飞轮造雾系统中导流板对雾滴粒径影响的数值模拟

为了优化飞轮造雾系统雾化液滴的粒径分布,采用数值模拟方法,探究飞轮造雾系统的雾滴粒径随着导流板安装角度的变化规律。通过建立飞轮造雾主体三维模型,设置导流板5种安装角度、3种工况,利用FLUENT软件对飞轮造雾系统的雾化效果进行模拟,并对雾化过程进行可视化研究。结果表明:导流板的合理设置对飞轮造雾系统雾化液滴粒径减小有促进作用;导流板安装角度由30°增大至50°的过程中,飞轮造雾系统出口雾滴平均粒径逐渐减小。模拟结果与试验结果变化趋势基本相同,两者具有良好的相关性。     

背压差影响下压力旋流式喷嘴喷雾性能的实验研究

为了研究背压差对压力旋流式喷嘴雾化性能的影响规律,实验分析了背压差对压力旋流式喷嘴喷雾形成雾滴的索特尔平均直径(Sauter mean diameter,SMD)、雾滴速度以及喷雾锥角的影响以及SMD、雾滴速度在雾场轴向和径向的分布特性.结果表明:随着背压差的增加,喷雾锥角和雾滴速度随之增大,而SMD不断减小.背压差分别高于0.32、0.30 MPa时,SMD、雾滴速度和喷雾锥角的变化率均小于5%.当背压差为0.30 MPa时,随着轴向距离的增大雾滴速度减小,而SMD呈先增大后减小的变化趋势;SMD和雾滴速度随着径向距离的增大而增加.     

喷雾压力影响采煤机外喷雾喷嘴雾化特性变化规律

基于喷嘴雾化特性测定实验装置,对4种应用效果较优的实心圆锥形雾场喷嘴在2~8MPa喷雾压力时的宏观及细观雾化特性进行了测定.结果表明:随着喷雾压力增大,喷嘴的宏观雾化特性雾化角不断减小、射程不断增大,细观雾化特性雾滴粒径不断减小,在雾场中,雾滴粒径随距喷嘴轴向距离的增大而增大,随距横截面中心距离的减小而增大.结合现场及实验结果,优选了适于中短距离、大面积降尘且雾滴粒径较小的喷嘴Ⅲ为采煤机外喷雾喷嘴,并进行了现场试验.结果表明:随着喷雾压力增大,各测点的粉尘浓度、全尘与呼尘降尘率差值均不断减小,降尘率不断增大,喷雾压力为8MPa时雾化降尘效果最优,全尘、呼尘降尘率平均值分别为81.82%,79.96%.     

掘进面喷雾雾化粒度受风流扰动影响实验研究

利用喷雾雾化粒度测量实验系统,对2种常用压力式喷嘴在受0.4m/s风流扰动前后不同水压、位置处的雾化粒度进行了测量.结果显示:风流扰动前后,喷雾雾化粒度随压力的增大、与喷嘴轴向距离的减小及与雾场轴向横截面中心距离的减小而减小;受风流扰动影响后,雾滴粒度总体有所增大,相对尺寸范围Δs平均值减小了0.06,但是,D10平均值减小了1.12%,粒径在23μm以下的雾滴有所增加,雾场轴向横截面中心处的雾滴粒度减小了6.38%～8.51%.根据实验结论,对掘进机外喷雾进行了改进,水压由2MPa增至8MPa,喷嘴距截割头的距离由1.55m移至1m,喷雾雾场轴向横截面中心正对着截割头与煤的结合部,结果表明:相对于改进前,掘进面全尘、呼尘分别平均降低了60.5%,62.8%.     

风流扰动支架架间高压喷雾降尘雾滴粒度实验

为确定风流扰动综采工作面液压支架架间高压喷雾降尘雾滴粒度变化规律,选用3种喷嘴,基于自主设计的高压喷雾雾滴粒度测量系统进行了模拟实验,并进行了风流扰动架间高压喷雾雾滴降尘应用试验.结果表明:速度为1.2m/s的风流扰动后,雾滴场的雾滴粒径平均值有所增大,迎风侧雾滴粒径小于背风侧;随着喷嘴迎风安设角度α增大,雾滴场的整体雾滴粒度先减小后增大,α=10°时最小,3种喷嘴中喷嘴Ⅰ在8MPa喷雾压力时的雾滴粒度最小;风流扰动后,随着α增大,各测点粉尘质量浓度、全尘与呼尘降尘率平均值的差值均先减小后增大,降尘率平均值反之,α=10°时降尘效果最佳,全尘、呼尘的降尘率平均值分别为80.11%,78.04%,结合实验结果,确定最优α为10°.     

