基于CFD的新型结构静压油垫数值仿真技术

为了提高重载数控机床静压转台的承载能力和油膜刚度,提出了一种具有多环形流道油腔和阻尼型封油边结构的新型静压油垫,并对其性能进行了研究.在对静压油垫结构优化设计的基础上,利用CFD(computationalfluid dynamics)数值仿真技术,采用二维轴对称流动模型对新型结构静压油垫的流场特性进行了仿真分析,得到了新型静压油垫的内部流场特性,计算出油垫的承载能力和油膜刚度,并与单腔体、单平面封油边结构的静压油垫进行了对比.研究表明:新型静压油垫能通过在阻尼流道和阻尼槽内形成紊流,增加流动液阻,实现压力增益,并可在阻尼槽处产生局部静压效应,从而使新型结构静压油垫的承载能力和油膜刚度较传统结构静压油垫有所提高;此外,采用CFD技术有助于对复杂结构的静压油垫进行优化设计与性能计算,从而提高设计效率和计算准确性.     

溶气水饱和度对气浮净水溶气效率的影响

对气浮净水系统虽溶气水饱和度进行了理论分析，认为液相传质系数，气液交换界面系数，溶气时间及溶气温度是影响气效率的主要因素，提出气体静态溶解和动态溶解的概念，并推导出溶气水相对饱和度的计算式，认为在溶气和释气过程连续进行时，静态溶气时溶气水达到饱和需时较长，因此，溶气水中溶气量的高低主要取决于动态溶气效果。     

基于Fluent的油气分配器结构改进与分流特性仿真

定义了液相分流系数和气相分流系数作为油气润滑系统中油气分配器的分配效果的评价指标.改进了现有油气分配器的结构,即在分配芯的分流界面上添加一组圆弧导流槽和一个导流锥体.建立了现有和改进后油气分配器的流体域模型,利用Fluent软件分别对它们内部流场进行了仿真,并计算了各自液相分流系数和气相分流系数.结果表明,改进后的油气分配器的分配效果明显优于现有油气分配器.     

电解制氧槽试件微柱群单相流场PIV测试

安全稳定的电解水制氧装置是中长期载人航天的重要保证,为保证固体聚合物电解池(SPE)电解质的安全工作温度,利用激光粒子图像速度场测量(PIV)系统对电解制氧槽试件微小方柱群流场进行试验研究,设计电解槽试件及其流量流场控制测试系统,讨论试件流场PIV测试方法及试验参数设置,得到不同流量下微小尺寸方柱群流道内流速的矢量图.结果表明:试件内流场流速很低,各流量下柱群区的流速量级为10-3m/s,柱群区以纵向流动为主,该结构各流道中流量分配不均,试件内流场分布的不均匀性随流量增加而加剧.改进试件内部水进入流道的入口形式及各横向流道的入口形式,并适当增加周边沟槽流道的阻力,可增加试件内流场分配的均匀性.     

双阻尼分流机头优化设计及对橡胶/蒙脱土纳米复合材料挤出性能的影响

设计了单阻尼流道、单分流挡板流道及双阻尼分流流道结构,模拟了不同流道结构挤出成型过程中的速度场和压力场,对双阻尼分流机头进行了优化设计。并通过橡胶/蒙脱土纳米复合材料的性能测试分析对比了各流道结构的优缺点。结果表明:与单阻尼流道及单分流挡板流道机头相比,双阻尼分流机头能够使胶料的出口速度保持一致,对物料的取向作用也十分明显,并且能更大程度地提高蒙脱土在纳米复合材料中的分散程度,从而改善橡胶/蒙脱土纳米复合材料的加工性能。     

平面闸门有压出口段突扩突跌三维流场数值模拟

高水头平面闸门后接平坡明流段,且出口采用突扩突跌的掺气设施,其水力特性复杂,实际工程中研究及运用较少.结合设计采用该形式的龙开口水电站冲沙底孔,应用标准双方程紊流模型和VOF多相流方法对其流道流场进行了三维数值模拟,对闸门出口突扩突跌段特性、平坡泄槽段水力特性进行研究,并将部分结果与模型试验成果进行比较,两者符合较好.通过数值模拟与模型试验相互验证对其体型进行优化,提出闸门段压力分布均匀的出口收缩方式、出口加挑坎的跌坎掺气体型,在平坡泄槽上取得了良好的掺气效果,为工程设计提供参考.     

