熔喷双槽形喷嘴气体射流流场研究

从点涡的性质出发,研究了涡偶代替射流的可行性,推导了两射流合成的理论公式,并用实验测定数据验证了该公式的可靠性。该公式预测的纤维直径与经验公式的预测结果几乎完全相同。     

基于近似模型和遗传算法的等离子喷焊工艺参数多目标优化

为了对等离子喷焊工艺参数进行优化,提高喷焊层的质量,通过径向基函数(radical basis function,RBF)神经网络近似模型和非支配排序遗传算法(non dominated sorting genetic algorithmⅡ,NSGA-Ⅱ)遗传算法相结合的方法,对等离子喷焊试验数据,基于MATLAB平台进行训练,以此来构建显微硬度、磨损量和稀释率的近似模型,利用NSGA-Ⅱ遗传算法对模型进行下一步的多目标优化,最终得到帕累托最优解集,研究了工艺参数间的交互作用.结果表明:利用RBF-NSGA-Ⅱ遗传算法比响应面法能更显著地提高喷焊层质量.可见对等离子喷焊工艺的优化具有一定的参考价值.     

基于Fluent的螺旋形喷嘴熔喷流场的数值模拟和试验

在熔喷技术中气流场速度和温度的变化对纤维的拉伸细化有直接的影响.为研究螺旋形喷嘴熔喷流场的变化情况,利用Gambit建立几何模型,通过Fluent采用标准κ-ε两方程模型对高压、高速可压缩的气流场进行三维数值模拟,并通过试验测量对模拟结果进行验证.结果表明模拟和试验趋势变化基本吻合,模拟研究可实现预测流场特点及变化规律,还可为模头的优化设计提供参考.     

液氮洗工艺的多目标遗传算法优化

为了优化大化肥中的液氮洗关键流程以提高能量效率、控制CO2排放,在使用Aspen Plus软件对某低温液氮洗工艺进行模拟分析的基础上,结合多目标遗传算法和二次规划法(MOGA-QP)来解决局部极值和大规模优化问题.根据超结构方法,构建了液氮洗工艺流程总结构,即在原流程中加入了一个减压阀和一个分离器,由此可以增补29.546 kJ/kg冷量,使得液氮洗涤塔出口净化气中的CO体积分数为0.55×10-6.利用MOGA-QP求解了超结构,即在进化过程中用二次规划法来模拟流程表单的各个子模块,在最终收敛的环节用二次规划法求解子问题,从而对遗传算法产生的Pareto解做进一步的精细优化.实际应用显示:在满足工艺指标的前提下,优化后的液氮入口流量减至0.131 2 kmol/s,出口CO体积分数降至0.25×10-6,液氮入口流量减少了1.7%,火用损失减少了15.7%,表明改进流程更佳,MOGA-QP算法有效.     

乳化液槽内流场和温度场的数值模拟及优化

采用CFD2000对天力带钢厂的乳化液槽内流场和温度场进行了数值模拟,并对该槽的内部结构进行了优化设计.模拟结果表明:槽内左边存在死区,导致乳化液的浓度波动较大,槽的底部乳化液流速较大,沉淀物质容易被抽出;槽内乳化液温差较大,导致乳化液温度波动较大;在乳化液槽底部新添加-高0.7 m的挡墙,并且把上部挡墙向左端延长0.8 m,减少沉淀物质被抽出;新加一套55 kW的电加热器,挡墙右端的乳化液温差不超过0.5℃.模拟结果可以分析槽内流场死区和乳化液温度分布,对于优化槽的内部结构,促进铁粉沉降和浮油上浮,提高乳化液的使用效果具有重要意义.     

乳化液槽内流场和温度场的数值模拟及优化

采用CFD2000对天力带钢厂的乳化液槽内流场和温度场进行了数值模拟,并对该槽的内部结构进行了优化设计。模拟结果表明:槽内左边存在死区,导致乳化液的浓度波动较大,槽的底部乳化液流速较大,沉淀物质容易被抽出;槽内乳化液温差较大,导致乳化液温度波动较大;在乳化液槽底部新添加一高0.7 m的挡墙,并且把上部挡墙向左端延长0.8 m,减少沉淀物质被抽出;新加一套55 kW的电加热器,挡墙右端的乳化液温差不超过0.5℃。模拟结果可以分析槽内流场死区和乳化液温度分布,对于优化槽的内部结构,促进铁粉沉降和浮油上浮,提高乳化液的使用效果具有重要意义。     

乳化液槽内流场和温度场的数值模拟及优化

采用CFD2000对天力带钢厂的乳化液槽内流场和温度场进行了数值模拟,并对该槽的内部结构进行了优化设计.模拟结果表明:槽内左边存在死区,导致乳化液的浓度波动较大,槽的底部乳化液流速较大,沉淀物质容易被抽出;槽内乳化液温差较大,导致乳化液温度波动较大;在乳化液槽底部新添加-高0.7 m的挡墙,并且把上部挡墙向左端延长0.8 m,减少沉淀物质被抽出;新加一套55 kW的电加热器,挡墙右端的乳化液温差不超过0.5℃.模拟结果可以分析槽内流场死区和乳化液温度分布,对于优化槽的内部结构,促进铁粉沉降和浮油上浮,提高乳化液的使用效果具有重要意义.     

