T型挤出模具平衡流道的设计

T型挤出模具是一种广泛使用的平缝型模具。为提高熔体出口流率沿模具宽度方向的均匀性,采用现有设计方法设计流道时,通常采用增加歧管半径或减小阻流区厚度的方法,前者使熔体停留时间增加,后者使挤出压力急剧增加,工程中还需要采用其他措施才能满足使用要求。为此,文中提出采用厚度不同的两个阻流区,在满足熔体出口流率沿模具宽度方向均匀的条件下,利用流变学理论推导了两个阻流区的分界形状曲线;并将该方法与传统的T型模具设计方法进行了对比。结果表明:采用该设计方法,通过对歧管半径和两个阻流区厚度及其分界形状曲线的设计,能够显著降低熔体的停留时间,而其挤出压力能够根据工艺需求进行调整,可用于指导T型模具流道的设计。     

板翅紧凑型转化器传热与流阻性能实验及数值模拟

提出了一种用于硫酸行业的板翅紧凑型转化器 ,通过实验对采用不同翅高时流道内的传热与流阻性能进行了研究 .结果表明 ,随着流道内翅片高度的增大 ,传热膜系数随之增大 ,但流阻曲线则呈凹型变化 ,即在中间高度时流阻达到一最小值 .同时利用数值模拟对流道内流动特性进行了理论分析     

板翅肾凑型转化器传热与流阻性能实验及数值模拟

提出了一种用于硫酸行业的板翅紧凑型转化器，通过实验对采用不同翅高时流道内的传热与流阻性能进行了研究。结果表明，随着流道内翅片高度的增大，传热膜系数随之增大，但流阻曲线则呈凹型变化，即在中间高度时流阻达到一最小值。同时利用数值模拟对流道内流动特性进行了理论分析。     

基于流固热耦合的中心回转 流道液冷板散热性能研究

为研究不同流道结构设计对液冷板散热性能、均温性能以及能耗的影响,采用计算流体动力学流固热耦合数值计算方法分析了液冷板结构参数对电动汽车某液冷单元散热性能的影响.结果表明:中心流道宽度由6 mm增加至31 mm,导热垫表面最大温差降低19.4％,流阻增加14.6％,当采用流道宽度从中间到两侧递减的设计方式,可以改善其散热均温性能且能耗在可接受范围内.流道深度由5 mm减小至2 mm,表面最大温差降低36.7％,流阻增大了3.3倍,减小流道深度能显著改善散热均温性能,同时会显著增加能耗.添加强化传热结构和在某些工况下改变进出水口位置能改善散热均温性能,同时也会增大流阻和能耗.研究结果可为液冷板的结构设计提供参考,从而改善电池模组的散热性能.     

聚合物熔体在曲线型异型材挤出口模内三维粘弹流动数值模拟

利用罚函数有限元法,采用PTT粘弹本构模型,对聚合物熔体在C形和Y形截面异型材挤出口模内的三维粘弹流动进行了数值模拟。在相同挤出流量下,得到了口模内不同截面上的速度和应力分布。对模拟结果的分析表明：异型流道中存在的突出棱角会使局部流道截面的有效流动面积减小,产生收敛效应,收敛角越大,收敛效应越强。因而要保证熔体稳定流动,过渡区与成型区流线必须平滑连接;异型流道中不同的部位熔体所受的剪切和拉伸应力都有所不同,熔体受力历史差异可能导致制品质地不均匀,挤出口模设计中必须考虑熔体受力史。     

纺丝箱用衣架型模头的流变学结构优化设计

为提高熔喷装备纺丝箱均匀分配熔体的性能，同时兼顾纺丝箱腔体制造技术与成本的要求，提出一种使用矩形截面歧管的衣架型模头设计方法。该方法基于Carreau-Yasuda黏度模型，保证了较低或较高流体剪切速率下设计方法的普适性，同时引入特征距离和形状因子概念，将以往具有渐缩圆形截面的分流歧管替换为具有恒定深度的矩形截面歧管，从生产制造角度实现对衣架型模头流道结构的优化。利用CFD软件PolyFlow进行仿真试验，结果表明：以该方法设计的纺丝箱模头能够获得整个幅宽范围内更为均匀的熔体出口速度，满足衣架型模头设计要求。     

电站调节阀阀体结构参数对流阻特性的影响

为了系统研究阀体结构参数对调节阀流阻特性的影响,采用数值模拟的方法,建立了电站调节阀阀体模型,结合正交试验设计,研究了调节阀阀体不同结构参数对流阻特性的影响。研究表明,调节阀阀体的结构参数对流阻系数的影响程度依次为上腔半径>下腔高度>上腔高度>阀体半长>下腔半径>中腔半径,同时再对阀体的入口角度进行优化分析,得到入口角度越小,流阻系数越小。通过正交实验优化和入口角度优化后得到的最优结构,其流阻系数与原结构相比降低了19.45%,且流量特性曲线也更加理想,此研究结果能够为套筒式调节阀的结构优化提供理论支持。     