溶气-柱浮选技术处理含Cr(Ⅵ)废水的研究

结合溶气气浮技术和柱浮选技术的优点,提出用溶气-柱浮选技术处理含Cr(Ⅵ)废水的思路.采用φ50 mm的浮选柱,通过特制的溶气释放器在柱体内产生微泡.介绍了该技术的工艺流程及原理.采用水合肼(N2H4·H2O)为还原剂,AlCl3为絮凝剂,十二烷基硫酸钠(sDS)为表面活性剂,考察了废水pH控制、溶气压力、回流比、絮凝剂及表面活性剂浓度对浮选效果的影响.实验结果表明,在优化操作参数的条件下,处理效果很好,废水中Cr(Ⅵ)的去除率达98%以上.     

溶气-柱浮选技术处理含Cr（VI）废水的研究

结合溶气气浮技术和柱浮选技术的优点,提出用溶气-柱浮选技术处理含Cr(Ⅵ)废水的思路.采用φ50 mm的浮选柱,通过特制的溶气释放器在柱体内产生微泡.介绍了该技术的工艺流程及原理.采用水合肼(N2H4·H2O)为还原剂,AlCl3为絮凝剂,十二烷基硫酸钠(sDS)为表面活性剂,考察了废水pH控制、溶气压力、回流比、絮凝剂及表面活性剂浓度对浮选效果的影响.实验结果表明,在优化操作参数的条件下,处理效果很好,废水中Cr(Ⅵ)的去除率达98%以上.     

储水罐水位调节阀内部流场数值模拟及流道结构改进

针对某超(超)临界火电机组锅炉储水罐水位调节阀内部流场的漩涡问题,利用CFD技术对其内部流场进行仿真分析,得到该阀在不同开度下的漩涡的分布情况,为流道结构改进设计提供了依据。以扩大阀体内腔,减小阀体内壁边界倾斜度的原则对其流道结构进行改进,提出相应的改进方案,并对结构改进后的阀门在全开时的内部流场进行仿真分析,证明改进后的方案基本消除了漩涡。通过对流场数值模拟和流道结构改进为储水罐水位调节阀的结构设计提供了理论依据。     

基于S锥结构光纤传感器的研究

针对传统基于S锥结构的光纤传感器存在制作工艺复杂、灵敏度低和温度交叉敏感等问题,本文设计并验证了一种同时测量折射率(refractive index,RI)和温度的新型光纤传感器.传感结构由细芯光纤(thin-core fiber,TCF)上制作的S锥结构和单模光纤(single-mode fiber,SMF)上制作的...     

Treatment of Wastewater Containing Heavy Metals Using Dissolved Air Released Flotation Column

A new type of dissolved air released flotation column is developed to treat wastewater containing Cr（Ⅵ） based on advantages of both dissolved air floatation and column floatation. By using a column with a diameter of 50 mm and a specially made dissolved air releaser, micro-bubbles inside the column can be formed. N2H4H2O was used as reductant, AlCl3 as flocculant, C12H25SO3Na（SDS） as surfactant in the experiment. The effects of pH of wastewater, pressure of dissolved air, ratio of return water, and concentration of flocculant and surfactant on the removal efficiency are studied. The results show that the efficiency of dissolved air released flotation column is much higher than that of other approaches after the operation parameters are optimized, with the reduction ratio of Cr（Ⅵ ） in wastewater reaching 98%. So this technique can be widely used in wastewater treatment     

气浮选对含油污水沉降分离流场特性的影响

以溶气气浮沉降工艺为对象,基于多相流混合模型数值模拟描述了含油污水气浮选沉降分离过程中的压力场分布、粒子运动迹线特征及除油、除悬浮物效果,并与普通重力沉降分离特性进行对比,揭示了气浮选对含油污水沉降分离流场特性的影响.结果表明,溶气气浮沉降能够适应处理量变化而获得更为稳定的压力场分布,能够避免涡流而取得相对稳定有序且在...     

止回阀流动特性与阀芯优化设计

止回阀阀芯的优化设计可提高阀体的寿命与使用效果,通过对止回阀不同过流面结构的工作过程进行模拟和仿真,发现修改阀瓣与阀芯改变过流面结构,可以有效改善阀门处水体的整体流动特性。以阀体加工的工艺要求及仿真边界条件的约束为基础,对阀芯长度与阀瓣进行优化设计,得出一个能够降低涡流和射流现象、减少水流分层效果的新结构。后期的实验验证了优化后的结构具有较好的性能。     

竖直窄矩形流道液泛研究

为了研究窄小流道内气液两相逆向流动问题,以空气-水为工质,对竖直窄矩形流道内液泛过程及液泛特征点进行了实验研究和理论分析,并与传统流道液泛进行了比较.结果表明,竖直窄矩形流道内液泛起始点符合Wallis关系式,与传统流道液泛起始点以压差突变进行判断不同,窄矩形流道内液泛起始点的判断以有水被携带出流道为标志.窄矩形流道内完全携带点与水流量大小、实验段入口条件无关,只与气体流量大小有关;流向反转点与试验段壁面干燥程度有关,与水流量大小及气体入口条件无关.     

