卧螺离心机转鼓主要参数对其模态的影响研究

在诸多参数中,对转鼓3个主要参数:转速、转鼓壁厚和液池深度进行分析研究.结果表明,各种载荷下转鼓的最大径向位移均与转速的二次方成比例,且随着转速的增加,会导致转鼓径向变形增大;正常工况(Fw-Pc)下的应力SINT最大值随着转鼓壁厚的减小而增大,但增大的幅度较小;转鼓的总径向位移最大值和物料离心压力引起的径向位移的最大值均随着液池深度的增加而增大,但增长速度缓慢;转鼓自身质量离心力产生的径向位移与转鼓的液池深度无关.这些数据将为已有的卧螺离心机的改造优化和工程实际应用提供设计依据.图6,表6,参12.     

板坯连铸结晶器内流场与液面波动的模拟研究

通过建立结晶器原型数学模型和相似比为1∶1.5的结晶器水模型并结合PIV测速技术,研究了吹氩流量、拉坯速度、水口倾角和水口浸入深度对连铸结晶器内钢液流动和钢-渣界面波动情况的影响。结果表明,不同条件下,通过数值模拟方法得到的钢液流动行为与水模型实验结果相符;适当增大吹氩流量有利于降低窄面液面波高,但吹氩流量过大会加剧水口附近湍流流动;随着拉坯速度的增加,渣层波动幅度增大,液面卷渣的可能性增加;结晶器液面波高则随着水口倾角和水口浸入深度增加而明显降低,渣层稳定性得到改善。当吹氩流量为8 L/min、拉坯速度为1.0 m/min、水口倾角为25°、水口浸入深度为150 mm时,板坯结晶器内可获得较为稳定的流场,结晶器液面波动控制在5～6 mm,可减少甚至避免结晶器内剪切卷渣现象的发生。     

顶吹搅拌液相流体的水模实验与数值模拟分析

采用水模型和VOF数学模型对浸没式气体顶吹搅拌液相流体分别进行实验与数值模拟,分析在不同喷吹条件下气泡在液相中的形变、运动及液相流体的流场特性。结果表明,随着气流量和喷管浸入液面深度的增加,气-液混合区域分布范围逐渐扩大,液面波动更剧烈;气流量越大、喷管浸入液面越深、液相温度越高,气泡运动对液相流体内部的搅拌作用越强,流体内部扰动越剧烈,液相流场域中的流场速度越大,其中,当气流量为2.0m3/h、喷管浸入液面深度为340mm时,其液相流场速度最大值达到1.18m/s。     

双辊薄带连铸熔池内钢液流动的混合行为

采用数值模拟的方法研究了双辊薄带连铸熔池内钢液的传输行为,分析了采用V形布流系统时熔池内钢液的流动状态和混合特性.计算了熔池自由表面处的湍流动能大小和流体停留时间分布.结果表明,钢液在熔池内均匀分布,有利于薄带坯的均匀凝固.侧封板处钢液更新速度加快,液面波动加强,有利于防止液面结壳.     

潜水搅拌机射流特性研究

为深入研究潜水搅拌机的流场特性,采用三维建模软件Pro/E建立三维实体模型,在FLUENT 6.3大型计算流体力学软件平台上,采用非结构化四面体网格,利用动坐标系技术、k-ε湍流模型和SIMPLE算法,并且自由液面采用刚盖假定处理,对WJ型潜水搅拌机进行了全流场模拟,分析了搅拌水池内部流体速度、轴向速度、径向速度、周向速度沿径向的规律,及速度沿轴向的衰减规律,总结流场规律.计算结果表明:搅拌水池内流体轴向速度、速度沿径向分布为高斯分布;搅拌水池内流体最大轴向速度沿轴向衰减以双曲线形式衰减;潜水搅拌机搅拌流场具有明显的射流特性.该研究结果为潜水搅拌机的叶轮设计提供了理论依据,为深入研究潜水搅拌机设计制造的关键技术提供了参考,同时对工程实践有一定的指导意义.     

