活性炭微波加热制备装置的仿真设计

活性炭在石化、电力、化工、临床医疗、环保等多个行业中广泛应用,其市场需求量也与日俱增.研究表明,相对于传统方法,微波法制备的活性炭具有孔隙结构更发达,比表面积更大,孔隙结构分布更均匀等优势.然而,这些研究都局限于实验室层面,现有的微波加热装置普遍存在热点、热失控和加热效率低下等问题.这严重限制了微波能在活性炭工业制备中的大规模应用.针对上述问题,本文以国内大量存在的竹子为研究对象,提出了一种可用于活性炭制备的微波均匀加热装置设计方案.通过多物理场仿真计算,以原材料的受热均匀性及装置的能量馈入率为考核标准,采用参数扫描分析的方法对装置参数进行了优化,得到了S11参数为-26.81dB,温度场的变异系数为0.2834的加热装置.此外,本文还结合参数扫描过程以及不同算法的运用,验证了该仿真计算的鲁棒性和准确性.该文章的工作对当前的活性炭工业制备装置的设计具有重要指导意义.     

人工水下沙坝对中海滩浴场水动力影响

基于Delft3D软件建立了北戴河中海滩浴场海域的二维及三维潮流和波浪耦合数学模型,并用实测潮流和波浪资料进行模型验证.利用验证后的模型模拟人工水下沙坝引起的水动力环境变化.结果表明:由于工程海域附近的潮流作用较弱,因此潮流影响仅体现在沙坝周围;4座人工水下沙坝具有一定的消浪作用,并且消浪作用随入射波高的增加而增强;总体上看,人工水下沙坝的建造使浴场附近的水动力作用减弱,水动力环境朝着有助于海滩保护的方向发展.     

基于电场感应的水下无线电力传输

为了验证水下电能传输的可行性和研究影响传输效率的因素,采用电场耦合原理进行了简单的无线充电电路设计,对电场耦合式无线电能传输的系统结构和基本工作原理进行介绍,分析了其相比于磁场耦合方式的特点,以及由此带来的相应优势,通过多物理场仿真模拟极板间电场分布,设计了一种LC双边的CPT系统,采用单片机组成脉宽调制控制电路并用功率放大电路模块组成发射端和接收端。结果表明了运用电场耦合原理进行无线充电的可行性,在研究中发现极板间的传输距离是影响水下无线充电效率的一个因素,而且两个电极之间的杂散电容也会影响极板间的功率,所以由于极板间隙的存在极板间的功率损耗较大。所提出的LC双边CPT系统,不仅实现了水下无线电能传输,还保证了在一定距离和频率下传输效率的稳定。     

引信自旋式微电机旋转机架抗高过载结构设计

针对炮弹发射过程中的瞬时高过载造成弹道修正引信自旋式微电机旋转机架失效,导致引信无法正常工作的问题,结合当前弹载器件抗过载的主要方法与思路,考虑电机旋转机架的工作特点,根据旋转机架动力学模型和轴承在缓冲设计条件下的吸能原理,基于弹-炮-引信耦合有限元动力学仿真获取了旋转机架轴承的过载特性,结果表明了轴承主要承受轴向过载条件下的惯性力冲击。在此基础上,提出了在轴承处添加铜制缓冲垫片和改变外转子机架的轴肩与底螺尺寸两种抗过载设计方案,并通过弹-炮-引信耦合有限元动力学仿真分别获取了两种方案下球轴承最大应力值随时间的变化。结果表明,添加铜制缓冲垫片无法将球轴承的最大应力降低到轴承钢屈服极限以下,而通过改变外转子机架轴肩与底螺尺寸能成功将球轴承的最大应力值降低至轴承钢屈服极限以下,结合推力轴承形变量判定,该方案满足旋转机架的抗过载设计需求,保证了修正引信在炮弹发射后的正常工作。      

