基于EDEM FLUENT的液力湍流磨内部流场的数值模拟

为了细化物料细度及有效提高磨机研磨效率,建立基于EDEM软件的液力湍流磨颗粒离散元模型,通过EDEM FLUENT耦合仿真,获得涡轮叶片主要参数影响筒内流速机湍流强度的相关数据,进而分析磨介物料在筒内的运动和湍流状态.试验结果得出,磨介颗粒分布主要位于中下方,筒内顶部两侧的磨介颗粒数目较少.筒内产生了明显的涡流现象,产...     

TC4钛合金涡轮叶片修复层的电解修形技术

针对涡轮叶片修复工艺链,电解加工是一种潜在的后续修形技术.为提高电解修形精度,对TC4钛合金涡轮叶片叶尖堆焊修复层的电解修形工艺进行了研究.通过建立电场模型,对工件表面电流密度分布进行了数值计算,研究阳极形状演化规律,并以此分析传统阴极工艺的缺陷形成机理.基于仿真结果,提出了改进阴极以消除过切缺陷,并建立试验系统,对堆焊修复后的TC4钛合金叶片进行电解修形的重复试验.结果表明:采用改进阴极,单组叶片修形时间80,s,修形后的叶片精度较高,表面粗糙度Ra≤0.8,μm,具有较好的重复性.     

基于PFC3D混合密度振动磨机磨介球的仿真与分析

为研究振动磨机筒内磨介球密度的改变对研磨效果的影响,按不同磨介密度配比设定六种工况,设置相应的模型参数、边界限制条件、重力载荷施加以及磨介球个数,建立离散元法磨介流数值模拟模型,用PFC3D软件进行模拟仿真,结果表明:工况5的研磨效果最佳,而工况1的研磨效果最差,工况5相比工况1,动能提高1.936倍、应变能提高2.373倍、接触力提高1.605倍.本研究为制备超微颗粒细化试验的参数优化提供了参考,为生产实践提供数据的指导与理论的支持.     

篮式砂磨机在陶瓷制浆中的研磨分析

针对中国工业陶瓷企业大多采用经过了粗选、粉磨等加工处理后的陶瓷原料,陶瓷制浆工艺由原来的粉磨为主的工艺转到了以分散为主的工艺的特征,提出了以篮式砂磨机为主体设备的陶瓷制浆方案.本文用SMA-0.75型实验室用篮式砂磨机进行了大量的α-Al2O3粉末的研磨工艺实验,用激光粒度分析仪、环境扫描电子显微镜表征了所研磨物料的粒度分布、形貌特征,从理论上分析了篮式砂磨机制备陶瓷浆料(α-Al2O3浆)过程中原料粒度分布与研磨时间、研磨体尺寸、研磨速度间的关系,获得了用篮式砂磨机研磨陶瓷原料的理想工艺条件,当采用直径为2.2 mmZrO2研磨珠,研磨转速为2 500±10 rpm,α-Al2O3粉末颗粒粒径下降效率最明显,物料研磨1 h后,D50粒径达到1μm.     

矿渣颗粒级配对矿渣水泥性能的影响

随着矿渣排放量的急剧增加,环境问题日益凸显,同时出现了许多应用矿渣的新理论、新工艺.然而,大幅度提高水泥中矿渣掺量、相应降低水泥熟料含量,必然引起水泥性能的变化.必须通过试验验证配合比的合理性、安全性.本文主要用灰色关联分析方法研究了矿渣微粉颗粒级配对新型矿渣水泥强度的影响,新型矿渣水泥的矿渣掺量最高达到了70%.研究表明,矿渣粉的区间粒度分布与新型矿渣水泥强度的关联度有如下规律:对水泥的3 d早期强度贡献最大的是0～10 μm内的矿渣微粉,而对28 d强度贡献最大的是10～20μm的矿渣微粉.因此,通过改进粉磨工艺及矿渣微粉的颗粒组成,可以提高新型矿渣水泥的强度.     

