前混合磨料水射流喷嘴外流场磨料加速过程研究

前混合磨料水射流与后混合磨料水射流相比,磨料粒子速度松弛情况和混合均匀性好得多。磨料在系统中加速情况影响系统的能量传递效率和切割能力,加速过程可分为管内加速、喷嘴加速以及喷嘴外流场核心段加速三个过程。本文应用液固两相流理论,对喷嘴外流场磨粒进行受力分析,建立外流场加速模型,研究表明,磨料粒子在喷嘴外流场核心区加速,达到速度最大值,在过渡段和空气掺混,粒子速度下降,在喷嘴外流场速度松弛比大于喷嘴内流场,但喷嘴外流场核心段速度增量远远小于喷嘴段。     

基于FLUENT的磨料水射流喷嘴内流场的可视化研究

根据液固两相流理论对磨料水射流喷嘴内的流场进行了分析,并建立了喷嘴内流速度场的可视化模型,利用FLUENT分析软件求解磨料水射流喷嘴内各节点的速度.根据速度场分布图,讨论了影响磨粒速度的主要因素.研究表明,存在一个最优磨料喷嘴长度,使得磨料速度最大.喷嘴混合腔的长度对磨料粒子的加速有显著影响,为了达到最大磨料速度,磨料混合腔长度可在水射流喷嘴直径30～40倍的区间内选取.磨料粒子最高速度会随磨料混合腔内圆锥角的增加而降低.从降低喷嘴磨损角度看,应减小混合腔内锥角.     

基于CFD的磨料水射流加工中粒子圆度影响研究

为提高磨料水射流加工性能和延长喷嘴使用寿命,基于欧拉-欧拉方法和离散粒子模型,利用CFD仿真技术探究磨料水射流喷头内部的三相流运动,建立磨料水射流喷头的物理模型,并通过与文献实验结果对比,验证模型的可靠性。通过自定义粒子圆度系数,利用CFD模拟分析粒子圆度系数对粒子出口速度及管壁磨损率的影响。结果表明:射流压力和磨料圆度越大,磨料出口速度越大,喷嘴内磨损越小;磨料流量和磨料圆度系数越大,磨料出口速度越小,喷嘴内磨损越大;磨料尺寸越小和磨料圆度越大,磨料出口速度越大,喷嘴内磨损也越大;水射流切割过程中的深宽比随着压力增大而增大,随着横移速度和靶距的增加而减小,随着粒子圆度的增大而增大。     

磨料射流切割钻杆的喷嘴设计

在高含硫油气田中,为避免剪切闸板发生硫化物应力腐蚀开裂,采用前混合磨料射流替代剪切闸板切割钻杆.将S135钻杆51/2″作为研究对象,选取圆锥带圆柱段型喷嘴.通过分析磨料粒子在喷嘴内的加速过程,对喷嘴的结构参数进行了系统研究,得出啧嘴的加速性能和收敛性能达到最佳时的具体结构尺寸.并且计算出磨料颗粒与钻杆材料接触时的最大剪应力,校核了设定参数在理论上的可行性.     

应用仿真技术优化磨料水喷嘴内部结构

研究了液固两相流在磨料水喷嘴中的流动仿真、计算粒子速度、描述粒子运动轨迹;为了优化磨料水喷嘴结构参数,研究分析了具有不同长度和锥形入口角的磨料水喷嘴.     

磨料水射流对金属材料去除力和去除模型的研究

磨料水射流抛光技术作为一种新型技术,广泛应用于表面抛光加工作业中,利用含有细小磨料粒子的抛光液在高压作用下,与工件表面发生冲击、冲蚀而去除材料,以达到抛光目的。采用单颗粒磨料粒子使材料产生塑性变形模型来研究磨料水射流对金属材料的去除力,通过对纯水射流冲击材料的作用力和射流中磨料射流对材料的作用力以及接触应力的理论推导,得出磨料射流中轴线上磨料颗粒去除金属材料最大打击力和最大剪应力以及最大拉应力;通过建立伯努利方程,得到射流压力与金属材料的剪切力和拉应力的直接关系,为工程上磨料水射流抛光喷嘴设计和泵压选择提供了理论参考依据。     

