烟气余热回收换热器积灰抑制技术研究及参数优化

为了探讨能够减轻积灰的烟气余热回收换热器结构布置,提出了在换热管后加附属圆柱的方式,对6排管顺排布置换热器的流动传热及积灰特性进行了数值研究;其次,采用正交试验法分析了附属圆柱的各因素组合方式对换热器积灰及流动换热性能的影响,获得了影响积灰及换热性能的主次要因素;最终得出能够有效降低颗粒沉积率的较优组合结构参数。结果表明:对于沉积率指标,附属圆柱直径是最敏感的因素,附属圆柱与换热管间距次之,附属圆柱安装角影响最小,而影响换热性能的最敏感因素为附属圆柱安装角;综合考虑颗粒沉积率与换热性能,选择的最优方案是附属圆柱直径为6mm、圆柱与换热管间距为4mm、附属圆柱安装角为40°;将颗粒沉积率作为优化目标,按照正交设计的最优组合管束与光管管束相比,其颗粒沉积率降低约55.1%,能够实现工业烟气余热的高效回收利用。     

基于黄河水泥沙分离的水力旋流器的溢流性能研究

从理论出发,通过影响溢流固相浓度的两大因素底流固相浓度和分流比所进行的对比实验,定性地总结出了溢流固相浓度的变化规律,以便提高黄河水泥沙分离过程中水力旋流器的溢流性能.实验分析表明,在黄河水泥沙分离过程中,寻求最优的底流口直径是提高水力旋流器性能最有效的途径.     

溢流口结构对水力旋流器性能影响的模拟分析

以工业用428 mm水力旋流器为研究对象,采用计算流体力学(CFD)技术对旋流器内流场和颗粒分级效率进行了数值模拟研究,对所建立的模型进行了验证,并在数值模拟的结果上分析了溢流口结构,包括溢流口直径、插入深度和溢流口的壁厚对水力旋流器性能的影响。重点考察了溢流口结构变化对旋流器内空气柱、压力降、分流比和分级效率的影响。模拟结果表明,溢流口结构变化对水力旋流器的性能会产生重大影响,计算所得最佳溢流口尺寸为:直径180 mm,插入深度168 mm,壁厚2 mm。     

冷凝式燃气热水器级间连接段流场分析

通过对冷凝式燃气热水器内部烟气流场的分析,提出了用收缩烟道连接冷凝式燃气热水器的两级换热器,并在冷凝段下方布置带孔斜板收集冷凝水的新型结构,用数值模拟方法对级间连接段的流场进行了研究。研究发现,收缩段的结构对冷凝式燃气热水器的性能有重要影响,其斜板的倾角和板上孔的分布以及换热管的排列存在着最佳结构,采用该结构的收缩段,可以使烟气以较高的速度均匀地流过冷凝换热管,从而有效地提高其换热效率。     

三锥角水介旋流器结构参数对分选效果的影响

为了确定三锥角水介旋流器结构参数对分选效果的影响,采用Design-Expert 8.06软件对三锥角水介旋流器粗煤泥分选进行实验方案设计和优化。给出了精煤灰分及产率与实验影响因素之间的定量关系模型以及等高线图和三维关系图。结果表明:精煤灰分与产率随结构参数变化的规律一致,精煤灰分和产率随锥体角度及溢流管直径的增加呈上升趋势,随着筒体高度的增大呈先减小后增加的趋势。单因素结构参数对精煤灰分和产率影响的强弱顺序为:锥体角度溢流管直径筒体高度;各参数交互作用对精煤灰分影响的强弱顺序为筒体高度与溢流管直径锥体角度与溢流管直径锥体角度与筒体高度;对精煤产率影响的强弱顺序为溢流管直径与筒体高度锥体角度与溢流管直径锥体角度与筒体高度。Design-Expert 8.06软件预测的最佳参数组合对应的预测值与验证实验结果非常接近,证明了该软件的可靠性。     

水力旋流器主要参数对分离精度的影响

研究影响水力旋流器分离精度的诸多因素,是提高分离效率的重要途径之一。采用四因素三水平完全正交实验法,分析底流口直径ds、溢流口直径do、溢流管插入深度ho、给料压力p及它们相互间的一阶交互作用对水力旋流器分离精度的影响。结果表明:当ds为10 mm,do为19 mm,ho为50 mm,p为0.07 MPa时是分离精度最优的组合方案。     

GFRP管以及LRSFRP管约束高强混凝土圆柱的轴压性能

进行了18根GFRP约束高强混凝土圆柱和2根LRSFRP约束高强混凝土圆柱的轴压试验,研究了FRP管材料、直径和壁厚等参数对FRP约束高强混凝土圆柱轴压性能的影响。结果表明,GFRP管约束高强混凝土圆柱的轴压性能存在尺寸效应。即环向约束应力大小相同时,GFRP管约束高强混凝土圆柱的极限承载力和极限应变随着试件尺寸的增大而减小。随着GFRP管壁厚的增大,GFRP管约束高强混凝土圆柱的极限压应力和极限压应变相应提高。LRSFRP管约束高强混凝土圆柱的延性较GFRP管约束高强混凝土圆柱好。最后,研究了现有FRP管约束混凝土的本构模型对GFRP管和LRSFRP管约束高强混凝土圆柱的适用性。研究发现Teng等人的模型对GFRP约束高强混凝土圆柱的适用性较好。而现有主要FRP管约束混凝土的本构模型对LRSFRP管约束高强混凝土圆柱的适用性较差。     