激光植球工艺仿真方法研究

为解决焊接试验周期长、局限大和成本高的问题，采用数值模拟的方法对复杂的焊接试验进行模拟计算来预测焊接目标的可靠性。本文利用ANSYS有限元分析软件以Φ500μm的Sn63Pb37焊球为研究对象，建立旋转高斯体热源模型，进行热瞬态分析和剪切强度分析，研究激光焊接温度场和焊接后焊球剪切强度。将焊球剪切强度的仿真结果与焊球剪切试验的测试结果进行对比，发现两者之间的误差小于10%，验证了本文提出的激光植球工艺仿真模型的正确性。本文所建立的工艺仿真模型可以用于不同焊接工艺参数条件下Sn63Pb37焊球剪切强度的预测。     

ZrC颗粒增强低碳锰钢的显微组织与性能

以粒径为0.2～1.0μm的ZrC颗粒为增强相,采用压入铸造法制备含ZrC粒子的试验钢,通过热模拟实验、性能测试、透射电镜等方法,研究ZrC粒子对钢的组织细化和力学性能的影响.研究结果表明:ZrC粒子在基体20Mn2钢中分布均匀,能细化基体晶粒;在轧制过程中,ZrC粒子能加速形变诱导铁素体相变的进程,导致组织超细化;当ZrC粒子的平均粒径为0.4μm、加入量(体积分数)为0.5％时,实验室轧后水冷可获得晶粒粒径为3.9μm的9mm中板,材料的屈服强度提高58％,综合性能显著提高,这主要归因于微米ZrC增强相良好的细晶强化及第二相强化作用.     

超深水水下分离器承压性能数值分析与试验研究

以中国自主设计制造的2 000 m超深水水下分离器为研究对象,基于图算法和一致缺陷模态法分析分离器样机极限承载能力;建立包含嵌入式接管子模型的水下分离器精细数值模型,研究马鞍形焊缝应力分布规律;设计高压舱试验验证水下分离器样机的物理承压能力,并对比分析高压舱试验数据和数值计算结果。研究表明:水下分离器样机失稳模式为塑性失稳,下放工况应该主要评估其结构强度;接管马鞍形焊缝的鞍点和冠点以及N1接管焊缝的角度φ为45°和135°位置为应力特征点;试验样机在高压舱试验过程中整体应力水平处于线弹性变形阶段,能够满足2 000 m水深的承压强度要求,模拟结果和试验结果吻合较好。     

锥阀调压装置的动态性能实验探究

提出一种新型的锥阀减振调压技术,能够对锥阀动态性能进行改善.通过仿真得到了最优参数,按照参数生产了样机,对样机进行了动态特性的实验研究.结果表明:锥阀在加入独立阻尼调压装置以后,可以达到更好的动态性能,能够降低压力超调的同时,并且不会对响应时间造成影响.     

采用样条曲面非轴对称端壁成型的高压涡轮动叶气动优化

为了提升高负荷涡轮级的气动效率,发展了基于样条曲面的非轴对称端壁造型方法。以该参数化造型方法为基础,结合高效智能优化算法和经过校核的数值仿真方法,建立了涡轮非轴对称端壁设计优化平台,并以某小展弦比高压涡轮级为研究对象,以效率为优化目标,以流量为约束条件,在级环境和发动机工况下开展了非轴对称端壁优化设计。结果表明：优化设计后的涡轮动叶相对于参考设计,涡轮级的总总效率提升0.26%;非轴对称端壁造型改变了动叶下端壁附近的压力分布,动叶吸力面侧压力系数相对于参考设计显著提升,这降低了动叶叶片通道内的横向压力梯度,抑制了通道中的二次流动;非轴对称端壁造型改变了叶片通道中的涡系结构,相对于参考设计,非轴对称端壁造型使得马蹄涡压力面分支在叶片通道内部沿着叶片压力面迁移,在靠近通道出口的位置才汇入通道涡,这削弱了通道涡的强度,进而降低了气动损失,提高了涡轮级效率。     