ZM6镁合金的摩擦性能研究

以ZM6镁合金为试验材料,利用正交试验方法和方差分析方法研究了粗糙度、转速和载荷对摩擦系数影响的权重顺序以及其对摩擦性能的影响.结果表明:各因素对摩擦系数影响的权重顺序依次为粗糙度、转速、载荷; 转速为30 r/min时,摩擦系数随着载荷的增加而增大,随着粗糙度的增大先减小后增大; 转速为45 r/min时,摩擦系数随着载荷和粗糙度的增大均先减小后增大; 转速为60 r/min时,摩擦系数随着载荷的增加而减小,随着粗糙度的增大先增大后减小; 载荷为35 N时,摩擦系数随着转速的增大先增大后减小; 载荷为50 N时,摩擦系数随着转速的增大而增大; 载荷为65 N时,摩擦系数随着转速的增大逐渐减小.     

压力油雾化喷嘴内流动特性的研究

通过分析压力油雾化喷嘴的结构特点,对不同结构参数的喷嘴进行了三维流动数值模拟研究.结果表明:在偏转角度一定时,随着喷嘴出口直径φ的增大,喷嘴中心轴线上的速度逐渐减小,喷雾的能量损失逐渐增加,同时当直径增大到一定程度后喷嘴中心轴线处开始出现回流现象,回流速度随直径增大而增大;喷嘴出口直径为定值时,油雾出口速度随偏转角度θ的增大先逐渐增大又逐渐减小,在θ=60°时喷雾效果最佳.     

基于DEFORM-3D的Al2024锻造成形模拟

利用DEFORM-3D有限元分析软件对Al2024材料进行锻造模拟,分析各变形工艺参数对Al2024材料锻造过程的应变场、损伤场和平均晶粒尺寸的变化规律。结果表明:随着压下量增大,锻件内部的变形不均匀程度加剧,且平均晶粒尺寸逐渐增大;随着温度的增加,最大应变、损伤和平均晶粒尺寸越来越大,从400℃增加到450℃时,最大损伤值有明显增大;当温度达到500℃时,平均晶粒尺寸减小。     

固定床鼓泡反应器的混合特性

以空气-水为模拟介质,选用5种不同粒径的氧化铝球形载体作为填充颗粒,采用电解质示踪法考察在低气液比和微鼓泡条件下,操作条件和填料直径对固定床鼓泡反应器内停留时间分布以及返混程度的影响.研究发现,在实验条件下,平均气泡直径随着填料直径的增大先增大后减小;返混程度随着表观液速的增大而减小,随着表观气速的增大而增大,液速对返混程度的影响比气速显著;返混程度随着填料直径的增大先减小后增大.通过对多组实验数据的回归分析,提出Pe准数与气液两相雷诺数及填料直径的经验关联式,公式预测值与实验值的相对偏差在±20%以内.     

GFRP筋砂浆试件拉拔试验及仿真分析

对26个不同埋深、不同直径和不同砂浆强度的GFRP筋与砂浆拉拔试件进行了拉拔承载力以及粘结强度的研究。结果表明,拉拔承载力随着埋深的增加而增大,随着砂浆强度的增大而增大,但随着直径大小的变化不明显;粘结强度随着拉拔试件的埋深的增大而减小,随着直径的增大而减小,随着砂浆强度的增加而增大。利用ANSYS程序对GFRP筋与砂浆拉拔试件进行了仿真分析,结果表明,模拟结果与试验结果较为接近,即利用ANSYS软件能够较为准确用来验证试验结果。     

文丘里气泡发生器的气泡尺寸及分布

提出使用文丘里气泡发生器的微鼓泡反应器,以空气-水为模拟介质,高速相机为测量手段,考察操作条件和结构参数对文丘里气泡发生器气泡尺寸分布、气泡Sauter平均直径的影响.研究发现,文丘里气泡发生器的气泡Sauter平均直径随着气量的增大而增大,随着液量的增大而减小;当气孔位置位于喉管处时,气泡Sauter平均直径最小;当喉管液速为0.983~2.949m/s时,气泡Sauter平均直径随气孔数量的增加而减小;当喉管液速为3.932~4.915m/s时,气泡Sauter平均直径随气孔数量的增加先减小后略有增大,当开孔数大于6时,气孔数量对气泡Sauter平均直径的影响较小.通过对多组实验的回归分析,提出气泡Sauter平均直径与液相雷诺数、气相雷诺数的经验关联式,计算值与实际值吻合较好.     