空化喷嘴内部流场的数值模拟

根据喷嘴的结构特点,建立了角形空化喷嘴和风琴管形空化喷嘴的三维结构模型和数值模型,选用RNGk-ε湍流模型,采用SIMPEC算法进行数值计算。结果表明,在空化喷嘴的圆柱段存在速度最大值,射流进入圆柱段后产生明显的负压,与周围介质发生强烈的空化作用,有利于空化气泡的产生。在特定参数下(圆柱段直径d=1mm、圆柱段长度S=3mm、扩散段长度L=8mm、出口扩散角=30°),角形喷嘴的空化效果优于风琴管形喷嘴。     

污泥於砂分离器的分离效能及影响因素

为了消除污水处理厂淤砂对污水处理系统的影响,开发了一种污泥淤砂分离器,并以重庆某污水厂污泥为研究对象进行了现场中试研究.试验结果表明:分离器的排口比K(底流口直径与溢流口直径之比)是影响分离效果最重要的结构参数;提高分离器的工作压力P,可以提高淤砂分离效果和分离器的处理能力.用锥角为20°、溢流口直径Φ22 mm、底流口直径Φ13 mn的污泥淤砂分离器、在工作压力为0.15～0.20 MPa的情况下对污泥进行了淤砂分离,分离产生的溢流污泥ρVSS/ρTSS(挥发性悬浮固体浓度与总悬浮固体浓度之比)为底流污泥的3倍、底流污泥ρISS/ρTSS(无机悬浮固体浓度与总悬浮固体浓度之比)为溢流污泥的1.5倍,污泥淤砂分离器实现了污泥淤砂的分离和富集.     

圆柱浮子垂荡运动性能的CFD模拟与流场分析

对波浪能装置中的圆柱形浮子采用计算流体力学(CFD)方法进行时域模拟,通过浮子运动幅值与国外权威数据的对比,验证了CFD方法的准确性.利用该方法研究了浮子吃水、直径和底部形状与浮子运动性能的关系,并从流场的角度分析了底部形状对浮子的能量吸收与耗散的影响.结果表明:直径相同的圆柱,吃水较大圆柱垂荡运动幅值较大;吃水相同的圆柱,直径较小的圆柱运动幅值较大;对于相同尺度的圆柱,半球形底的圆柱比平底圆柱垂荡性能好,俘获宽度比也较高.     

近壁圆柱绕流积沙线的形成机理研究

应用粒子图像测速(PIV)系统进行近壁圆柱绕流实验,探讨壁面积沙现象的机理.分别在两个动量损失厚度雷诺数1 092和796下,对两个不同直径的圆柱,取间隙比(圆柱与壁面间的距离与圆柱直径之比)0到1.5中的12个值进行实验,总结了不同情况下积沙线的形成特点.研究结果表明:积沙线形成的可能原因是由于圆柱对平板壁面边界层的影响,使得边界层流动在圆柱下游一到两倍圆柱直径的平板壁面处发生壁面分离,在分离区域流体速度减小,并且产生附着涡,流体运动挟带到此处的粒子速度减小,发生沉积而形成.     

旋流分离器油水分离机理的数值分析

采用计算流体动力学(CFD)的数值方法研究旋流分离器内的速度场分布,空气柱的产生、发展过程以及油滴粒子的运动轨道,探讨油水旋流分离器的分离机理.模拟结果表明:油水旋流分离器内的流场是三维非对称分布的;空气柱的产生和发展是负压和对流传输共同作用的结果;油滴粒子在径向力、轴向力以及周围湍流脉动流场的共同作用下作随机运动,部分粒子由溢流管排出而得到分离;通过计算溢流管排出的油滴粒子数与进入旋流分离器的油滴粒子总数之比可得到油水旋流分离器的分离效率.模拟结果为进一步研究旋流器特性参数对分离效率的影响和旋流器的结构优化提供了参考.     

旋流器内空气柱形成及其影响因素的数值模拟

利用CFD方法,基于RSM雷诺应力模型和VOF多相流模型对旋流器内空气柱进行数值模拟,结果显示在t≈07s,空气柱基本成型,且最终结果与PIV测试结果一致.旋流器内空气柱的空气是从沉砂口吸入并从溢流口排出.在沉砂管上端,空气柱发生大幅度的径向偏摆;空气柱进入溢流管后,产生“喉结”状突起.空气柱确实消耗了一部分不必要的能量,但并不对流场造成明显的额外扰动.给矿速度的变化对空气柱的直径几乎没有影响,而旋流器结构参数的变化,如沉砂口直径、溢流口直径、锥角等,对空气柱直径影响较大.     

