气态悬浮焙烧炉旋风分离器的改进及其效果

山西铝厂３＾＃气态悬浮烧炉ＰＯ１预热旋风分离器，由于其分离效率差，对生产造成了诜乐利影响。长期以来，一直没有较为妥善的解决办法。本文从ＰＯ１预热旋风分离器的结构及理论上进行了分析，进行了改进处理。根据山西铝厂科研所每月测定的数据进行了对比分析，改进处理后ＰＯ１的分离效率明显提高，同时了取得了显著的经济效益和环境效益。     

旋转涡旋管分离器分离效率数值分析

对一种具有可旋转叶片的新型旋转涡旋管分离器性能进行数值模拟,分析该涡旋管分离器颗粒大小、叶片数、出口压力、叶片转速4个参数对分离器分离效率的影响。通过正交试验设计方法和ANSYS Fluent软件进行数值计算,仿真结果研究表明,涡旋管分离器设计参数对分离效率影响从大到小依次为颗粒大小、叶片数、出口压力、叶片转速。该旋转涡旋管分离器可以有效分离固体颗粒和气体,分离效率可高达98%以上,研究结果为涡旋管分离器优化设计奠定基础。     

磁流变阻尼器的多目标优化设计与实验研究

针对现有磁流变阻尼器功耗大、输出阻尼力低的问题,以磁流变阻尼器的低功耗化及轻量化为优化目标,建立磁流变阻尼器结构参数与优化目标之间的关系模型;采用多目标遗传算法对其结构参数进行优化,得出最优解;对优化后的磁流变阻尼器进行试验研究,验证所选参数的合理性。研究结果表明：优化后磁流变阻尼器的平均功耗降低了46%、最大阻尼力增加了30%;磁流变阻尼器的功耗与阻尼力之间存在相互平衡关系,为磁流变阻尼器的参数设计提供了理论和实验依据。     

往复泵作用下结构参数对旋流器流场特性影响

流量脉动条件下，对不同长度稳涡罩气液分离器的流场特性进行数值模拟和试验研究。研究结果显示：稳涡罩柱段长度为39 mm的旋流器分离性能最佳，分离效率达到95%，随着稳涡罩柱段长度的增加，分离效率逐渐降低；无罩时分离效率最差，且流场极不稳定，分离效率随时间而波动变化。运用高速摄像技术和室内试验系统进行试验研究，使用高速摄像机对旋流场中的气核形态进行可视化观测，并应用室内试验系统测得不同柱段长度稳涡罩的分离效率，试验效率略低于模拟效率，误差在可接受范围内；应用Origin软件对柱段长度与其所对应的分离效率进行拟合，得到其关系表达式，相关系数R2高达0.99，并且应用旋流强度S对分离器内部流动形态进行数学描述，得到稳涡罩柱段长度与旋流强度的关系。     

永磁无刷直流电机的多目标优化研究

CVVL电机是一种用于提升发动机性能、降低汽车耗油量的一款永磁无刷直流电机,以其为研究对象,以提高转子输出转矩、电机效率、降低转矩脉动和定子槽满率为优化目标,以永磁体厚度、转子外径、定子内径、定子槽身宽和定子槽身高5个对优化目标影响最大的结构参数为优化变量,利用仿真软件ANSYS平台对永磁无刷直流电机结构作多目标优化,得到最优解集,最后通过仿真和试验验证优化方法的可行性,结果表明优化后的电机性能全面提升,满足优化目标,本文的多目标优化方法可为永磁无刷直流电机的结构优化提供参考。     

基于遗传算法的多级主压阀动态特性优化

多级主调压阀作为自动变速器液压控制系统的关键元件,其动态特性直接影响系统的快速性、稳定性和控制精度。在对阀进行结构参数优化时,先凭借经验对参数逐个调整再通过试验验证的方法,效率低且不能保证阀的性能最优。根据多级主压阀工作原理建立了多级主压阀数学模型;搭建多级主压阀Simulink仿真模型,通过分析多级主调压阀各结构参数对阀入口压力动态响应特性的影响,选取弹簧刚度、弹簧预压缩量和阻尼孔直径作为待优化变量;利用MATLAB优化工具箱中提供的遗传算法与Simulink结合对多级主调压阀的动态性能进行优化,并搭建试验台进行试验验证。仿真和试验结果表明：优化后多级主调压阀静态特性良好,负载流量突增时主压压力降低现象得到了改善,响应时间短,动态性能好。     

合金熔体在多通道分离器中高频电磁分离的试验研究

对Al-18%Si合金熔体存在垂直和水平多通道分离器中高频电磁分离进行了试验研究。试验结果表明,采用多通道分离器可以解决高频电磁净化中去除效率与熔体处理量之间的制约问题。电源功率与磁场作用时间的优化匹配是获得高分离效率的一个重要控制参数。     