二维溃坝的数值模拟研究

为了研究溃坝问题中流体的运动和自由液面的演变,针对简化的块状水坍塌进行了数值模拟。其中,流体控制方程通过有限体积法进行离散,方程的对流项和扩散项分别采用了一阶迎风格式和中心差分格式;对压力与速度耦合的离散方程以IDEAL算法进行求解;以流体体积分数法和PLIC方法进行自由液面捕捉和重构;对两相流问题中的表面张力通过连续表面力(CSF)模型进行转化。基于上,分别对有限空间内的二维溃坝和带障碍物溃坝问题进行了数值模拟,对不同时刻的自由液面进行了捕捉并与实验结果进行了对比,证明了所采用方法的精确性。     

地震激励下带多层刚性隔板圆柱形储液罐中流体非线性晃动响应

基于流体子域法,求解带多层刚性隔板圆柱形储液罐中流体的线性晃动模态及频率,引入时变的广义坐标函数,将自由液面波高和流体速度势均展开为广义傅里叶级数,利用多维模态方法即可建立流体非线性晃动的无穷维模态系统,由模态渐进关系可得水平地震激励下的有限维模态系统.基于该模态系统研究了流体的非线性晃动响应,探讨了隔板参数对自由液面波高的影响.结果表明:当隔板内径较小,且靠近自由液面时,隔板对流体晃动的抑制效果较为明显,因此环形隔板是控制流体晃动的一种行之有效的方法.但流体晃动的非线性效应也更加强烈,因此防晃板的设计不能忽略非线性效应.     

碟式离心机分离性能试验及数值模拟研究

碟式离心机作为高效分离机械广泛应用于食品、化工、制药等行业生产．为探究碟式离心机的内部流场及分离效率，进行了现场试验，并根据Σ理论建立了具有20层碟片的简化三维物理模型，利用FLUENT软件对转鼓内的流场及分离过程进行数值模拟．试验结果表明，转速和进料量对碟式离心机分离效率影响较大，提高转速、降低进料量均能提高离心机的分离效率，通过分析进出口物料的粒径发现，在试验工况下，粒径大于6μm的颗粒均能被有效分离，改变操作参数主要影响粒径为2～5μm的颗粒的分离．模拟结果表明：在碟片间隙内，物料对碟片的跟随性良好，压力与半径呈现出二次型正比关系，周向速度与半径成正比关系，在沉渣区域物料明显滞后于转鼓转动，这导致离心液压和周向速度均小于理论值，同时随着转速的提高，沉渣区域物料的滞后性更加明显；由于上升通道存在，在碟片间隙内局部位置存在明显轴向速度，从而对碟片内的流动产生干扰，导致碟片大端位置的周向速度和离心液压分布不均；在两相分离过程中，颗粒自液相中分离，沉积于上碟片的下表面，并滑落至转鼓沉渣区，固相颗粒在碟片间隙内主要堆积于定距条前侧，在相邻两个定距条之间，固相体积分数沿顺时针方向减少．研究方...     

FTSC薄板坯连铸用两种浸入式水口的水模型

为分析结晶器内液面波动和流动规律,基于相似原理,采用1∶1水模型,通过着色流体观察流体流动方式和采用DJ800水工数据采集系统对结晶器内液面波动进行测量,对比研究FTSC薄板坯连铸在2种不同结构的浸入式水口(SEN)工作时拉坯速度对结晶器内液面波动的影响关系。结果表明:在结晶器宽度、SEN类型、浸入深度相同时,随着拉速增加结晶器液面波动幅度增大,2孔SEN相比4孔SEN的最大波高更小,在高拉速时更适用;在大断面1.5m生产时,2种SEN的最大波高均有所增大。4孔SEN比2孔SEN多形成2个对称成略带向上角度的上部流股,从而多形成2个旋转流区。     

旋转连铸结晶器内钢液流动行为的水模型实验

采用水模型试验,研究了旋转连铸环行结晶器内钢液流动行为·通过改变参数(流量、结晶器转速、水口浸入深度),考察其对流场以及卷渣倾向的影响·参数改变,流场变化规律的总趋势并无明显改变,只是流股的最大喷射距离、到达结晶器外壁附近的速度及回流区的位置和液面附近的速度发生变化·研究结果表明:流场中的速度分布受流量、结晶器转速、水口浸入深度的影响     

一种新型微热流陀螺仪的结构参数研究

提出了一种基于双向流体检测角速度的微热流陀螺仪.不同于射流偏转工作方式,它采用对称分流通道结构,利用哥式力引起对称分流通道的流量不同,导致流体与布置于分流通道内的热敏器件对流传热不同,通过检测热敏器件的温差获得角速度.采用计算流体动力学(CFD)模型计算并分析了不同结构参数(主通道长、宽、高,主通道张角,两分流通道角度,拐角的过渡圆弧,分叉尖角的圆弧倒角)对检测灵敏度的影响.结果表明使流体速度充分偏转和减小分流通道流动阻力有利于提高检测灵敏度.     