磨料水射流喷嘴内流场的数值模拟

该文以后混合磨料水射流水喷嘴为研究对象,基于两相流动的欧拉-拉格朗日和高雷诺数的标准双方程湍流模型,应用FLUENT软件对磨料水喷嘴内部两相流进行仿真,研究了固液两相流在磨料水喷嘴中的流体动态、磨料粒子的速度。通过对磨料水喷嘴磨损和液固混合相流域的权衡和模拟结果分析,得到磨料水喷嘴的锥形收敛角为30°、柱形内孔直径为0.76 mm、聚焦管总长为73 mm时具有较好的切割性能。通过分析不同长度、直径、锥形入口角的磨料水喷嘴,优化了磨料水喷嘴的结构参数。     

微磨料气射流加工的射流仿真与分析

为了获得微磨料气射流加工技术中的喷嘴的射流状态,依据气固两相流理论,利用FLUENT软件分别对喷嘴射流的外流场和粒子的运动轨迹进行仿真,得到了射流的速度云图、速度矢量图,以及粒子的运动规律。运用实验分析了射流特性及喷射参数对微磨料气射流加工技术的影响规律。     

水下机械手动力学模型及力矩影响研究

现阶段关于核电站多功能水下爬行机器人在水中运动受浮力、水阻力和附加质量力综合影响的动力学分析研究较少,因此综合考虑上述因素提出了微分变换法构建机械手简化水动力学模型并进行了仿真分析,同时研究了不同水阻力系数和附加质量力系数对水下机械手力矩的影响。仿真结果表明:在静水环境中,浮力力矩是搅水力矩的100倍;附加质量力系数对水下机械手搅水力矩的影响曲线吻合度高于水阻力系数,即附加质量力系数的影响小于水阻力系数。     

前混合式磨料射流喷嘴内流动状态的理论研究

介绍了前混合式磨料射流喷嘴内粒子运动方程及其数值计算方法；分析了喷嘴形状对粒子运动轨迹和喷嘴磨损的影响。     

磨粒叶序排布砂轮磨削的磨削力模拟分析

为了改善超硬磨料砂轮的磨削能力,基于生物学的叶序排布理论,提出了一种新型有序化排布磨料的超硬磨料砂轮。利用Ls—dyna仿真软件的光滑粒子法（SPH）,对叶序排布砂轮进行了磨削力的分析研究,得出了叶序参数和磨削用量对磨粒叶序排布外圆砂轮磨削力的影响规律。仿真结果表明,合理地选择叶序系数忌和磨料半径r,可以使叶序排布砂轮在磨削过程中获得较低的磨削力。     

基于磨料水射流的三维编织复合材料铣削技术研究

针对磨料水射流对三维编织复合材料的冲蚀过程,利用Hypermesh/Ls-Dyna有限元分析软件建立磨料水射流冲蚀复材模型,以射流压力、走刀速度、横向进给量为变量开展仿真分析,得出不同工艺参数下材料的去除深度与质量以及材料的应力变化情况,完成水射流铣削三维编织复合材料的工艺过程模拟.研究发现,随着射流压力的增加,复合材料平均铣削深度和Z向最大应力不断增加,当射流压力超过70 MPa时材料被击穿;随着走刀速度和横向进给量的增大,平均铣削深度和材料Z向最大应力呈不断减小趋势;材料铣削深度主要受射流压力的影响,其次是走刀速度,而横向进给量对深度影响较小;铣削面质量主要受横向进给量的影响,当横向进给量大于或小于喷嘴直径时,铣削面会出现峰谷现象,而等于喷嘴直径时铣削面质量较好.根据仿真结果开展试验研究,将试验结果与仿真结果进行对比分析,验证了仿真模型的可行性与有效性.     

多种后混合磨料水射流喷嘴的数值模拟及分析比较

针对传统的后混合磨料水射流喷嘴中的磨料与水混合均匀性差,磨料射流能量低的问题。本文基于CFD欧拉多相流模型,利用Fluent软件对比磨料侧进式喷嘴、磨料中进式喷嘴以及改进的磨料中进式喷嘴在相同边界条件下计算得到的内外流场结果。分析结果表明：磨料侧进式喷嘴的磨料主要分布在速度较低的区域,未能进入高速水流内部,导致喷嘴内外流场的中心位置磨料射流能量低,磨料与水混合均匀性差;磨料中进式喷嘴很好的解决了磨料不能进入高速水流内部的问题,磨料体积分数和磨料速度从中心向外逐渐减小,射流效果明显改善;改进的磨料中进式喷嘴减小了高速水流在原磨料中进式喷嘴混合腔内的碰撞损耗,磨料在外流场的速度及动能都有一定提高。     

基于FLUENT的后混合磨料水射流喷嘴内流场的数值模拟

以后混合磨料水射流喷嘴为研究对象,基于多相流动的欧拉模型,应用FLUENT流体分析软件对几种典型后混合磨料喷嘴的内流场进行数值模拟和仿真,得到压力分布、速度分布、湍流能量分布.结果表明:喷嘴内由于涡旋的形成损耗了部分能量,使得射流出口速度和动能明显降低;存在一个最优圆柱长度使得磨料出口速度达到最大值,其长度为喷嘴出口直径的23～37倍时,磨料得到最高的出口速度;喷嘴内流体紊动能的分布主要集中在喷嘴近壁区和几何形状变化较大的区域.     

