大长细比导弹气动弹性数值计算研究

采用一体化求解非定常N-S方程、结构变形方程及角运动方程的方法,研究结构参数和质量偏心对导弹的弹性运动和角运动的影响.算例结果表明:使用动网格技术和非定常N-S方程求解器能够实现气动、结构和角运动方程的一体化求解;在高马赫数下,结构变形不大时,结构振动变形所引起的非定常气动力较小,对导弹的角运动影响不大;存在质量偏心的导弹,当转速等于角运动的振动频率时,会发生共振现象.     

深凹露天矿坑溜槽回填工艺关键技术

以抚顺西露天为例研究了深凹露天矿坑溜槽回填工艺关键技术.根据物料在溜槽中的运动规律和影响因素,应用理论计算、实验室模拟手段确定了大高差溜槽的倾角、断面形状等参数;根据前苏联罗依尼什维里和福列依什曼的经验公式和数值模拟结果,建立了石块在溜槽中跃起的计算模型,确定了物料在溜槽中的运动速度和石块的飞跃距离、飞跃高度,设计了防护墙;通过数值模拟分析了溜槽内粉尘运移扩散规律,确定了溜槽运输露天矿剥离物过程中产生的粉尘粒径在100μm以下,在此基础上提出了溜槽工艺防尘措施.     

大型格子式球磨机物料动力学分析

由于进口大型球磨机资料的缺失,工程上对该型号球磨机的最佳填充率和最佳球磨转速缺乏足够的认识,以至于球磨机故障频发。为了研究球磨机转速与填充率对滚筒作用力的变化规律,并延长球磨机寿命和提高球磨效率,以球磨机滚筒内物料的运动为基础对球磨机受物料作用力进行分析,通过分析不同的填充率、不同的转速下物料对滚筒的作用载荷和分布,推导出脱离角和下落角的关系及其与滚筒受力面积的关系,并计算了不同转速、不同填充率下物料对滚筒内壁的摩擦力的分布情况。分别建立了不同转速下的下落角和脱离角模型、受载荷面积模型和滚筒受摩擦力模型。最后针对选矿厂大型格子式球磨机进行分析,并结合实际工况对各模型进行仿真分析。     

应用改进粒子水平集法对液滴碰撞的数值研究

为了准确捕捉自由面运动,求解液滴的碰撞过程,针对传统粒子水平集法不适用于待修正网格包含在虚拟粒子内部的情况,在充分分析以上问题的基础上提出一种新的局部距离函数定义方式.经测试问题验证,改进方法可降低由于粒子沿非界面法线方向运动对界面修正的干扰,显著提高界面捕捉精度及守恒性.应用改进粒子水平集法对二维液体碰撞过程进行数值模拟,计算结果显示:相对速度是正碰过程是否发生分离的决定因素,空气中两个直径为3mm的正碰水滴的临界韦伯数为13.79;偏心程度和相对速度共同影响偏心碰撞的液滴形态;给定相对速度时存在两个临界偏心程度,偏心程度介于临界值之间时碰撞后不发生分离.     

垃圾旋转布料机布料规律研究

旋转布料机的结构设计合理与否直接影响垃圾分散效果及燃烧效率.通过建立旋转布料机运动模型及其布料方程,对影响旋转布料机的作业区间的各种因素进行了分析和研究.研究发现,与溜槽转速和摩擦因数相比,溜槽长度和倾斜角度对旋转布料机的作业区间影响更大;旋转布料机的作业区间随着溜槽长度和转速的增大而增大,随着倾斜角度和摩擦系数的增大而减小.最后,结合实际工况为某型号旋转布料机提供几组合理的设计参数.     