旋转搅拌中流体液面的数学解

利用数学分析的知识研究以下问题：一底面半径为R的圆柱形搅拌机内盛有牛顿流体，静止时流体的深度h足够大，且流体不会外溢．在位于对称轴上的半径为r的扇叶搅拌下，对称轴附近的流体绕着它以恒定角速度ω匀速转动，考虑此时液面的形状是怎样的．本研究给出了这个问题的精确解．     

混流式水轮机进动过程中转轮上冠转动流体力矩研究

通过模型实验和基于整体流动模型的数值模拟研究了混流式水轮机进动过程中作用在转轮上冠的转动流体力矩的基本特性.模型实验中的转轮用一个圆盘来模拟,其上冠与后顶盖之间形成一个很小的轴向间隙.内向流由外部水泵供给.检验分析了间隙内泄漏流速、径向间隙进口处的预旋速度和轴向间隙宽度对流体力矩的影响.研究结果表明,进动流体力矩在很小的正向进动角速率比区间内对转轮的进动具有自激效应,并且进口处预旋速度对自激区间的影响显著.通过对转轮进动过程中流体所产生的转动力矩在转轮旋转和不旋转两种情况下的比较,得出了法向流体力矩在转轮只有进动没有旋转的情况下对转轮的进动没有自激效应.法向流体力矩对进动所产生的自激效应是由转轮转动所形成的漩涡流引起的.     

三相鼓泡塔反应器液体流速分布的实验研究

采用示踪剂电子电极法对气-液-固三相鼓泡塔局部液体流速的测试结果表明,塔中心处的局部液速最大,近塔壁处最小,随表观气速增大,初始流体流动处于由均匀流型向过渡流型的转变;当表观气速继续增大,平均液速则明显增加,轴向液速的径向分布呈线性关系,表明流体的流动进入非均匀流型;三种不同结构的气体分布器对反应器中心线处轴向流速影响的实验表明,环状气体分布器的反应器底部存在一个狭小的回流区。     

压力能驱动的自搅拌反应器流动特性数值模拟

提出了一种新型自搅拌管式反应器,并采用数值模拟方法对新型自搅拌溶出反应器内的流体流动特性进行了研究.在搅拌转速不变的情况下,研究了不同入口流速对反应器内部流体流动的影响.结果表明:不同流速下,反应器内部轴向流速整体分布均匀,但反应器入口和出口的流体,由于受到扰动作用速度偏大,且靠近出口的流速低于入口附近流速.径向靠近壁面处速度稍大,靠近搅拌轴处速度略小,说明搅拌桨叶端部对流体作用更大.入口流速为8.3 m/s时,更利于反应器内环流的形成.     

双层同轴液柱热毛细对流问题的渐近解及数值模拟

建立了描述两不相溶混的同轴液柱热毛细对流的数学模型，用渐近线方法求得了内、外层流体主流区速度场、温度场的表达式。通过轴向加热的数值模拟发现适当选择有关参数，可使内层流体的运动削弱９０％以上。     

旋流条件下的气液环空流流动规律研究

针对涡流工具排液效果的问题,开展了旋流条件下气液两相流动模型的研究。考虑到旋流中角速度的存在,研究中采用气液流动在径向和周向上的动量和角动量平衡的方法,建立了气液流动控制方程,计算了液膜厚度,气液相旋流强度等参数以及压降梯度,并进行涡流工具实验验证模型。涡流工具降低压降损失的机理结果表明,安装涡流工具后流动压降可以降低5%~20%。根据实验及模型,在低速（气相速度小于13 m/s）时,小旋流角和高旋流强度更利于降低压降,而高速（气相速度大于16 m/s）时,高旋流强度会增加额外摩擦阻力。旋流强度的衰减速度会随着液相速度增大而减小,而随气相速度增大而增大。该研究结果可对涡流工具进行优化设计,以达到最佳排液效果。     

用片状模型研究旋转填充床中黏性流体微观混合过程

以碘化物-碘酸盐（Dushman-Villermaux）作为测试体系，采用片状模型计算了黏性流体在RPB内的微观混合效率，通过量纲分析法得出旋转填充床内能量耗散率的计算式，并将实验结果与模拟结果进行对比。结果表明，随黏度增大离集指数增大，随体积流量或转速提高离集指数下降，且计算结果与实验结果吻合良好，RPB内能量耗散率表达式为 ε=0.0044ω^3.09R′_″^0.48q_l^0.23(1/ν)^0.16。     

离心泵在设计工况下泵腔内压力分布的研究

将泵腔内的液体流动简化为理想液体,利用Navier-Stokes方程建立了泵腔内压力随半径变化的关系式．应用离心泵欧拉方程式求解泵腔内的压力分布方程式,并将理论计算值与实验值比较,结果表明：越靠近密封环,计算结果与实测差值越小,在外径处差值最大;泵腔内液体旋转角速度等于叶轮旋转角速度的一半,这一假设有待于进一步验证．