溶剂控制的对甲苯磺酰肼选择性偶联反应

通过对反应条件的优化,发现对甲苯磺酰肼涉及的偶联反应具有明显的溶剂效应.当对甲苯磺酰肼在溶剂N,N-二甲基甲酰胺中加热时,可以通过自身还原偶联得到对甲苯二硫醚;当溶剂为乙酸乙酯时,可以通过自身偶联得到S-对甲苯基硫代对甲苯基砜.当用环己烷作溶剂时,通过加入催化剂醋酸铜以及氧化剂二叔丁基过氧化物可以有效地减少自身偶联的产物,从而选择性地得到对甲苯磺酰肼与环己烷自由基偶联产物对甲苯环己基砜.该反应提供了一种高效而绿色的含硫化合物的合成新方法.     

基于煤岩割理正交各向异性性质的低渗透煤层压力数值模拟研究

考虑煤岩面割理和端割理两个方向不同渗流性质,建立了低渗透性煤层气水固三相流固耦合模型,利用该模型分析了沁水盆地煤层气井在开采过程中压力及解吸半径变化规律,并对影响煤层压力的割理参数进行分析.计算结果表明:非耦合模型比耦合模型的解吸面积要大;随着煤岩割理渗透率正交各向异性系数的增大,煤层面割理方向解吸半径逐渐增大,而煤层端割理方向解吸半径逐渐减小;面割理方向,随着割理渗透率正交各向异性系数和割理宽度的增大,煤层压力先增加后降低;端割理方向,煤层压力随着渗透率正交各向异性系数、割理密度和割理宽度的增大而增大.     

基于电磁-温度耦合方法的永磁驱动器温度场分析

基于电磁-温度场耦合方法,分析了盘式永磁驱动器的温度场.基于电磁场解析计算建立了盘式永磁驱动器的电磁场解析模型,推导了涡流损耗公式.计算了热阻和散热系数,并以涡流损耗为热源,建立了盘式永磁驱动器等效热网络模型.预测随负载变化时盘式永磁驱动器的涡流损耗和铜盘温度的变化.解析结果与有限元结果比较表明:基于电磁-温度场耦合方法所建立的电磁场解析模型和温度场解析模型能快速、准确地预测涡流损耗和铜盘温度.     

燃气轮机火焰筒肋化壁面逆流气膜冷却的数值模拟

针对燃气轮机火焰筒肋化壁面逆流气膜冷却的问题,建立了火焰筒内壁面冷却传热的流固耦合数学模型.考虑湍流切应力的传播,近壁利用k-ω模型的鲁棒性,捕捉黏性底层的流动.主流区域利用k-ε模型避免k-ω模型对入口湍流参数过于敏感的劣势.SST k-ω模型是用混合函数将k-ω模型和k-ε模型结合互补所取得的更适合本问题的湍流模型.数值分析结果清晰展示了计算域流体的流场、温度场及火焰筒肋化壁面的温度场分布,并与文献中的实验结果符合良好.     

基于刚‒柔耦合的反铲液压挖掘机工作装置多体动力学分析与仿真

以某型挖掘机为研究对象，建立其工作装置及挖掘阻力数学模型。针对土方、石方挖掘工况，采用压力传感器、位移传感器测得挖掘过程中各油缸的压力及位移，采用电阻应变片测出动臂与斗杆上各测点的应力。基于所获得的各油缸位移及压力，通过动力学分析计算载荷。使用有限元分析软件和动力学仿真软件建立挖掘机刚?柔耦合模型，并以各油缸位移曲线为驱动，得到动臂及斗杆上各点应力。仿真计算与应力测试的对比结果表明，对应测点的应力变化趋势基本一致，误差在15%以内。     

球笼式万向联轴器试验设计与性能分析

实际使用过程中发现：转速、摆角、扭矩是导致球笼式同步万向联轴器本体发热量过大、寿命降低的主要原因.本文采用正交试验法对球笼式同步万向联轴器的性能进行测试,利用极差分析法对正交试验结果进行分析.结果表明对球笼本体发热量大小的影响程度依次是转速、摆角、扭矩,最后对球笼式万向联轴器的设计提出了建议.