T型模头熔体流动与模具变形耦合的数值模拟

为了研究T型模头熔体出口的流率均匀性,利用计算流体动力学软件Polyflow对一种T型模头内的熔体流动和模具变形进行了耦合数值模拟.结果表明:模具流道表面沿模具厚度方向的变形在挤出方向和模具宽度方向均为非线性变化,造成熔体出口流率均匀性与不考虑模具变形的理论设计结果相差较大;随着挤出量增加,狭缝沿模具厚度方向的变形增大,熔体出口流率均匀性降低;随着模具厚度增加,狭缝沿模具厚度方向的变形减小,熔体出口流率均匀性提高.     

阻流比对平行壁面间圆柱绕流尾迹演化的影响

为了揭示阻流比对圆柱绕流尾迹演化特性的影响,采用多块O型网格,对低雷诺数下较宽阻流比范围的平行壁面间圆柱绕流进行数值模拟研究,讨论不同阻流比下壁面对圆柱绕流尾迹形态和尾迹转捩的影响,得到尾迹转捩临界雷诺数、双子涡和旋涡脱落的特征参数。研究结果表明:圆柱绕流尾迹转捩和尾迹形态受阻流比影响显著,尾迹转捩的第一、第二临界雷诺数随阻流比而增加,当阻流比超过临界值后,尾迹中出现2个附着于壁面的回流区;斯特劳哈尔数和阻力系数均值随阻流比而增加,而升力系数均方根在不同阻流比范围内则呈现出不同的变化规律。     

注射螺杆流道熔体非等温流场的数值研究

使用CFD软件Polyflow,数值模拟了注塑机塑化和注射过程中两种止逆螺杆流道内聚丙烯熔体的三维非等温流场,讨论了流道内熔体的温度场、剪切速率场、黏度场和黏性热场.研究结果表明,塑化时,35°锥角比60°锥角螺杆流道内的熔体在螺杆头区域的温度高;注射时,35°锥角较60°锥角螺杆流道内熔体在出口处的温度和黏度都均匀.表明35°锥角螺杆与机筒配合得较好,更利于注塑成型.数值计算对比了60°锥角螺杆流道内熔体的非等温和等温流场,在螺杆头某一截面上非等温时熔体的平均黏度值比等温时的减少24%.温度影响熔体流场中各物理量的变化.非等温流场更能反映实际情况.     

高差压调节阀中未充展两相流阻力计算

迷宫式高差压调节阀为降低阀内的流体流速，采用“反向双弯头”组成“曲折流道，多级降压，迷宫密封”的阀芯结构。其流道复杂，工作介质为高温、高压下的未充展的汽水两相流，阻力计算较为困难。该文作者发展了“等（变）差压渐进设计法”，即将复杂流道分解为一系列的阻力环节，选择现有充展两相流理想均匀流阻力计算模型并适当修正，计算每个阻力环节的阻力，从而得出总压降； 随阀杆一步一步前进，根据要求的流量开度特性计算出复杂流道结构尺寸。对复杂流道中未充展的两相流阻力计算进行了有益的尝试。实验结果表明，理论计算值和实际测量值基本相符。     

格子板流道二维流场的激光测定与分析

为了考察在多层板中加有格子板对强化非均相分离过程的效应,用激光测速法对格子板流道中二维流场进行了测试.在非均相分离的工作范围内,选取了几种不同流速、不同高度的格子板进行了测试.测试结果发现,格子板流道存在三种截然不同的流动区域,即主流道内流速分布均匀的平行流区、格子板槽内以下部某一位置为中心的回转流区和两者交界处的混合流区,混合流区前部为尾流旋涡,后部为波动较大的混合流.在板高和板间距比为0.8～1.2的范围内,格子板流道的流场基本形式不变.     

深井条件下超高压射流钻头水动力学特性研究

采用Reliablek -ε湍流模型对高压射流双流道钻头内高压高速三维流道进行了水动力学设计 ,并提出了“流体齿”的概念。通过计算获得了高围压井底条件下一股高压小排量射流和两股低压大排量射流相互作用时井底湍流场的流动规律。研究结果表明 ,该条件下的射流结构可划分为范围很小的核心高速区和速度衰减区 ,井底漫流区的厚度随着高压射流离井底距离的减小而增大。在钻头体附近和环空返流区内流体表现为螺旋流动状态     

复杂结构流道汽—液两相凝结流动压降

以复杂变截面流道为压降元件,研究了汽-液两相凝结流动的压降规律、两相流摩擦压降的L-M模型的扩展问题、均相流动模型和分相流动模型的适用性问题。获得了用混合平均雷诺数表达与两相凝结流压降的关系、L-M模型可用于非绝热的两相等温流等结论,为复杂流道中汽—液两相凝结流阻力的分析及压降计算奠定了基础。     

