泡沫铝发泡过程三维数值模拟

应用计算流体力学方法模拟分析搅拌轴斜置情况下泡沫铝吹气发泡过程.在双流体模型基础上引入多重参考系法描述搅拌三维气液两相流场,考查了桨叶转速、气体流率及初始泡径对流场特性和气泡分布的影响.结果表明气体在叶片区有聚集,并且吸力面高于压力面,液面附近气泡在一定范围内分布较均匀.含气率随叶片转速和气体流率增大而增大,随气泡直径减小而增大.     

旋转热管生物反应器搅拌结构的数值模拟

针对不同搅拌结构形式的新型旋转热管生物反应器内的流动特性进行数值模拟。建立旋转热管生物反应器的数值模型,将多重参考系法(MRF)与滑移网格法(SM)相结合,选用标准k-ε湍流模型模拟计算反应器内的速度分布,并对作为搅拌结构的热管蒸发段上桨叶的倾斜角度(α)在0°、15°、30°和45°时的搅拌功率和混合时间进行计算。结果表明:在搅拌结构中,有热管蒸发段桨叶反应器的轴向形成了3个漩涡区,轴向平均流速相对较高,并且靠近自由液面附近的流速也较大。随着桨叶倾斜角度的增加,反应器液面附近速度减小,搅拌功率减小,混合时间变长。     

钢水流动与型筒振动耦合对离心铸造炉管壁厚的影响

建立了离心铸造炉管时的钢水流动与型筒振动的耦合模型,结合传递矩阵法,利用MATLAB编程对模型进行求解,得到了各个时刻型筒的振动和内部的钢水分布情况。计算结果表明,离心铸造时的钢水分布与型筒振动相互影响。钢水倒入型筒之后,整个系统的振动性能受到影响,包括振幅和共振转速等。型筒振动会使炉管壁厚产生不均现象:型筒的偏心量越大,炉管壁厚不均程度越严重;倒入的钢水量越大,炉管壁厚不均程度越严重。     

考虑搅拌筒动态质心的搅拌车抗侧翻控制研究

转弯工况下,由于搅拌筒的回转及自身转弯离心力的共同作用,搅拌车容易侧翻.本文针对此问题开展搅拌筒动态质心和搅拌车侧翻稳定性研究.首先利用EDEM软件模拟混凝土在运输过程中的运动,经过计算、拟合获得质心位置变化的数学模型,将建立的质心位置变化模型与搅拌筒各支承力的关系应用于多体动力学仿真中,分析动态质心位置变化对搅拌车侧翻稳定性的影响.然后,基于差动制动理论,提出一种融合改进粒子群优化算法的自整定PID抗侧翻控制算法,研究结果表明,考虑动态质心的影响时,搅拌车更容易侧翻;自整定PID算法迭代寻优次数较传统粒子群算法降低33.3％,能更加快速的寻找到最优的控制参数.最后,通过角阶跃工况、Fishhook工况对提出的抗侧翻控制算法有效性进行验证,结果显示,自整定PID控制算法能更有效地防止搅拌车的侧翻,提高搅拌车侧翻稳定性.     

振动搅拌参数对混凝土含气量的影响

为了探讨增加水泥混凝土含气量的新方法,对搅拌过程影响混凝土含气量的因素及其规律进行了初步研究,主要对振动搅拌装置的振幅、振动频率、搅拌线速度等参数发生变化时对混凝土含气量及其分布状况的影响规律进行了试验,发现搅拌装置的参数发生变化会对新拌混凝土的含气量产生直接影响。研究结果表明,当选用小振幅、中频、搅拌速度低于1.2m/s时,新拌混凝土的含气量普遍达到3.5%左右,且强度也普遍高于普通搅拌得到的混凝土。这说明振动搅拌不仅能够改善混凝土含气量及其分布状况,而且能提高混凝土强度;为提高混凝土耐久性提供了一种新的途径。     

混凝土搅拌车罐体及拌合物的流-固耦合数值分析

利用Pro/E建立了混凝土搅拌车罐体的简化模型,导入有限元软件ABAQUS进行数值分析,模拟搅拌时的流场和流速的空间分布以及罐体外壳及搅拌叶片的应力分布。通过CEL(耦合欧拉-拉格朗日)分析,模拟了搅拌车进料、搅拌、出料三种动态过程。研究表明,在常规运输情况下,叶片的搅拌速度能够保证混凝土的均匀性,但罐体外壳和搅拌叶片在进料及出料工作状态下容易屈服。     