渐变截面型入料口夹角对旋流器流场及压降的影响

利用RSM雷诺应力模型和VOF多相流模型,通过数值试验方法考察了渐变截面型入料口夹角对Φ50 mm水力旋流器流场及压降的影响.结果表明,增大入料口夹角,切向速度增加,致使分离效率提高;与此同时,轴向速度和溢流管底端的最大径向速度也随之相应增加,导致沉砂分流比略有降低、短路流量增加,但对湍流结构影响不明显;空气柱直径同样随着夹角的增加而增大,从而有效分选空间减小.旋流器内部的压力损失主要包括主分离区域的损失和入料口区域的损失;增大入料口夹角,总压降增加,导流能力增强,当夹角为20°时,导流性能最优,但能量利用率降低.     

航空发动机旋涡组合泵设计

针对航空单级增压泵在发动机低转速下供油压力不足的问题,给出了一种采用径向串联方式的两级旋涡组合泵设计方法.该方法首先使用经验系数法对旋涡组合泵进行初步结构参数设计.其次通过计算机数值模拟方法反复迭代优化出旋涡组合泵的最终结构参数.最后采用二次多项式拟合对两级旋涡组合泵的流量-扬程性能进行了预测.仿真结果表明:所设计的两级旋涡组合泵满足设计要求,达到了预期设计指标.     

射流管伺服阀前置级建模及参数匹配研究

为研究射流管伺服阀前置级结构参数对前置级性能的影响,建立了伺服阀前置级数值模型,并利用PIV技术对前置级流场测量,验证了数值模拟模型的正确性.运用数值手段,分析了前置级主要参数喷嘴孔直径、接收孔直径及喷嘴至接收器距离对恢复压差及其稳定性的影响,获得了三种不同伺服阀流量下前置级最佳结构参数匹配范围.结果表明:喷嘴孔直径为0.22～0.28 mm时,接收孔直径与喷嘴孔直径之比的最佳取值区间为1.1～1.2,喷嘴至接收器距离与喷嘴孔直径之比的最佳取值区间为0.6～0.8.前置级结构参数对接收孔压差稳定性具有直接影响,参数不匹配导致接收器劈尖对不稳定射流边界层的剪切是造成接收孔压差振荡的重要原因.      

不同雷诺数下圆柱结构涡激振动的数值模拟

圆柱结构在单相流作用下的振动响应特性研究对于圆柱管流致振动的控制有重要的工程意义.本文基于SST k-ω湍流模型对直圆柱管和弯圆柱管进行数值模拟分析,并以0.46～2.5 m/s的水流流速,对质量比为3.94的直圆柱管和弯圆柱管结构开展研究,测试2种圆柱管结构在不同来流速度下的横流向、顺流向振动响应,对比2种圆柱管结构...     

咬合管幕结构的抗弯性能及影响参数分析

依托咬合管幕结构的抗弯性能试验,利用ABAQUS有限元软件建立了咬合管幕结构模型,在对模型的准确性进行验证的基础上,对咬合管幕结构在集中荷载作用下的抗弯性能进行分析.选取咬合距离、钢管直径、钢管壁厚及钢筋直径进行研究,得到不同参数组合下结构的抗弯承载力水平.结果表明：加载过程中,钢管与核心混凝土中存在明显的应力重分布,咬合管幕结构具有良好的抗弯性能,钢管直径是影响咬合管幕结构抗弯性能的主要因素,当钢管直径增加45.7%时,结构抗弯承载力最大可提高294.3%.     

铝土矿选择性磨矿中磨矿介质的研究

研究了球形、短圆柱形和短圆柱 球形3种磨矿介质对铝土矿选择性磨矿的作用.研究结果表明:大直径球形介质对粗粒级铝土矿的冲击力较大,容易造成过粉碎,小直径球形介质的擦洗作用能提高粗粒级铝土矿的铝硅比;短圆柱介质对铝土矿磨矿具有较好的选择性,但对铝硅比的提高幅度较小,磨矿速率较低;短圆柱 球形介质具有球形介质和短圆柱介质的优点,既具有较高的磨矿速率,又能较大幅度地提高粗粒级的铝硅比,适合铝土矿选择性磨矿的要求.对于短圆柱 球形介质,介质配比对铝土矿选择性磨矿的磨矿效果有明显的影响.     

基于模糊数学的STS管幕结构的连接参数优化

依托STS管幕结构纵向抗弯性能试验，建立了STS管幕构件纵向抗弯性能有限元分析模型并验证了模型的可行性.采用正交试验研究了钢管壁厚、钢管直径、螺栓直径、钢管间距、翼缘板厚度对构件纵向抗弯承载力、跨中位移和经济性指标的影响，结合模糊数学理论优化了连接参数.结果表明:对构件达到屈服荷载时跨中位移影响最大的参数为钢管直径，对构件纵向抗弯承载力和每延米构件材料平均价格影响最大的参数为钢管壁厚.为兼顾安全性和经济性，连接参数比值应为钢管直径∶钢管壁厚∶螺栓直径∶钢管间距∶翼缘板厚度 =1∶ 0.03∶0.05∶1.15∶0.02.