通气孔对动叶冷却结构流动和换热特性的影响

为深入研究某型燃气轮高温旋转动叶片内部先进的复合冷却结构,采用三维气热耦合数值计算方法,模拟该叶片外部高温流场、内部前后冷却腔内蛇形折流通道复合冷却结构的流动性能与换热特性,研究前腔蛇形折流冷却通道在采用局部通气孔改进设计的条件下对整个旋转叶片外表面冷却效果与内部冷却通道流阻系数的改善程度。计算结果表明:在给定的冷气流量条件下,无通气孔设计时,叶片内部蛇形折流通道采用的气膜/冲击/扰流复合冷却结构能够对叶片整体带来较好的换热效果,并且叶片内、外表面温度分布都处于合理范围,但由于整个内部折流冷却通道流动阻力较高,导致对冷却气源供应压力要求过大,且前后冷却腔室进口设计压力差别较大;在内冷前腔局部位置设计冷气通孔结构,可有效降低前腔折流通道的流动阻力,在保证叶片换热效果没有受到明显影响的前提下,实现了所需冷气供应压力和冷气量同时显著下降,多腔冷却气体用量得到更好匹配。该改型设计提高了原型叶片的工程应用价值。     

气水孔隙混合流体的压缩性

为了得到适用于高饱和度土固结分析的孔隙混合流体的压缩性计算公式,采用孔隙水压力来表示混合流体的压缩系数.推导过程中,不考虑气泡在水中的溶解,按Laplace公式建立气泡压强与水压的关系.分析了单个气泡对压缩性的影响,并进行了一维固结压缩试验,对混合流体的压缩系数公式进行了验证.结果表明：饱和度、水压和孔隙气的分散度是影响孔隙流体压缩性的3个主要因素;饱和度越小,气泡半径越大,混合流体的压缩性越大;若初始饱和度相同,当水压达到较大值时,气泡初始半径大小对压缩系数影响很小.将试验数值与其他研究者的计算结果进行对比,证明了所推导的理论公式能较好地分析预测孔隙混合流体的压缩系数.     

高坝下游水体中溶解气体过饱和问题研究

提出高坝下游水垫塘中总溶解气体(TDG)饱和度的计算与下游河道水体TDG饱和度的计算应采用不同的方法;并利用高速射流实验,及自行设计的产生TDG过饱和的实验装置,进一步分析了高坝下游水体中TDG过饱和的成因,找到了影响大坝下游TDG释放速率的主要因素.指出由于水垫塘中气泡被带入水体深处,使得水体存在溶解度梯度,溶解度沿着水深方向增加,深处水体能溶解更多的气体,在水流的紊动掺混下,高浓度的溶解气体被带入到较浅水深处,造成部分水体TDG过饱和.在没有掺气的条件下,过饱和溶解气体释放速率随着紊动强度的增大而增大,随着水深的增加而减少.     

风水交替冲孔立井快速揭煤技术试验研究

针对低透气性煤层传统的排放钻孔立井揭煤技术严重地制约施工进度的问题,在桃园矿新副井揭8煤施工过程中,首次提出并试用了风水交替冲孔的快速揭煤技术,利用风水交替冲孔对钻孔孔壁煤体实施有序可控的剥离,增大了钻孔见煤段的孔径,使钻孔周围煤体得以卸压,瓦斯得到了较快的排放,消除了措施区域的煤与瓦斯突出危险性,实现了安全快速揭穿8煤。     

预制“U”型混凝土渠道断面优化设计

当前农田灌溉水有利用系数低、节水潜力大的特点,据此,可根据渠首流量、借助计算机辅助设计软件和明渠均匀流公式率定“U”型渠道水力最优断面,并从投资、制作、施工等各个方面对U型预制混凝土渠道进行优化断面设计,具有施工方便、造价低廉、质量可靠、节水等效益,可推广应用．     

天然气压力能利用与空气分离的集成工艺研究

为了有效回收天然气压力能,降低空气分离过程的能耗。利用Douglas系统分割理论获得高压天然气压力能,利用与空气分离的集成原理构建了新型氮膨胀制冷的空气分离流程,将高压天然气压差制冷取代原始流程的氮气外循环制冷。采用了Aspen Hysys软件及分析方法对新旧流程进行模拟计算,结果表明:相同工况下集成工艺可降低约58%的单位液态产品能耗,且效率由35.6%提高至52.5%。将高压天然气压力能回收用于空气分离,可有效降低空气分离产品的生产成本,提高有效能的利用率,具有良好的节能效益。