拨车机驱动功率计算模型与牵引臂有限元强度分析

在充分分析重载车厢运行阻力、启动动载荷、风附加阻力、坡道附加阻力和弯道附加阻力的基础上，建立了拨车机启动过程中的阻力系统数学模型。结合大秦线2万t重列货车寻求拨车机电机功率匹配的最佳设计方案，为拨车机参数设计提供理论依据。针对拨车机工作过程中主要承载构件拨车臂，应用ANSYS软件进行强度分析，证明拨车臂的设计有一定的安全裕度。     

基于Ansys有限元分析的结构仿真技术探讨

管道法兰密封系统在实际工程中会随着各种随机参量的变化而发生变化,复杂的受载情况会增加密封泄漏概率的风险性。内压与温度载荷是造成法兰泄漏失效的主要原因,压力管道的内压、重力、安装误差等在管道受力情况下产生附加的轴向力和弯矩也会增加二次泄漏的概率。在管道法兰的设计中,很容易遗漏附加载荷对管道泄漏的影响,造成重大事故。通过建立模型,模拟仿真负载的工况,借助有限元分析对管道法兰的结构开展研究。     

水力喷砂射孔喷嘴研究

水力喷砂射孔技术是广泛应用且行之有效的油田提高采收率方式。喷砂射孔喷嘴必须具有良好的耐冲蚀性,以保证井下喷砂射孔的作业寿命。文中针对喷砂射孔喷嘴不同入口曲线,建立了3种常用曲线的喷嘴模型,利用有限元分析软件对喷嘴的磨料加速效果及耐磨性进行了仿真分析,筛选了加速效果最好、耐磨性最优的喷嘴结构。通过地面试验,所优选喷嘴表现出了良好的套管切削效果及良好的耐磨性。该水力喷砂射孔喷嘴可用于现场作业中,助力油气增储上产。     

深海采矿系统集矿机布放仿真研究

深海采矿系统的扬矿子系统和集矿子系统的受力情况比较复杂,根据中国大洋多金属结核中试采矿系统总体系统技术设计要求,对采矿船深沉运动及海浪波面波动进行了数值模拟;分析采矿系统中集矿机布放过程中的受力,采用附加质量力来描述布放过程中的水动力影响;应用机械系统动力学分析软件ADAMS建立深海采矿系统集矿机布放过程虚拟样机,对这一过程进行仿真.通过对仿真结果的分析研究,为采矿船设计与操纵、布放回收装置设计及布放回收作业的实施方案提供了理论参考.     

刮板输送机扭转振动力学模型构建与过弯曲段工况分析

对刮板机受扭状态下的物理性质的研究,首先对刮板输送机经过输送机弯曲段时的过程进行分析,并在此基础上依据动力学模型借助计算机分析弯曲段弯矩以及其附加阻力大小.引入Voigt弹粘性模型作为处理方法,建立模型,再利用Matlab编程实现分析的前处理.最后通过数据仿真得到刮板机过弯曲段的不同位置、不同物料载荷工况下的系统(扭转...     

磨料射流喷嘴直径与切割能力关系的仿真及实验研究

高压水射流磨料喷嘴是磨料颗粒加速的关键部位,喷嘴直径对射流有重要影响.通过实验与仿真的方法研究了喷嘴直径与射流切割能力的关系.研究结果表明:①试件的切口深度和切口宽度随喷嘴直径的减小基本上呈线性减小;②同一压力下,减小喷嘴直径会降低射流的切割比能耗;③不同直径喷嘴射流轴心的加速规律和衰减规律基本一致.喷嘴直径越小,射流加速越慢,衰减越快,等速核心段越短,切割能力降低;④从能耗、切割效率等多方面因素考虑,对于普通材料切割的喷嘴直径较佳选择为0.6～1.0 mm,不宜进行直径0.2 mm以下的磨料射流切割.