COREX竖炉布料规律的数学模型

通过建立布料过程的数学模型研究了COREX竖炉的布料规律,改进了空区料流轨迹模型使其可以考虑溜槽内料流厚度和宽度分布及炉料粒度的影响,并用多条线段联合描述料面形状.研究表明:炉料在溜槽末端出口处的料层厚度和炉料的粒度分布决定了炉料在空区的料流轨迹;炉料离开溜槽末端速度与溜槽倾角成反比关系,与溜槽转速成正比关系;炉料在炉喉的落点位置离炉喉中心距离与溜槽倾角、溜槽转速成正比关系.利用该模型可计算出不同布料模式和布置不同炉料时料堆长大过程和形成的料面形状.     

双质体自同步振动输送机的物料运动分析

通过分析基于物料滑移理论的自同步振动输送机物料运动过程,在分段建立并求解输送机和物料的动力学微分方程的基础上,得出输送机和物料的稳态响应,数值分析输送机的工作频率、物料质量、摩擦系数和振动方向角对物料稳态运动时的速度和位移的影响,并进行数值仿真验证.结果表明:物料在水平方向的单向滑动加速度与输送机加速度呈线性关系.物料质量的变化对物料运动没有影响.随着输送机工作频率减小,物料的正向和反向滑动速度都增大,但反向滑动位移也增大;随着摩擦系数增大,物料的平均速度、滑动位移和反向滑动时间都增大;物料的平均速度、滑动位移以及正向滑动时间都随振动方向角的增大而增大.     

回转窑截面物料运动及力链结构的数值试验

采用离散单元法从颗粒尺度建立回转窑内物料的运动模型,以球形沙粒为例,通过数值计算,研究回转窑截面上物料的运动模式和力链结构。以Froude数、物料填充角、窑壁摩擦因数为变量,模拟物料的滑移、塌落、滚落、泻落、抛落和离心6种运动模式,模拟结果与实验观测结果相符。研究结果表明:回转窑内物料力链由表层弱力链区域(约占料层厚度10%)和底层强力链区域组成;滑移、塌落、滚落和泻落4种模式中,底层强力链结构稳定,颗粒之间相对静止,表层弱力链断裂和重组频繁,具体运动模式由窑转速和表层力链断裂重组的速度决定;实际转速中,泻落模式的物料颗粒碰撞最强烈。     

刮膜式分子蒸馏停留时间分布的CFD模拟研究

采用CFD模拟软件FLUENT6.2对刮膜式分子蒸馏设备内部物料的停留时间分布进行了模拟研究,通过对设备内部蒸发器建立三维模型,考察了进料速度、转子转速和物料黏度三个因素对停留时间分布的影响.通过单因素分析发现,进料速度的增大会加剧沟流现象,处理高黏度的物料会导致滞留区的产生,而转子转速则对停留时间分布没有明显的影响.此外,通过设计正交试验,以停留时间分布的无因次方差σθ2作为判定指标,研究各因素对流动状态的影响作用,发现物料黏度和转子转速取较大值时,物料在蒸发器内的流动更接近全混流,流动状况和分离效果更为理想.     

颗粒粒径对回转窑内散体物料休止角的影响规律

为了研究颗粒粒径与回转窑内散体物料休止角的关系,建立回转窑物料运动实验平台。以直径为2~10 mm的玻璃珠为物料样本,测试不同粒径的物料在回转窑中的运动过程。通过数字图像处理法计算物料休止角随时间的响应过程,分析不同粒径条件下散体物料休止角的变化规律。研究结果表明:在回转窑中,无论是单一粒径物料还是多粒径组合物料,休止角的最大值、最小值、均值、极差和周期都会随着颗粒粒径的增大而增大;在多粒径组合物料中,"巴西果效应"使不同粒径的颗粒出现分离,粒径偏大的颗粒运动到物料的外围区域,使得物料休止角的最大值、最小值、均值、极差和周期都增大;在平均粒径相同的多粒径组合物料中,颗粒间的粒径差值越大,休止角的最大值、最小值、均值、极差和周期越大。     