气隙式膜蒸馏过程的实验研究

通过在超声激励气隙式膜蒸馏系统上进行实验,研究了膜蒸馏通量的影响因素,结果表明:超声激励会使膜通量显著增大,最大膜通量达到110kg/(m2·h);提高料液流量可增大膜通量;减小间隙、增大温差,膜通量增加;随着盐溶液浓度增大,膜通量减小.     

立式重载储能飞轮转子动力学特性分析

飞轮转子-轴承系统的动力学建模及动特性分析是立式重载储能飞轮系统的关键问题。针对重载储能飞轮转子具有重量大、转速高等特点，考虑了电机转子的质量和刚度，建立了飞轮转子-电机转子-轴承系统的集中质量动力学数学模型，计算得到飞轮转子-电机转子-轴承系统的固有频率、临界转速等动力学特性。通过对飞轮转子进行升速瞬态响应分析发现飞轮转子在升降速过程中存在两阶临界转速，容易发生共振，损害轴承。因此为了避免共振或者降低共振峰值，研究了轴承支撑刚度、阻尼以及升速速率对飞轮转子临界转速和共振峰值的影响，计算结果表明，飞轮转子的前两阶临界转速受支撑刚度的影响，随着支撑刚度的增大，飞轮转子的临界转速增大，当支撑刚度增加至一定程度，转子临界转速不再改变。转子临界转速受阻尼影响较小，随阻尼变化而小幅度改变。此外，研究了升速速率对转子振动特性的影响，发现通过提升转子升速速率亦可以有效降低转子振动幅值。为了验证飞轮转子轴承系统动力学模型的合理性，对飞轮转子系统进行升速试验，发现仿真计算结果与试验结果一致，证明了该模型的合理性。     

PVA含量对PVDF/PVA改性膜抗污染性的影响研究

通过原子力显微镜(AFM)以及自制的PVDF胶体探针测量膜与不同有机物,即牛血清蛋白(BSA)、腐殖酸(HA)以及海藻酸钠(SA)之间的粘附力,从而研究不同PVA含量对PVDF/PVA改性膜抗污染性的影响.研究发现,随着PVA含量的增加,BSA以及HA污染膜的初期通量衰减幅度都呈先减小后增大趋势,而相应的通量恢复幅度都呈先增大后减小趋势.由于PVA的水合作用,改性膜-污染物之间的粘附力随着PVA含量的增加都呈减小趋势,因而其粘附力变化与相应污染膜的初期通量衰减幅度以及通量恢复率之间并不呈正相关性;而随着PVA含量的增加,SA污染膜的通量衰减幅度与通量恢复率都呈增大趋势,而改性膜-SA之间的粘附力呈减小趋势,与SA污染膜的通量衰减幅度以及通量恢复率之间呈良好的相关性.     

基于CFD的铣槽机泥浆运移规律数值模拟及施工优化

以铣槽机泥浆运移过程为研究对象,利用计算流体力学(computational fluid dynamics, CFD)中的欧拉两相流模型,对泥浆管中的固液两相流进行模拟,并改变泥浆入口流速、泥浆黏度及密度等基本参数,得到不同参数条件下泥浆整体运移规律。结果表明：随着开挖深度增大,泥浆管压力损失减小,最大颗粒体积分数变化不明显;随着入口流速增大,最大颗粒体积分数呈现先减小后增大趋势,入口流速约为5～7 m/s时具有最小的颗粒堆积浓度;随着泥浆黏度及密度增大,泥浆运移时颗粒堆积情况减少,但泥浆黏度超过2.5 kg/(m·s)时,对泥浆携渣能力的提升作用减弱,泥浆管路压力损失明显增大;对比分析不同地层硬度导致颗粒直径变化对泥浆运移的影响,颗粒直径增大,颗粒堆积情况显著增加。根据模拟结果,对双轮铣地连墙施工提出优化措施,为解决泥浆循环过程中输送阻力大、管道淤堵等问题提供相应指导。     

