纸浆流动的数值模拟

作者分析了有关宾汉流体的计算及湍流两相流的现状，在k-ε湍流模型和使用壁面函数法处理近壁区问题的理论基础上，通过引入一些合理的假设，建立了一个比较有效的处理纸浆纤维悬浮液的数学模型，并对其进行了数值模拟。作者通过对直圆管中纸浆纤维悬浮液两相端流的模拟，证明了流核区的存在（r/R=0-0.2)。由纤维相和液相的速度分布，说明了滑移扩散连续介质模型的正确性，将不同初始湍流强度进行比较，可进一步解释有关“阻力减小”的现象。     

超声法测定纸浆悬浮液浓度特性

对纸浆浓度有效的测定至今没有很好的方法,特别是低于1%的浓度测量无法解决。本文利用超声波穿透纸浆时的衰减与悬浮液中纤维含量成比例的基本原理,研制了超声波纸浆浓度测定仪。当发射、接收探头相距 L 时,纸浆悬浮液的声衰减系数为α,则超声波的透过     

中浓度纸浆流态化特征

为了研究中浓度纸浆在不同剪切力下的流动特征,找到中浓度纸浆在流态化过程中的变化规律,实现中浓度纸浆悬浮液的流态化,从而达到泵送中浓度纸浆的目的,通过对纸浆剪切受力进行分析,并试验测量中浓度纸浆的密度及剪切应力和剪切旋转速度.建立了纸浆剪切应力和旋转剪切速度数学模型,根据其数学模型与试验结果分析,发现了不同浓度(质量分数)下纸浆的流态化特性,得到了中浓度纸浆的表观屈服应力和使其流态化所需的临界剪切应力,并建立其与纸浆浓度的数学模型.结果表明:功率数随着纸浆浓度的增加而增加,随着转速的增加逐渐减小,最终趋向于一个较小的稳定值,此时中浓度纸浆处于流态化状态.     

软土流变试验的数值模拟

首先讨论了在进行软土工程数值模拟时选取软土流变本构模型的原则 ,然后根据实验室的试验数据提出了一种层叠式的流变模型 ,并利用位移反分析方法求得了土样的有关参数 .由于在进行位移反分析时 ,采用了非线性优化方法 ,为此通过目标函数随各个参数变化的影响分析来确定各设计变量的初始值 .计算实例表明 ,数值模拟的结果与试验结果相当吻合     

压力筛内部纸浆悬浮液流场的数值模拟

为了克服废纸浆压力筛筛浆过程中孔、缝堵塞问题,在分析测试废纸浆在不同浓度下黏度的等流体特性的基础上,通过Unigraphics NX(UG)软件对压力筛内部流场建立模型,运用计算流体动力学软件(ICEM CFD)和FLUENT软件对压力筛内部纸浆悬浮液流场进行数值模拟,得到了压力筛内部筛浆区流场的压力、湍流强度和流速的分布。结果表明:对于常用典型代表性的浆料和结构特征以及运行参数的压力筛,波纹筛板湍流强度最高为306%,而筛孔内湍流强度最高为128%;筛孔进口处最大流速为8.16 m/s,出口处最大流速为3.5 m/s,平均流速约为1.2 m/s;筛框处旋翼头部静压力最大约为1.8×105Pa,旋翼尾部静压力最小约为6.92×104Pa。     

不同收缩口模中聚合物熔体流变行为的数值模拟

挤出成型是聚合物加工工业中的一种重要成型方法。在挤出成型过程中,聚合物熔体在收缩口附近容易出现应力集中现象,从而导致最终制件的表面缺陷。以最终消除或减小表面缺陷为目的,基于数值模拟的方法,主要研究了口模的收缩外形对聚合物熔体流变行为的影响,包括具有不同收缩长度的V-型收缩口以及喇叭型收缩口。采用Rolie-Poly模型刻画聚苯乙烯熔体在4?1收缩流中的应力-应变关系,基于有限体积法及SIMPLE算法模拟了不同收缩长度条件下,聚苯乙烯熔体在V-型收缩口模以及喇叭型收缩口模中的主应力差、第一法向应力差、伸展率和速率。数值结果表明：V-型收缩口、喇叭型收缩口以及收缩长度的增大,都能有效改善收缩流中的应力集中现象,在收缩长度相同的条件下,喇叭型收缩口模具有更好的效果。     