风速条件下回转窑内物料传输的实验研究

回转窑内的物料平均停留时间(MRT)直接决定物料化学反应程度.文中采用回转窑实验台,在不同的固体废弃物料和窑内风速、回转窑转速、回转窑倾角及物性参数下进行实验,获得了物料MRT的变化规律:随着回转窑转速的提高、倾角的增大和窑内风速的增加,MRT减小;物料的物性参数中,休止角对MRT影响较大,休止角大的MRT小,而密度的影响相对较小;随风速增加,刚开始时MRT下降较快,而后风速的影响减弱,最后趋于稳定.文中还建立了风速条件下的物料传输模型,并在一定风速条件下对模型进行了验证,发现与实验数据相比其平均相对误差为7.69%.     

傅科摆的分析和计算机模拟

本文根据傅科摆运动的初始条件,导出其运动的微分方程,求得其解析解,得出其相对运动轨迹的曲线;推证得傅科摆摆锤在最大幅角位置时,相对速度为零的结论;并采用MathCAD软件对傅科摆的运动进行分析、计算和动画模拟,得到傅科摆运动的轨迹图像;同时研究纬度对傅科摆运动的影响。     

回转窑内物料传输模型的研究

回转窑内物料平均停留时间（MRT）直接决定物料化学反应程度,它是回转窑设计的重要依据之一。在回转窑实验台上对5种不同的固体废弃物料和窑内风速、回转窑转速和回转窑倾角及物性参数改变的情况下进行了实验,获得了不同工况下物料MRT的变化规律：随着回转窑转速的提高、倾角增大和窑内风速增加,MRT减小;物料的物性参数中,休止角对MRT影响较大,休止角大的MRT小,而密度的变化影响相对较小。MRT对于以上各影响因素的敏感性差别也较大：回转窑转速对MRT影响是比较敏感的,特别是转速较小时;转窑倾角对MRT的敏感性则比较均匀;窑内风速在小回转窑转速、低窑内风速时对MRT的影响较为敏感。针对回转窑内物料传输影响因数众多、非线性机理强烈的特性,建立风速条件下物料传输模型（MMCAV）,并在回转窑转速倾角和一定风速条件下对模型进行了验证。在次高倾角（α=4.56°）时,MRT随窑内风速变化的情况,其中最大相对误差为7.1％。在低窑转速和高风速情况,总的平均相对误差为2.81％。用稻壳作为输运物料,把实验数据与Perry等模型对比发现：Perry模型在c=0m/s时,Saeman模型在c=0.41m/s附近时与实验值差异较小。风速的影响范围与回转窑倾角有较大关系,倾角α=3.04°时,风速c>0.41m/s必须考虑风速对物料输运的影响;而倾角α=4.56°时,c>0.25m/s就应考虑风速的影响。     

储煤仓用螺旋溜槽结构的设计改进

针对螺旋溜槽匀速段漏料严重的现象,对螺旋溜槽的结构进行设计改进,并利用离散元EDEM软件对改进前后的物料输送情况进行仿真计算。仿真结果表明,加装挡板后,溜槽漏料情况得到改善;添加缓冲槽后物料的平均速度降低,减轻了溜槽出口处物料的碰撞破碎程度;匀速段改进后,在漏料减少的情况下,同时降低了物料的平均速度,从而减小了物料之间的相互作用力,达到了减少煤块破碎的目的。该结论对于螺旋溜槽的结构设计具有一定的理论指导意义。     

非线性摩擦力对碰摩转子-轴承系统混沌运动的影响

在考虑轴承油膜力和非线性摩擦力的基础上,构造了具有碰摩故障转子-轴承系统的动力学模型,对碰摩故障转子在运行过程中的非线性行为进行了研究,并分析了转静件间相对速度影响因数对转子分岔与混沌运动的影响·发现随着速度影响因数的增加,在亚临界转速区,拟周期和混沌运动区域增大;在超临界转速区,混沌运动区域减小,碰摩力的作用效果增大,拟周期运动逐渐演变为周期3运动·该结果为转子-轴承系统的故障诊断提供了依据和参考·     