航空转笼喷头转速及雾化性能试验

为了使转笼喷头的雾滴粒径与作业要求更好地契合,进一步提高雾滴的沉积特性、提升防治效率,研究了影响作业性能的关键因素,包括转笼转速和雾化性能(雾滴粒径分布).在高速风洞中建立转笼喷头转速测量系统,获取不同风速、桨叶安装角度和桨叶长度条件下的叶片式转笼喷头转速数据,进而分析各因素对转笼喷头转速的影响规律;建立电驱动转笼喷头雾滴粒径试验系统,测量了2种电动式转笼喷头CYD-1和CYD-2在不同转笼转速、喷雾流量条件下的雾滴粒径,利用SPSS软件分析转笼转速、喷雾流量和转笼直径对雾滴粒径的影响规律,并根据试验结果建立回归模型.结果表明:转笼转速随着风速增大而增大,随着桨叶角度的增大而减小,随着桨叶长度的增大而增大,且2种叶片式转笼喷头转速在100～11 000 r·min~(-1)均有分布;对转笼喷头雾滴粒径的影响由大到小为转笼转速、喷雾流量、转笼直径;得到了多元线性回归方程,比较拟合曲线与实际数据的差异,验证了转笼喷头雾滴粒径多元线性回归模型的可行性.     

钻杆纵-扭耦合振动两自由度模型的动力学分析

基于钻杆纵向和扭转振动耦合的两自由度模型,结合钻头所受纵向力和扭矩模型的简化,利用平均法讨论了主要工作参数以及外界介质参数对其周期振动振幅和频率的影响,并进行了数值仿真验证。此外还利用数值计算仿真了工作参数和介质参数对粘滑运动的影响。结果表明,转盘转速的增加会使扭转振幅增大,但是适量增大转盘转速可以有效降低钻杆粘滞时间,减弱粘滑振动现象。钻头与岩石间的摩擦系数的增大会使相对角位移增大,粘滑现象更加明显,粘滞时间变长。     

双卧轴振动搅拌对超高性能混凝土性能的影响研究

【目的】以双卧轴振动搅拌机为研究对象,分别采用仿真和试验方式对比分析振动搅拌对超高性能混凝土材料性能的影响。【方法】首先,建立双卧轴振动搅拌机三维立体模型;然后,将其导入EDEM仿真软件进行仿真分析,在保证所建模型能使物料充分混合的前提下,设计了一组非振动搅拌与振动搅拌的对比研究,利用EDEM的后处理功能,对搅拌结束的物料运动轨迹及材料的均匀度随时间的变化规律进行分析;最后,通过现场试验测试了成品混合料的力学性能。【结果】仿真结果证明：在转速相同的情况下,搅拌结束时振动搅拌方式下混合料的离散系数为0.186,非振动搅拌混合料的为0.247,振动搅拌使混合料的匀质性提高了25%。预混料与非预混料的工程试验结果表明：与非振动搅拌相比,振动搅拌后混合料的延展性提高了7.4%～16.2%,塌落度增大了3～5 mm,匀质性提高了21%。【结论】整体而言,对于超高性能混凝土的制备,振动搅拌效果更好。     

时变对流模式下混凝土厚壁结构内生热场分布

针对高墩混凝土箱梁墩顶块水化热温度场分布状况,考虑了风速的影响,建立了时变对流热传导模式,利用ANSYS分别对时变对流换热系数和稳定对流换热系数下混凝土箱梁墩顶块水化热温度场进行了分析,总结了时变对流模式下混凝土箱梁墩顶块水化热温度场的分布规律,并与实测值进行了对比。研究结果表明:时变对流计算模式适合计算高墩混凝土箱梁墩顶块的水化热温度场;混凝土箱梁墩顶块水化热温度分布以腹板、顶板、底板与横隔板的交合部分为球心呈层状向外逐渐减小;随着时间的延伸,水化热温度分布形状相似,相应区域内温度值降低;时变对流换热系数下水化热温度峰值出现时间约为56 h,稳定对流换热系数下水化热温度峰值出现时间约为80h;风速对各测点的水化热温度峰值及其发生的时间影响较大,增大风速可降低水化热温度峰值,缩减温度峰值出现的时间。     

汽车前悬架橡胶连接件的变形量时域响应

研究不同频率、振幅的路面激励下悬架橡胶连接件的变形量.在Bouc-Wen模型的基础上,修正并建立了橡胶连接件的动态模型,并在数学模型中添加了频率和振幅对动态模型的影响.将橡胶连接件的非线性迟滞回线动态模型引入到传统的线性振动系统中,以车身振动作为橡胶连接件的载荷激励及其变形量的时域响应.相同的路面激励振幅下,橡胶连接件的变形量振幅随着频率的增加而逐渐增大,其迟滞回线包围的面积随着频率的增加而逐渐增大,其吸收的能量也逐渐增大,对衰减高频段的振动具有积极的意义.     