岩石中浅孔爆破特性的数值模拟

采用某工程现场岩石力学、爆破参数,建立柱状装药、微差爆破数值计算模型,研究岩石中浅孔爆破应力特征和速度变化规律,考虑介质的重力、分段爆破影响.研究结果表明:最大主应力在几何形状变化处最大;有效应力最大值出现在距离爆源最近处;速度计算结果与现场爆破振动速度监测结果相吻合.     

流化床式筛分机中气泡特性的数值模拟

采用流化床式筛分机,针对煤料在流化床内流化时的鼓泡筛分特性,以Eulerian多相流模型,对筛分机的单粒径颗粒气固两相流动进行模拟,得出了筛分机内某一截面的固相体积份额分布图和不同截面的气泡分布图.为求证最佳流化速度,共设计了4组不同入口气速的工况.根据4组数值模拟结果,分析得出筛分机内最佳流化速度为0.96m/s.通过比较4组工况的流化效果发现,当流化速度为1.36m/s时,气泡最多,因而该工况最具有代表性,可用来研究筛分机的鼓泡特性.研究结果表明,筛分机的鼓泡具有随机性和不均匀性.     

冷库保温特性数值模拟

建立了数值预测冷库性能的计算机软件，使得在冷库设计阶段预先分析冷库的保温性能成为可能．对一具体冷库进行的数值预测和实验验证表明，本文建立的方法是切实可行的．     

套室内厨房油烟浓度的数值模拟

采用稳态不可压缩雷诺时均N-S方程、k-ε湍流模型,对套室内厨房油烟浓度进行了三维空间数值模拟。通过对浓度扩散方程添加源项以表示烟气发生率,采用交错网格控制容积法将计算区域进行离散,用SIMPLE算法求解离散控制方程。模拟结果表明,排烟方式的不同和排风量的大小对厨房油烟浓度及速度的分布均产生一定的影响,在相同的排风量情况下,上排烟的效果要优于侧排烟,但排风量增至一定程度后,并不能明显改善排烟效果。研究结论有助于有效预测厨房油烟浓度分布和污染物传播规律,保护套室内人体健康安全。     

颗粒材料力学特性的数值模拟

针对颗粒介质特殊的力学特性,研究了二维颗粒堆积体中力的传递与分布,应用离散元理论建立数值模拟模型,并计算了堆积体中的接触力.结果表明,计算结果与物理试验现象较为吻合,在模拟中同时反映了颗粒介质中的拱效应和双峰现象.     

中浓纸浆悬浮液湍流边界层的模拟

介绍纤维悬浮液的分类及管道中纸浆纤维悬浮液的流动状态 ,重点进行中浓纸浆悬浮液湍流边界层的模拟研究 ,详细分析了相关的模拟结果 ,得出如下结论 :当管子壁面距离 0～ 9× 10 - 4m时 ,横过水环厚度的速度分布是线性的 ;水环厚度很小 ,水环中的剪切作用是层流剪切 ,剪切力作用于纤维网络表面 .突出网络塞体表面 (0～ 9× 10 - 4m )的纤维甚少 .据此可认为网络塞体表面较为光滑 ;管道中远离壁面处浓度高 ,壁面处浓度低 ,浓度分布具有递减的趋势     

混凝土软化特性的数值模拟

采用微裂纹区分段线性应变软化律，并考虑由微裂纹演化而造成的弹性刚度劣化对裂缝扩展的影响，在给定σ－ω软化律的基础上，用应变增量迭代法，数值模拟了混凝土三点弯曲梁的Ｐ－△全曲线。     