基于高维混合模型与遗传算法的离心泵叶片优化

提出了一种基于机器学习的高维混合模型用于离心泵的叶片优化方法.选用一台低比转速离心泵,以离心泵叶轮叶片为研究对象,通过对叶片型线拟合分离多变量参数,利用支持向量机的高维表示方法,结合计算流体动力学软件,经过对训练集的机器学习,构建了离心泵叶片型线优化的代理模型.依据遗传算法求解离心泵多变量代理模型,预测了离心泵效率最高点及在该点时的叶片型线几何参数.运用数值模拟和试验研究的方法验证了预测数据,结果表明:数值模拟性能曲线与试验结果大体相符;在设计工况点,经代理模型优化后的数值模拟效率值较原型泵提高了2.61%,扬程提升了0.82 m,试验效率值较原型泵提高了2.1%,扬程提升了0.75 m.     

平动椭圆振动筛动力学模型建模方法研究

利用机械系统三维造型软件和多体系统动力学仿真软件建立了平动椭圆振动筛的虚拟样机模型,探讨了建立平动椭圆振动筛的虚拟样机模型过程中的关键技术.并且利用该平动椭圆振动筛的虚拟样机对平动椭圆振动筛进行了运动参数验算分析,分析结果表明采用虚拟样机得出的结果与实验测试结果具有较好的一致性;为平动椭圆振动筛的仿真虚拟模型的构建,研究探索了一种可行的方法.     

风力机组关键部件运动学与动力学仿真研究

以风力发电机组为研究对象,采用动量叶素理论计算叶片在不同风速下的气动载荷,在三维软件Solidworks中建立了叶片、轮毂、机舱和塔架等关键功能部件的三维模型,在Ansys中对叶片和塔架进行柔性化处理,生成叶片和塔架的MNF文件,建立了风力机组关键功能部件的ADAMS刚柔耦合多体系统动力学模型.将计算的载荷均匀加载到风力机组的叶片上,对风力机在风速由5 m/s变化到25 m/s的过程进行仿真,得到叶片和塔架的振动变形特性曲线.该仿真能够很好地模拟风力机的振动变形特性,为风力机的虚拟样机仿真提供了一种可行的方法.     

跨音速涡轮平面叶栅气动性能试验研究

为研究某型涡轮叶片根部截面的平面叶栅在不同攻角和不同马赫数下的气动性能,采用风洞吹风试验对叶栅总损失特性、出口能量损失分布、叶片表面和壁面压力与马赫数分布等气动参数变化情况进行分析.结果表明,叶栅所采用的叶型具有较为明显的后部加载特性,叶栅能量损失在较宽攻角范围内保持较低水平,且随着出口等熵马赫数的变化呈现先减小后增大的变化规律.     

冲焊型液力变矩器叶片回弹规律及抑制技术

冲压焊接型液力变矩器由于便于量产而被广泛应用于汽车,其是自动变速箱的核心部件. 液力变矩器性能直接由叶片形状决定,由于叶片在冲压过程中存在回弹变形,因此针对叶片冲压回弹规律及其对性能的影响开展研究. 首先利用有限元方法对冲压过程及回弹变形进行仿真,并采用流场数值模拟研究了不同回弹程度对变矩器外特性的影响规律,然后通过在叶片中间流线处开设拉延筋抑制叶片冲压起皱和回弹现象,最后制造叶片样件验证回弹抑制有效性,并通过液力变矩器样机试验验证流场数值模型计算精度. 研究结果表明涡轮出口回弹对变矩器性能影响显著,最高效率和起动泵轮能容分别增大了0.067%、8.18%,起动变矩比减小了1.41%. 样机实验验证表明冲压回弹仿真模型与计算流体动力学模型准确度高,其计算结果与实际结果吻合度较好,拉延筋结构可以较好的抑制叶片最大回弹偏差并改善回弹分布.      