湿式多片离合器摩擦转矩衰减特性分析

为研究湿式多片离合器滑摩过程中摩擦转矩衰减现象,在SAE#2试验台制动工况下进行了不同摩擦副数离合器的摩擦转矩试验.针对于湿式多片离合器的摩擦转矩衰减现象,提出湿式多片离合器摩擦转矩衰减系数,以表征多摩擦副离合器实测摩擦转矩相对于计算摩擦转矩的减小程度.根据两副和六副摩擦转矩试验拟合得到受相对转速和平均面压影响的两副-六副摩擦转矩衰减系数,并分析相对转速和平均面压对摩擦转矩衰减值和摩擦转矩衰减系数的影响.研究表明:摩擦转矩衰减系数受摩擦转矩衰减值和计算摩擦转矩的共同影响,在润滑流量充足的条件下,摩擦转矩衰减值随着相对转速的增大逐渐减小,随着平均面压的增大而增大;而摩擦因数随相对转速和平均面压的变化规律较为复杂,但总体上湿式多片离合器摩擦转矩衰减系数呈现随相对转速的增大逐渐减小,随平均面压的增大先增大后减小的趋势.     

基于正交设计的凹坑蜂窝板强化传热性能研究

采用CFD软件对蜂窝板在不同板片间距、凹坑直径、凹坑深度、凹坑横向间距下进行了数值模拟研究．结果表明,在一定范围内,随着Re的增大,努塞尔数Nu和阻力增大因子．f／fo成指数倍增大,范宁摩擦系数f、传热增强因子Nu／Nu。和综合传热性能增强因子η成指数倍减小;流道高度日对其各性能基本无影响;Nu／Nu。和．f／fo随着凹坑间距P的增大而减小,随着凹坑投影直径d的增大而增大,随着凹坑深度Hd。的增大而先增大后减小;η随着P和d的增大而稍微增大,随着巩的增大而减小．通过正交设计综合考虑各结构参数的影响,拟合得到凹坑蜂窝板结构的传热性能与阻力综合准则性能关系式．     

混凝土中最大锈胀力评估的概率方法

提出了混凝土中最大锈胀力评估的概率方法.基于混凝土保护层开裂数值分析和蒙特卡罗算法,确定了获得最大锈胀力稳定模拟结果的最小模拟次数,并给出了与各随机参数相对应的最大锈胀力的均值和变异系数.基于数值模拟结果,证实了当每个参数服从正态分布时,最大锈胀力也是一个正态分布的随机变量.最后,定量评价了保护层厚度、混凝土抗拉强度和钢筋直径的均值和变异系数对最大锈胀力的影响,发现最大锈胀力的均值随着保护层厚度和混凝土抗拉强度的增大而增大,但随着钢筋直径的增大而减小.     

平板光子晶体的禁带特性分析

利用时域有限差分法研究了平板光子晶体的禁带特性。通过模拟仿真得出,随着棒结构和孔结构的平板光子晶体厚度的增加,其禁带宽度先增大后减小,存在最大值。对于棒结构的平板光子晶体来说,随着介质柱的半径的增大,禁带宽度逐渐减小。而对于孔结构的平板光子晶体来说,随着孔的半径的增大,禁带宽度逐渐增加。     

燃料抛散中液体颗粒尺寸的研究

利用激光散射仪和纹影仪观测了水的抛撒首次破碎和二次破碎中的液体颗粒尺寸,并对水的抛撤二次破碎中的液体颗粒尺寸进行了数值模拟计算。实验观测表明：水的抛撒二次破碎中,在固定位置测量到的云雾区液体颗粒Sauter平均直径随测量时间的增加呈现出减小的趋势;而云雾区的宽度随着抛散中心和距离增大而呈现出增加的趋势;云雾区前缘的液体颗粒Sauter平均直径则随着与抛撒中心的距离增大而呈现出先逐渐增大然后迅速减小的趋势,这与数值模拟计算结果基本一致;水的抛散首次破碎过程中,液体颗粒尺寸达到厘米数量级。