中等浓度表面活性剂溶液流变特性的实验研究

为研究剪切速率和溶液浓度对中等浓度表面活性剂溶液流变特性的影响,在25℃、1～300s-1剪切速率范围内,对质量分数分别为0.05%、0.07%、0.10%和0.15%的CTAC/NaSal表面活性剂溶液进行稳态模式下的流变测量.研究表明,随着表面活性剂浓度的增大,由剪切诱导转变引起的黏度增稠率依次减小,当浓度达到某一临界饱和值时不再有剪切诱导转变发生,该浓度所对应的黏度-剪切速率流变曲线称为最大黏度线.当浓度低于临界饱和浓度时,在以临界剪切速率为界的两区域内,剪切速率-剪切应力流变曲线分别符合对数模型.从能量的视角分析了剪切诱导结构(SIS)可能的形成机理,指出诱导SIS形成的临界能量值本质上是由胶束结构决定的.从流变的角度指出,对于中等浓度的表面活性剂溶液,SIS不再是产生湍流减阻的必要条件.     

液态金属熔体中气泡运动特性数值模拟

为了揭示高温液态金属熔体中气泡运动规律及其彩响因素,应用VOF方法对单个气泡在液态金属中的运动特性进行了数值计算,得到了与实验数据相符合的气泡变形及上升速度规律;分析预测了表面张力对气泡变形过程的影响及单个气泡在液态铝熔体中的运动轨迹．结果表明,气泡的变形随着奥托斯数的减小而减小;其运动规律是呈螺旋式上升的,容器半径越小、气泡越小,气泡的摆动幅度越大．     

浮选三相流中气泡运动特性的数值模拟

为获取浮选气泡在矿浆中的运动规律及三相流中浮选气泡的最佳尺寸,运用欧拉模型模拟不同初始直径的气泡在不同密度矿浆中的运动过程.结果表明：在给定的初始条件下,同一浓度的矿浆中,单个浮选气泡所能捕获的矿物量以直径4 mm的气泡最多,气泡尺寸增大或减小后,其矿物捕获量都有所减少.当矿浆中固相质量分数在20%~40%之间变化时,矿物捕获量最多的气泡尺寸变化不大,并且随着矿浆中固相质量分数的增大,单个气泡的捕获量增大,矿物粒子回收率增加.在实际生产中,直径为3.5~4 mm的中等大小气泡在运动过程中变形程度小,气泡水平偏移及浮升速度适中,对矿物粒子的捕获率及运载能力和浮升能力较强,有利于提高浮选产量和质量.     

促进造纸行业自动化纸浆中浓度变送器研制成功

一种新型纸桨中浓度变送器在汉通过鉴定,它填补了国内纸桨生产中的一项空白,处于国内领先地位,达到了80年代的国际水平.这是我校自控系与轻工部造纸研究所、武汉自动化仪表厂共同研制的成果.     

超低浓度甲烷气体催化燃烧数值模拟

使用FLUENT软件对超低浓度甲烷气体在壁面涂有Pt/Al2O3催化剂的蜂窝型燃烧器微通道中的催化燃烧情况进行数值模拟,计算分析入口甲烷浓度,催化壁面温度以及燃料入口流速对甲烷转化率的影响。结果表明,随着入口甲烷浓度的增大,催化壁面温度的升高和燃料入口速度的降低,甲烷转化率会增大。当燃料入口流速为0.1m/s,甲烷体积浓度为1%,壁面温度为950K时,甲烷转化率可以达到97.0%。     

基于纸浆泵流场数值模拟的叶轮设计准则及其应用

采用纤维-流动耦合模型及求解方法,对纸浆泵叶轮流道内的悬浮流动进行了数值模拟.结果表明,在进口附近,纤维取向变化剧烈,在靠近凹壁面附近,纤维取向摆动显著,而沿中间流线及凸壁面流线,纤维取向变化相对比较稳定;在进口靠近凹壁面附近,附加应力比较显著,而在流道中间及下游区域,附加应力分布变得平均.将结论推广至纸浆泵叶轮设计中...