锁止回路控制流道的流固耦合分析与优化

为了提高重型液力自动变速器锁止回路控制流道的结构合理性,使用ANSYS软件对锁止回路控制流道进行流固耦合分析,研究不同阀口开度L_s和结构参数h时压降和最大Von-mises应力的变化情况。其次,基于CCD-RSM试验建立完全二阶响应面模型,通过诊断图评估回归模型的拟合优度,分析阀口开度和结构参数的交互作用。最后,使用响应面法对目标参数进行优化。结果表明,优化后的锁止回路控制流道进出口压降减小了31.37%,最大Von-mises应力和最大变形量分别减小了31.20%和57.55%,为提升锁止阀的工作性能和使用寿命提供了有力的依据。     

基于刀具寿命等级的铣削加工参数自适应调整优化方法

为了解决铣削加工过程中传统优化参数无法随着刀具寿命的变化动态调整，导致刀具性能无法充分利用的问题，对铣削参数自适应优化方法进行研究，提出一种基于优化灰狼算法的铣削参数动态多目标优化方法。通过BP神经网络构建铣削过程中铣削参数与优化目标之间的非线性映射关系；提出刀具寿命等级的概念，通过粒子群优化灰狼算法进行寿命等级内铣削参数自适应优化。试验结果表明：该方法能够在整个刀具寿命周期内根据刀具的寿命衰变程度提供时段内最优的铣削参数方案，在提高刀具使用价值的同时降低碳排放量。     

超声滚挤压轴承套圈的表层性能预测模型建立及工艺参数优化

采用超声滚挤压技术对轴承套圈进行表面强化,为了提高其表层性能,实现对工艺参数的优化控制,以轴承套圈材料42CrMo钢为研究对象,通过超声滚挤压正交试验,建立了轴承套圈表层性能与加工参数(主轴转速、进给速度、振幅和静压力)之间的径向基(RBF)神经网络预测模型,并采用方差分析法和田口算法分析了工艺参数对表层性能(表面粗糙度、残余应力和硬度)影响的显著性,获取了表层性能的3组最优工艺参数组合,并利用试验和预测模型对最优参数组合进行了验证。结果表明:最优参数组合比正交试验结果中的最大残余压应力和硬度分别增加了0.59%和4.09%,比正交试验结果中的最小表面粗糙度减小了12.9%。     

实现微通道流量均匀分配的集流器优化研究

集流器结构设计效率低下是导致微通道散热器流量分配不当的关键因素。为实现多通道散热器中均匀流动,采用ANSYS-Fluent数值模拟传统与优化集流器下微通道中的流动性能,利用气液两相流模型分析微通道中质量流量分布情况,对比2种集流器的微通道散热器在不同流动状态下的适用状况。结果表明：传统集流器沿壁面边界层的生长以及高低速分布是导致流量分配不均的主要原因;在入口流速0.5 m/s时,传统集流器中各支管质量流量偏差达到32.2%,而优化集流器仅为8.9%,各支管流量均匀性提高72.36%;优化集流器下的散热器中压能利用效率高,高压区域面积大,末端压力处于140~260 Pa的中压区域;在层流和湍流2种流动状态下,优化型散热器中各支管间流量差异能控制在±15%以内,而传统结构在±40%左右,优化结构具有更强适用性。     

旋挖钻机主卷扬势能回收系统仿真与研究

针对旋挖钻机主卷扬下放势能难以有效回收与再利用的问题,提出一种主卷扬下放势能回收与利用系统。以某中型旋挖钻机为研究对象,利用AMESim构建了节能系统仿真模型,探究蓄能器的初始工作压力、预充气压力、有效容积等关键参数对系统能量回收效率的影响机制。最后搭建试验样机,通过试验验证了仿真模型和理论分析的正确性。研究结果表明所提出的主卷扬下放势能回收与利用系统重力势能回收效率可达45.53%,节能效果显著。     

新型直通式平板节流阀压降分析及冲蚀模拟北大核心

在控压钻井过程中,常规钻井节流阀压降梯度大,冲蚀较强,在开关度控制精度为3%~5%时误差大,达不到精细控压工艺要求。针对上述问题,利用CAD和流体仿真软件建立油田常用PFF系列直通式平板节流阀的力学模型,对其在不同开度下的阀芯压降变化进行分析,仿真结果和现场实际记录结果相符。在基于分流减压的优化方案后,对阀板结构进行改进,新型节流阀阀孔设计为盾牌形。优化结果表明:新型直通式平板节流阀在现场常用的开度区间(20%~40%)内压降呈线性变化趋势,相关性可达88%以上。此优化方案大大延长了节流阀的工作寿命。     