矿渣微粉细度对胶结充填体强度的影响

酒钢矿渣属于酸性低活性矿渣,为了激发其潜在活性,解决其强度低的问题,采用机械活化的方式,将熙金公司生产的原状渣粉粉磨1.0 h和1.5 h,以获得不同细度的渣粉,对其进行粒度和微观分析,并在此基础上探究渣粉细度对胶结充填体强度的影响。试验表明:随着粉磨时间增加,矿渣微粉粒径迅速减小,粉磨1.5 h后的矿渣微粉平均粒径从24.31μm减小到12.26μm,降幅达到49.6%;微观分析表明,机械粉磨主要是对矿渣颗粒的粒径和表面形貌产生影响,不会改变其内部晶体结构及物相组成;胶结充填体的强度随着渣粉细度的增大而增大,粉磨1.0 h的中细渣粉3 d、7 d和28 d强度较之于原状渣粉分别提高了33.3%、30%和9.3%,粉磨1.5 h的超细渣粉3 d、7 d和28 d强度较之于原状渣粉分别提高了63%、53.6%和35.2%。     

基于集总电阻的超宽频带超材料吸波体设计

设计了基于集总电阻的超宽频带微波超材料吸波体,并通过仿真和实验进行了验证.依据等效媒质理论,通过S参数反演法计算了加载集总电阻的超材料吸波体结构等效电磁参数.结果表明:复合结构吸波体超宽频强吸收特性源于良好的阻抗匹配以及电谐振和磁谐振.此外,设计的复合超材料吸波体具有极化不敏感和宽角度吸收特性.最后,通过实验测试得到的复合超材料吸波体吸收率大于85%的相对带宽达到130.2%.设计的超宽频带吸波体将在电磁能量捕获和隐身领域具有广阔的应用前景.     

单晶硅微尺度侧磨表面质量影响因素试验研究

为了获得具有较好表面质量的典型硬脆材料单晶硅微结构,采用微尺度磨削技术,利用直径为0.9 mm的微磨棒沿单晶硅(100)晶面进行磨削.首先通过三因素五水平的正交试验分析出影响单晶硅微尺度磨削表面粗糙度的主次因素;其次优化出获得较小表面粗糙度的单晶硅微尺度磨削工艺;最后通过单因素试验研究单晶硅微磨削表面粗糙度(Ra)随工艺参数的变化规律.结果表明:在沿单晶硅(100)晶面的微磨削过程(20 000 r/min≤v_s≤60 000 r/min,20μm/s≤v_w≤170μm/s和3μm≤a_p≤15μm)中,主轴转速对R_a影响最大;当主轴转速(v_s)为50 000 r/min、进给速度(v_w)为20μm/s、磨削深度(a_p)为3μm时,R_a最小;R_a随vs的增大基本呈减小趋势,但v_s过大时机床主轴出现振动,R_a出现增大趋势.R_a随v_w和a_p的增大而增大.     

基于声发射的层状复合岩石损伤演化规律实验研究

为了研究层状复合岩石内部微观裂隙的损伤情况,采用单轴压缩试验,结合声发射分析仪对试件内部破坏过程进行实时监测,分析岩石的破坏过程、声发射的参数等力学特性。研究结果表明:层状复合岩石的破坏特征不是单一岩石破坏特征的直接相加,而是在荷载作用下耦合破坏的结果。强度高的硬岩可以约束强度低的软岩发生横向变形,而强度低的软岩对强度高的硬岩的横向变形具有推动作用;声发射的能量计数与复合岩石内部裂纹的压密、扩展、贯通过程有紧密联系,可以评估岩石内部的损伤程度;根据累计能量建立的损伤演化方程,其拟合数据与试验数据吻合较好,实现了用声发射能量计数反应层状复合岩石的损伤演化规律,为层状复合岩石的损伤研究提供了参考。     

基于分形结构的太赫兹超材料吸波体

基于分形结构在太赫兹频段设计了一种超材料吸波体,发现该吸波体出现双频点吸收现象.仿真研究了衬底厚度对吸波体吸收率的影响,调节衬底厚度可以实现吸波体与自由空间的近似阻抗匹配.第一谐振点A在衬底厚度为5.4μm时的吸收率最高,第二谐振点B在衬底厚度为1.4μm时的吸收率达到99.9%.随着分维数的增加,谐振频点B逐渐向高频移动,吸收效率几乎保持不变.仿真结果表明,通过调节分维数,可以设计不同频点的吸波体.对双层结构和三层结构进行仿真优化,设计了宽频带吸波体.