磁力螺旋溜槽及其对细粒磁性物料的回收

在普通螺旋溜槽的槽面上附加磁场,得到磁力螺旋溜槽(MSC)。与普通螺旋溜槽相比,MSC使磁性物料能够得到更有效的回收。其选矿的原理是:当磁性矿物经过磁场时,在磁场力的作用下,磁性成分被吸引(不要吸住)到溜槽的底部从而进入二次环流,利用二次环流将磁性物料运到溜槽内部,进入精矿中。对纯的磁铁矿试验的结果表明:磁场强度、溜槽螺旋圈数和给矿浓度等因素都对磁力螺旋溜槽的性能产生影响;尤其是磁场能够有效地减少尾矿中磁性成分的含量,提高磁性成分的回收率,增大磁性铁的回收率,且精矿中锌的品位从5.9%降低到1.8%。     

气体稀薄效应对微机电系统(MEMS)气体轴承-转子系统不平衡响应的影响

为研究气体稀薄效应对微机电系统(MEMS)气体轴承-转子系统不平衡响应的影响,给出了MEMS气体轴承-转子系统运动方程和MEMS气体轴承的雷诺方程;利用双向隐式差分算法,给出了修正雷诺方程的详细数值求解过程;将转子运动方程与雷诺方程相结合,采用4阶龙格-库塔方法计算分析了气体稀薄效应对气体轴承-转子系统不平衡响应的影响。研究结果显示,考虑气体稀薄效应后,当质量偏心距较大时,MEMS气体轴承-转子系统的失稳轴颈转速较大,表明合适的偏心质量有助于改善系统的稳定性;在相同的质量偏心距下,考虑气体稀薄效应时气体轴承-转子系统在较低轴颈转速处出现峰值,表明此时不平衡偏心质量对气体轴承-转子系统运动的影响增大。     

不平衡磁拉力对碰摩转子-轴承系统的影响

针对转子-轴承系统当同时存在动偏心和静偏心时,不平衡磁拉力引起的系统振动问题,从气隙磁场能出发,推导了同时考虑两种气隙偏心时的不平衡磁拉力表达式,并将其表示为电磁刚度的形式.通过拉格朗日方程,建立了不平衡磁拉力作用下碰摩转子-轴承系统的非线性动力学方程,利用四阶龙格-库塔法求解系统微分方程并得到转子的分岔图和频谱瀑布图等,分析了电磁刚度、系统转速、初始间隙和静偏心对转子-轴承系统振动特性的影响.研究结果表明:电磁刚度的存在使碰摩现象和油膜涡动发生延迟,有利于系统在中低转速区域的安全稳定运行;在初始间隙和静偏心的变化过程中,系统会出现拟周期运动与倍周期运动交替出现的规律,且静偏心越大,系统振幅越大.     

基于气固耦合的排料装置内物料运动特性数值模拟

为探究9FH-40型揉丝机在不同工作转速下排料装置内气流与物料作用规律,采用气固耦合法(CFD-DEM)在额定转速内对不同转速的气流与物料作用过程进行了数值模拟研究.结果表明,风扇转动区域湍流强度最高,物料进入该区域后被加速,速度可达10m/s.随着风扇转速的提高,风扇转动区域气流速度及物料所受耦合力不断增加,同时波动性加强.风扇径向边缘气流速度可达40m/s.物料入口区域耦合力受风扇转速影响较小,基本维持在2.5×10~(-4)N.物料出口区域耦合力大小的波动性则受风扇转速影响较大,不同转速下该区域耦合力大小分布在同一范围.针对分析结果,对排料装置结构改进提出了意见.     

皮带输送机下料溜槽的改进

简要介绍了旨在提高下料溜槽使用寿命、减轻输送物料对下料溜槽冲击而对皮带输送机下料溜槽进行的改进。