为了完善气浮接触区现有气泡-颗粒碰撞效率模型,以单个捕集体效率概念为基础,针对气浮接触区气泡-颗粒碰撞过程提出了新的碰撞效率模型,该模型把气泡-颗粒碰撞行为分为气泡作为捕集体和颗粒作为捕集体两种不同类型,分别给出相应碰撞效率表达式.新模型中,首次提出浮升效应是气泡-颗粒碰撞过程的主要碰撞机制之一.此外,结合计算机程序计算结果对上述两类碰撞过程的主要碰撞机制进行分析.     

高炉燃烧带内焦炭运动燃烧行为的数值模拟

高炉风口是整个高炉生产的热量之源 ,建立高炉风口区的数学模型尤为迫切。为满足工程需要 ,对高炉风口燃烧带内焦炭颗粒的运动及燃烧行为作了详细的理论研究 ,建立了一个模拟风口燃烧带内焦炭燃烧过程的数学模型 ,并作了详细的求解分析 ,得到了围绕燃烧带的气体流线分布以及风口轴线方向上的气体温度、煤气成分分布 ,证明了“燃烧焦点”的存在及其重要作用     

管式液固静态混合器内流场的数值模拟

针对所开发的管式液固静态混合器设备,采用计算流体力学(CFD)软件Fluent6.2,对管式液固静态混合器流场进行了数值模拟。模拟结果表明:管径的不断变化,加强了设备内流体的混合与湍动,动压能和静压能相互转换,设备管径不断变化造成的能量损失正好增强了流体的湍动程度。结合实验确定管式液固静态混合器加速段最佳流速为1.4～1.6 m.s-1。     

基于Fluent的脉冲袋式除尘器内气流流场的数值模拟

对除尘器内部的气流分布进行研究,采用计算流体力学软件Fluent进行数值模拟分析,详细得到除尘器内部流场的静压、气流的速度分布和通过滤袋的气体的质量流量,验证了工况下滤袋破损的现象,对该类除尘器设计有良好的借鉴作用和现实意义。     

车辆风窗玻璃除霜系统性能的数值模拟与试验

风窗玻璃除霜系统的主要性能包括快速除霜/冰的能力和防止玻璃再次结霜,影响除霜系统性能的关键因素是除霜器喷嘴的结构及喷射气流的位置、方向、动量等参数。针对某车型除霜系统试验情况,通过计算流体力学方法对该试验进行了数值模拟重现,寻找除霜系统的不足,并对系统进行改进,保证该车的除霜性能满足国家标准要求。     

U形渠道直壁式量水槽水力特性数值模拟

为了优化U形渠道直型式量水槽水力计算,由U形渠道直壁式量水槽模型试验得出的水力特性基础上,对量水槽的部分工况进行数值模拟,得出了水位与流量的关线曲线.试验结果表明,自由水面线的计算与实测值符合较好,流速分布规律揭示的水流特性与实际状况相符,所选模型能够准确模拟量水槽的三维水流特性,该数值模拟方法可靠,为量水槽的优化设计提供了思路.     

柱浮选优化充填的动力学分析

充填是提高浮选柱分选效率和降低浮选柱高度的有效途径之一．以筛板充填为基础,对旋流一静态微泡浮选柱浮选段进行充填方式优化,提出了筛板充填和蜂窝管充填的高效混合充填模式．基于气泡-矿粒碰撞概率理论分析了蜂窝管充填的优越性,并推导出气泡与矿粒碰撞概率的动力学方程．应用轴向扩散模型分析混合充填在保证回收率中的作用,导出了捕集区轴向无量纲扩散模型．混合充填使浮选柱下部保持矿浆高紊流的同时,上部浮选段形成“静态化”环境．     

波浪运动的数值模拟

本文从完整的Ｎ—Ｓ方程出发，采用修正的Ｋ—ε模型封闭雷诺方程，作为紊流控制方程，并采用ＶＯＦ方法跟踪波动自由表面，依据所建立的数学模型与计算程序，对孤立波在岸滩上的传播与破碎的复杂过程进行了数模，并与实验结果进行了对比，二者吻合良好。     

海底原油管道停输温降的Fluent模拟

利用Fluent流体分析软件模拟海底管道停输温降过程,分析不同初始油温、不同环境温度下的温降过程,得出了与实际吻合较好的温降曲线。计算结果表明,管道停输0~20h温降速度很快,主要是因为该阶段管内原油的自然对流较强烈。停输20h后的一段时间内温降缓慢,降温在5℃以内,这是因为管内原油接近临界温度,原油黏度增大及蜡晶析出,使得自然对流强度减弱。初始油温和海水温度对停输温降影响非常明显。     

旋流器固-液分离的数值模拟

为研究旋流器固-液分离性能,采用欧拉模型与离散相模型相结合的方法,对旋流器内部流场特征和分离效率进行数值计算。结果表明:砂粒粒径大于10 μm时主要分布在外旋流场;入口流量为9 m³/h时,旋流器的分离效率最大;砂粒粒径>30 μm时,旋流器分离效率趋近于100%,粒径为40 μm时分离效率达到最大为97.5%;砂粒浓度由1 g/m³增至8 g/m³时,粒径为10 μm的砂粒分离效率增加了9.7%,砂粒浓度为10 g/m³时,旋流器分离效率下降。通过数值计算得到了旋流器的最优工况。     

柴油机喷油嘴喷孔中空泡形成过程的数值模拟

笔者利用建模软件Gambit对六嘴柴油机喷油嘴喷孔进行建模,然后,应用专用CFD软件Fluent对柴油机喷油嘴中的空化现象进行数值模拟．从而总结出空化现象对柴油机喷油特性的影响．     

异径T型管道内油气分离过程数值模拟

气液两相流经T型管后,两相介质在各自分支管内相态分布不均,严重时支管内可能只有气体,而主管内为气液混合物。借助CFD软件数值模拟了不同时刻分支处的流动情况,得到了分支管内油气分离特性。结果表明：油气流经T型分支管时,会在支管处出现气液分离现象,离分支口越近,分离现象越明显;当距分支口一定距离时,几乎没有分离现象。