正交验证和流场仿真的变截面直流孔旋流器

普通旋流器在形成稳定燃烧的回流区时会形成旋流状态,气流过大,火核易被吹灭,并且限制了燃烧室的效率。为改善这种旋流场环境,强化燃烧室的燃烧稳定性,基于对旋进涡核的两种绕轴运动和微弱旋流影响的改善,提出了一种双向变截面直流孔型旋流器,变截面直流孔减速板则会明显消除微弱旋流的扰动。基于旋流器出口对气流的影响,提出唇形出口使高速气流中心真空,从而形成中心低压区,在具有更高减速效率的同时不会形成螺旋延伸气流。通过气流的流通-阻滞模型设计新型的旋流器,以影响该流阻模型的三个主要因素为基础,建立三因素七水平的正交实验,通过极差分析和方差分析,减速孔数目、减速孔半径、减速板面积均对流阻比有显著影响,并且得到了一组最优组合参数 。拟合并推导出的流阻比公式为优化目标函数,通过遗传算法优化得到相应减速板的面积S时,其减速孔的数目 减速孔的半径 m时具有最好的减速效果,并经这种减速效果累加即得到总的流阻比为 。通过计算流体仿真fluent,以入口处的流速、压强为条件进行仿真,得到的流速、压强可使燃烧室稳定燃烧,改善了气流打旋,唇形出口也形成了低压回流区,满足设计要求。     

塑料挤板模具的计算机动态模拟及优化设计

本文依据流变学理论,对塑料熔体在不同类型的挤板模具流道中的流动进行了理论分析,提出了依据等时效应及等压效应进行模具流道设计的优化设计模型,以实现塑料熔体沿模具出口截面均匀一致的挤出。     

基于压力速度耦合算法的PEMFC电堆空气分布

利用燃料电池流道简化方法和压力速度耦合算法,研究了U形和Z形2种结构的电堆空气分布,以及歧管宽度和燃料电池单体数量对空气分布的影响.结果表明:由于U形和Z形结构的歧管出口压力分布不同,导致2种结构的空气分布不同,Z形结构的空气分布要比U形结构好;歧管尺寸增大时,空气分布的均匀性得到了明显改善,当空气分布差异不大时,再增...     

延伸流场中的气熔两相流实验现象与分析

为研究气泡在熔体中的动力学,自行设计了圆柱形可视化流道,直接将CO2气体注入聚合物熔体中,观察CO2气泡在小孔延伸流场中不同位置区域时,其形态、大小、运动、变形等动力学现象.并从经典两相流理论的角度出发,分析了流场结构参数、加工条件对气泡在聚合物熔体中形态、分布、运动变化等的影响.实验结果表明:气相在熔体中是以泡状存在的,单一的大气泡经过延伸后,将发生破裂,成为许多细碎的小气泡,且破裂的小气泡的大小、分布、密度等与加工温度、速度、进气压力等有关;气泡经过小孔延伸后破裂,使气熔两相趋于混合,有利于CO2作为发泡剂在泡沫塑料制品生产中的应用.     

壁面条件对异向锥形双螺杆挤出硬质聚氯乙烯过程的影响

 数值模拟了壁面条件对异向锥形双螺杆挤出硬质聚氯乙烯（RPVC）过程的影响。由Navier线性滑移定律确定螺杆壁面熔体所受的剪切应力与熔体滑移速度的关系,在不同壁面条件下,使用Polyflow软件的Eolution法,数值计算了异向锥形双螺杆计量段流道内RPVC熔体的体积流量和三维等温流场。结果表明,熔体在螺杆壁面无滑移时,螺杆流道内熔体速度大,速度梯度大,剪切速率等值线形状不规则,分布杂乱。当滑移系数小于104Pa·s/m时,锥形双螺杆流道内熔体的体积流量不变。当滑移系数大于104Pa·s/m时,随着滑移系数的减小,锥形双螺杆流道内熔体的体积流量增大,速度梯度减小,压力和剪切速率梯度减小,参考线上熔体压力波动减小。因此,改善壁面条件有利于提高聚合物螺杆挤出过程的稳定性,降低制品的残余应力,提高制品质量。     

深井条件下超高压射流钻头水动力学特性研究

采用Reliable k－ε湍流模型对高压射流双流道钻头内高压高速三维流道进行了水动力学设计，并提出了“流体齿”的概念。通过计算获得了高围压井底条件下一股高压小排量射流和两股低压大排量射流相互作用时井底湍流场的流动规律。研究结果表明，该条件下的射流结构可划分为范围很小的核心高速区和速度衰减区，井底漫流区的厚度随着高压射流离井底距离的减小而增大。在钻头体附近和环空返流区内流体表现为螺旋流动状态。