数字化集成电控及与泵车协同控制的智能搅拌车系统

研制了一种混凝土搅拌车筒体转向和转速的数字化集成电控系统和触屏遥控的卸料槽液压举升,实现了整车的智能卸料及与泵车泵送的协同联合控制等功能,实现了单人同时操作搅拌车和泵车现场作业。     

剪切变稀型流体在搅拌槽中流动与混合特性数值模拟

使用计算流体力学(CFD)软件CFX对剪切变稀型流体混合特性进行了数值模拟。计算了剪切变稀型流体在不同转速下的自由液面高度及表面示踪粒子运动时间,并与实验进行了比较。搅拌槽直径D=480 mm,搅拌桨为45°两斜叶桨,无挡板,以某催化剂胶体为工作物料。自由液位高度计算方法采用VOF模型,层流状态。时间计算方法采用表面示踪粒子运动法,并比较了牛顿流体与剪切变稀型流体表面示踪粒子运动时间的差异。     

抛落式磨机内钢球离心力与转速率的关系

从理论上阐明了抛落式工作磨机内钢球离心力的大小、方向与转速率之间的变化规律.结果表明,钢球离心力随着转速率的增加而逐渐增大到其极大值(可达全部钢球重力的34%左右)后开始减小,直至为零;该离心力与垂直轴的夹角则随着转速率的增加而逐渐减小至极小值(约25°-29°)后开始增大.钢球离心力随转速率的变化规律说明了其是造成转速运转磨机振动加剧的主要因素之一.     

抛落式磨机内钢球离心力与转速率的关系

从理论上阐明了抛落式工作磨机内钢球离心力的大小、方向与转速率之间的变化规律 .结果表明 ,钢球离心力随着转速率的增加而逐渐增大到其极大值 (可达全部钢球重力的 34%左右 )后开始减小 ,直至为零 ;该离心力与垂直轴的夹角则随着转速率的增加而逐渐减小至极小值 (约 2 5° - 2 9°)后开始增大 .钢球离心力随转速率的变化规律说明了其是造成转速运转磨机振动加剧的主要因素之一     

螺带螺杆搅拌釜中高黏流体的CFD模拟计算

高黏聚合体系的搅拌混合应用广泛,是聚合物合成工业中的关键,但采用实验方法难以得到其流场.应用ANSYS CFX软件模拟计算高黏聚苯乙烯溶液体系在不同螺带螺杆组合搅拌釜中的流场特征,分别采用不同的计算流场模型进行求解,其中搅拌釜气-液两相界面采用与实际情况较为接近的自由液面,旋转区域采用滑移网格法处理,液相采用不同黏度的高分子黏性流体,计算比较了不同搅拌桨组合下的流场特征,论证了双螺带螺杆搅拌桨在高黏流体混合中的优越性,同时得到不同黏度和不同转速下搅拌釜内的液面形状、速度场和搅拌功率,为实际生产及工业优化提供了理论参考.     

最小抵抗线对台阶模型爆破效果影响研究

为揭示最小抵抗线（W）对台阶模型爆破效果的影响,利用相似准则原理加工混凝土台阶模型进行爆破试验,并采用高速摄影系统、瞬态信号测量仪以及超动态应变测试仪等对爆破效果进行监测分析,得到结果如下:爆堆质量及最大块度随着W的增大而增大;随着W的增加自由面初速度减小,模型装药中心点合速度与水平方向夹角逐渐减小,且W越大夹角减小越缓慢;自由面上的峰值应变随到爆源距离的减小而增大;随着W的增大最大振动速度会先增加后减小,爆破振动主频则呈现逐渐降低的趋势.      

结晶器流场的模拟计算与结构优化

数值模拟是有效研究大型工业设备内部流场的手段。采用多重参考系和湍流标准k-ε模型对结晶器内部流场进行描述。利用激光粒子测速仪(PIV)测量的实验室小型搅拌槽的实验数据对计算模型进行了验证,结果表明计算模型可以有效预测搅拌设备内部的流场分布。并在此基础上研究了搅拌桨安装位置及运行参数对流场的分布影响,优化了结晶器的结构与运行参数:搅拌桨安装高度1 000 mm,导流筒柱段长度2 000 mm,搅拌转速70～80 r/min。     

微型燃气轮机燃烧室内三维流动过程的数值模拟

采用RNG κ-ε湍流模型，对Capstone公司75kW微型燃气轮机燃烧室火焰筒内气流三维流动过程进行了数值模拟研究．结果表明，燃烧室火焰筒内有3个回流区，其存在将有助于燃料的连续点火和火焰的稳定．由火焰筒后部两排二次空气掺混射流孔射入火焰筒的射流深度不同，且沿流动方向第一排射流孔射流深度大于第二排．此外，火焰筒内气流轴向、径向和切向速度沿火焰筒径向的分布随着气流沿火焰筒轴向的流动逐渐趋于均匀，且其峰值位置朝向火焰筒中心轴方向移动．     

转筒干燥器内颗粒物料运动的模拟与实验研究

建立了颗粒物料在转筒干燥器内运动的数学模型,求出了颗粒的运动方程.用VB语言编制了计算程序,可以求出在转筒转速、转筒半径、转筒倾角、风力和颗粒质量变化时,物料在转筒内的滞留时间和颗粒物料在某一时刻所处的空间位置.模拟结果与实际情况相吻合.