混合流动式磁流变阀的结构设计及性能分析

针对目前磁流变阀结构形式单一且体积大的不足,设计了一种结构紧凑的混合流动式磁流变阀,该磁流变阀阻尼间隙液流通道由轴向圆环流动和径向圆盘流动共同组成。介绍了混合流动式磁流变阀结构及工作原理,并建立了其压降数学模型;利用ANSYS有限元仿真分析软件对混合流动式磁流变阀的静态磁场进行了仿真分析。结果表明:该磁流变阀磁场利用率高,同时能够获得足够大的压差,并且可调范围大。     

多级调压型磁流变阀结构优化设计

根据磁流变液在磁场作用下的可控可逆特性,在传统磁流变阀阀芯上缠绕三组励磁线圈,与阀体一起组成4个可变阻尼间隙,形成一种外侧圆环阻尼间隙多级调压型磁流变阀。采用ANSYS有限元仿真软件对多级调压型磁流变阀进行了磁场仿真,得出了磁力线分布和磁感应强度大小。基于仿真后处理数据对磁流变阀进行了结构优化,得出了该磁流变阀的最佳结构参数,并对结构优化前后阻尼间隙处的磁感应强度以及进出口阀压差进行了对比分析。相关优化设计方法和思路对磁流变阀设计具有一定的理论指导意义。     

混凝土泵摆动系统压力损失研究与优化

摆动系统是泵送机械的核心单元，其性能的好坏直接影响混凝土泵送机械的性能。针对摆动系统摆不动、摆动慢等问题，分析摆动系统的工作原理，建立蓄能器充放油与摆动压损数学模型，分析摆动压损的影响因素。基于AMESim平台建立摆动系统的仿真模型，讨论摆阀阀块结构、蓄能器参数对摆动性能的影响规律，优化摆阀阀块结构，使摆缸换向时间由198 ms缩短到166 ms，最终通过实验验证了优化方案的可行性。     

新型研球机固定板压盘的结构设计与优化

为了满足新型研球机变径沟槽研球板均匀加压的需要,设计一种偏心加压固定板压盘。通过分析固定板压盘的功能需求,采用联想类比法,提出固定板压盘的结构设计方案;运用数值仿真技术,建立固定板压盘的有限元模型,分析压盘的静态与模态特性,获得压盘的变形图、应力云图和固有频率与振型,验证了压盘结构设计的可行性。针对固定板压盘的偏心距大小和进球缺口到压盘中心的距离大小,以结构变形和应力最小为优化目标,通过参数化建模,基于响应面法对压盘进行了参数优化,获得压盘的最优结构参数。分析结果显示：优化后的固定板压盘,加载后最大变形减小,压力分布更加均匀。通过结构方案的创新和采用现代设计方法,实现了新型结构件的设计要求。     

基于遗传算法的发动机冷却液泵优化及数值模拟研究

针对某型号发动机冷却液泵建立扬程最大、效率最高、汽蚀余量最小的多目标优化数学模型。以扬程曲线无驼峰及叶轮参数为约束条件,利用多目标遗传算法对目标模型进行优化求解,获得全局最优解。运用Fluent仿真软件对优化前后冷却液泵内部流场进行数值模拟,结果表明:优化后叶轮内部压力分布更均匀,叶片间回流现象明显减少,能量损失降低;在额定工况下,优化后冷却液泵扬程提高0.86 m、效率提升6.6%、汽蚀余量降低0.09 m。仿真结果验证了该方法对发动机冷却液泵优化较有效,为冷却液泵的结构优化提供参考。     

基于CFD-DEM仿真的喷丸工艺参数优选

目的综合考虑喷丸过程的能量效率,以最少喷打时间和最小比能为目标进行喷丸工艺参数优选。方法通过分析弹丸群以单对称单元模型喷打的弹痕排布方式,以及满足一定覆盖率时平均每个弹丸形成的弹坑面积,得到随机喷打时的材料去除体积,进而得到能量利用效率。以喷丸入口压强、弹丸直径和弹丸流量三个工艺参数为变量,以一定覆盖率下的最小喷丸时间和最大能量利用率为目标,建立喷丸工艺参数优化模型。通过建立CFD-DEM气固两相耦合的喷丸仿真模型,进行仿真实验,得到出口弹丸速度与工艺参数的关系,进而得到每组实验的喷丸时间和能量利用率。结果通过16组仿真实验,得到第4组工艺参数为最优喷丸工艺参数组合,即入口压强为0.5 MPa,弹丸直径为1.0 mm,弹丸流量为0.6 kg/s。结论CFD-DEM仿真模型能够得到出口弹丸速度与其他工艺参数的关系,喷丸工艺参数优化模型能够兼顾效率和能量利用率,并筛选出最优工艺参数组合,为喷丸工艺参数决策提供指导。     

板坯连铸结晶器内钢液流动数值模拟

利用商业软件PHOENICS建立一个三维有限差分模型,对板坯连铸结晶器内钢液流动进行了数值模拟.重点研究了浸入式水口结构尺寸和工艺参数对连铸结晶器内液面紊动能和窄面冲击压力分布的影响.计算结果与水模实验结果吻合较好.