乳化液槽内流场和温度场的数值模拟及优化

采用CFD2000对天力带钢厂的乳化液槽内流场和温度场进行了数值模拟,并对该槽的内部结构进行了优化设计。模拟结果表明：槽内左边存在死区,导致乳化液的浓度波动较大,槽的底部乳化液流速较大,沉淀物质容易被抽出;槽内乳化液温差较大,导致乳化液温度波动较大;在乳化液槽底部新添加一高0．7m的挡墙,并且把上部挡墙向左端延长0．8m,减少沉淀物质被抽出;新加一套55kW的电加热器,挡墙右端的乳化液温差不超过0．5℃。模拟结果可以分析槽内流场死区和乳化液温度分布,对于优化槽的内部结构,促进铁粉沉降和浮油上浮,提高乳化液的使用效果具有重要意义。     

缠绕管式换热器结构参数多目标优化数值模拟研究

为分析缠绕管式换热器关键几何结构对其流动和传热性能的影响,采用多目标遗传优化算法对壳侧的流动和传热特性进行了数值模拟研究,并对通过中心复合设计得出的实验点进行了计算。研究结果表明:缠绕管式换热器的壳侧压降随着层间距、缠绕角、同层管间距的增大而减小;壳侧换热系数随着层间距的增大而减小,随着管外径的增大而增大,随着螺旋角的增大先增大后减小。通过敏感度分析可知:螺旋角和层间距对缠绕管式换热器的流动和传热性能影响最大,在计算工况下,层间距对压降和换热系数都呈负相关;螺旋角与压降呈负相关,与换热系数呈正相关。同时,应用多目标遗传算法在连续响应面的基础上对原结构进行优化,得到3组优化结果,换热系数平均增加了2.93%,压降平均降低了40.27%,综合传热性能均好于原结构。该研究成果可为缠绕管式换热器的优化设计提供理论基础。     

Numerical Simulation of the Air Jet Flow Field in the Melt Blowing Process

The theoretical model of the flow field of the dual slot die in melt blowing process is founded. The model is solved numerically with finite difference method. The distributions of the air velocity component in x direction along x-axis and y-axis and the air temperature distributions along x-axis and y-axis are obtained via numerical computation. The computation results coincide with the experimental data given by Harphain and Shambaugh. The distributions of the air velocity and air temperature are introduced into the air drag model of melt blowing. The model prediction of the fiber diameter agrees with the experimental data well.     

喷模头双缝形喷嘴纺丝线上的气流变化

通过引入喷嘴头端宽度与气缝宽度的比值这一参数,建立了熔喷双缝形喷嘴流场纺丝线上气流速度、温度变化的经验方程,是以往经验方程的进一步完善.使用该经验方程结合熔喷理论模型进行了纤维最终直径的预测,实际预测结果证明了所建经验方程的正确性和可靠性.     

熔喷模头双缝形喷嘴纺丝线上的气流变化

通过引入喷嘴头端宽度与气缝宽度的比值这一参数，建立了熔喷双缝形喷嘴流场纺丝线上气流速度、温度变化的经验方程，是以往经验方程的进一步完善。使用该经验方程结合熔喷理论模型进行了纤维最终直径的预测，实际预测结果证明了所建经验方程的正确性和可靠性。     

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.     

螺旋芯棒式吹膜模头熔体流动特性的数值模拟

对吹塑薄膜螺旋芯棒式模头内熔体的流动现象进行了三维数值模拟。结果表明,随着螺槽的逐渐消退,螺槽内熔体的速度由入口处的沿螺槽方向流动逐渐变为沿模头轴向流动,而环形间隙内熔体的速度在入口处存在较小的环形分量,随间隙厚度的增加逐渐变为沿轴向流动。沿挤出方向,螺槽中熔体的压力等值线由垂直于螺槽逐渐变为垂直于轴向,环形间隙中熔体的压力等值线由倾斜于轴向逐渐变为垂直于轴向。     

旋风分离器气相流场的数值模拟

为了考察适合旋风分离器流场模拟的湍流模型,采用三维贴体网格,应用ＰＨＯＥＮＩＣＳ程序对某旋风分离器气相流场进行了数值模拟,湍流模型分别采用标准ｋ－ε模型和Ｃｈｅｎ－Ｋｉｍ模型。通过计算结果与实验数据的对比发现,与标准ｋ－ε模型相比较,Ｃｈｅｎ－Ｋｉｍ模型更适合于模拟涡旋流动,可以用来进行旋风分离器流场模拟。     

流化床式风水联合冷渣器冷态空气流场的数值模拟

用数值模拟的方法，计算了某风水联合冷渣器内空气场的速度、压力等参数的分布，并与实验结果进行了对照，发现计算结果与实验测量值符合得很好，准确地模拟了冷渣器内空气速度场的分布．同时，也给出了流场内的速度矢量分布及压力分布，并对流场内的流动特性进行了分析，指出流场内部分区域出现的旋流可能是造成这种冷渣器不能顺利排渣的原因之一．     

低密度聚乙烯熔体挤出胀大的实验和数值模拟预测

对一种国产低密度聚乙烯(LDPE)进行了经过长毛细管的挤出胀大流动实验则量，得到了挤出胀大比和流动曲线．测定了材料的线性和非线性粘弹性，并用PSM模型进行了表征，同时数值模拟了LDPE熔体的挤出胀大流动．预测结果与实验基本吻合，但在较高剪切速率下两者间还存在一定的偏差，分析了影响偏差的原因。