果粒饮料盒中袋灌装阀阀道结构分析与优化

目的为了确定盒中袋灌装阀阀道结构以及阀芯下降高度,对盒中袋灌装阀进行流体流场仿真计算。方法运用Fluent软件对盒中袋灌装机的灌装阀阀道结构进行流场分析,根据流速场以及压力场的分布,找出应力集中区域,进行了结构优化;再运用Fluent软件对阀芯下降不同高度数值后,进行模拟仿真,根据阀芯下降不同高度时流速场与压力场的变化,找出最佳高度。结果得到了优化的结构工艺参数以及合适的阀芯下降高度。结论阀型拐角θ1和θ2为30°,阀芯下降高度为3 mm时,物料在阀道中的流动状态最合适。     

基于蜂群算法的等压灌装阀阀口流道结构优化

目的为了改善等压灌装阀的灌装性能,分析阀口流道结构参数对液料流场的影响,求解流道内最大压力损失、最大液料流速和最大湍动能均最小化的约束多目标优化问题。方法基于正交试验设计和Fluent流场仿真软件对灌装阀阀口流道流场进行数值模拟,并通过回归分析建立以阀口流道结构参数为自变量的最大压力损失、最大液料流速和最大湍动能的经验方程,进而建立阀口流道结构参数约束多目标优化模型,采用约束多目标人工蜂群算法对优化模型进行求解。结果流道内最大压力损失最小化、最大液料流速最小化和最大湍动能最小化这3个目标之间存在冲突,无法同时达到最优,基于多目标人工蜂群算法获得了阀口流道结构参数的最优Pareto解集。结论约束多目标人工蜂群算法能有效用于等压灌装阀阀口流道结构参数的优化。     

液压滑阀阀芯结构对流场的影响

目的滑阀结构对阀流场有直接影响,为提高滑阀性能,对不同阀芯结构阀流场进行分析。方法采用U型、三角型和无节流槽3种阀芯结构,利用ADINA软件流固耦合模块,对3种阀芯的滑阀流场情况进行分析计算,研究阀流道内流体流速和压力分布情况。结果在进口处具有较高的流速,无节流槽阀芯在阀口处速度降低最大,U型节流槽阀芯在阀口处速度降低最小;U型节流槽阀芯在整个流道内压力变化较小,无节流槽阀芯在整个流道内压力变化最大。结论阀芯开设节流槽可以明显改善阀流道内流场分布情况,改善阀的性能,其中U型节流槽阀芯具有良好的性能。     

下开阀式塑料灌装阀

目的研发一种适合灌装腐蚀性溶液的灌装阀。方法打破金属灌装阀的传统设计理念,塑料灌装阀以高分子塑料为主体结构,利用塑料阀杆柔韧、抗拉的特点,当阀杆被向上拉起时,灌装阀关闭,同时阀杆下端的阀芯和导向阀体形成线性密封;当阀杆被推动下移时,灌装阀打开。另外灌装阀设置了弹簧,用于保障气路故障时灌装阀仍处于关闭状态,避免泄漏。结果塑料灌装阀不但能够抵抗强酸、强碱等液体的腐蚀,而且具有结构合理、安全可靠、成本低等优点。结论塑料灌装阀成功地解决了化工领域腐蚀性溶液灌装的难题。     

带负吸功能的液体灌装阀

目的研发一种关阀后液体不滴漏的灌装阀。方法打破传统设计理念,将灌装阀设计成复合腔,即灌装腔和负吸腔,负吸腔在灌装腔内部。灌装阀关闭瞬间,负吸腔形成上腔和下腔,下腔具有负压,阀口周围残留的液体会自动顺着阀芯和负吸杆中间的毛细孔被吸入负吸下腔。结果灌装阀关闭后没有残留液体滴漏,避免了残留液体污染包装桶,省去了传统的接料盘或复杂的负吸装置。结论带负吸功能的液体灌装阀成功地解决了灌装阀滴漏的难题,而且结构紧凑、成本低。     

双喷嘴挡板伺服阀工作过程的数值模拟

为从理论上研究双喷嘴挡板伺服阀的工作性能,需对其建立较为精确的数学模型。针对电液伺服阀工作过程固有的机电液耦合特性,选择可统一处理多能域复杂系统的键合图法作为建模工具。根据衔铁、挡板组件和阀芯的运动规律,考虑喷嘴射流液动力等非线性因素,采用集中参数构建了系统的键合图模型,并推导出描述伺服阀工作过程内部能量供给、传递、转化和消耗的状态方程。结合某型伺服阀的相关参数,采用四阶Runge-Kutta法进行数值求解。数值模拟结果表明:伺服阀输入阶跃电流后,预测的负载流量阶跃响应的变化趋势能与试验结果较好吻合,并且模型能预测伺服阀系统内部状态变量的动态特性,为伺服阀结构参数优化研究和动态性能分析提供了理论依据。     

凸舌油槽对摆线转子泵脉动特性的影响

为了改善摆线转子泵流场脉动特性,建立一种具有增加极限进出油面积的凸舌油槽结构模型。采用数值模拟方法,对凸舌油槽结构的摆线转子泵模型内部流场进行计算,分析了凸舌油槽结构对转子流体内部齿顶处、齿根处及最大啮合容积处压力脉动的影响,研究了转子轴向压力不均匀度以及轴向流场特性。结果表明:凸舌油槽结构能够有效改善摆线转子泵流场压力脉动;在齿根处压力脉动下降约25%,最大啮合容积处压力脉动下降约54. 2%,对齿顶影响不大;齿根处轴向不均匀度约3. 5%,齿顶处约17. 9%,最大啮合容积处约3. 1%;齿间容积越小,轴向流动阻力越大,使得高压流体沉积,导致轴向存在不均匀度。     

加油机溢流阀流体振动噪声分析与优化

为解决加油枪出油量小时,加油泵溢流阀内流体振动并产生噪声的问题．按照实际溢流阀的结构和参数,建立了溢流阀内部流场的三维模型, 应用计算流体动力学计算软件Fluent并结合动网格技术模拟加油泵溢流阀的动态特性,分析得出由于泵流量脉动引发溢流阀阀芯来回震荡是加油泵系统振动并产生噪声的主要原因．为提高阀性能对阀芯与阀体的配合间隙进行优化,分析了环缝尺寸 对溢流阀的动态特性的影响．结果表明,配合间隙尺寸 时溢流阀运动更加平缓,流量脉动降低．实验研究也表明 取值为0.09-0.1mm时溢流阀的噪声可由85dB(A)降至70dB(A)．通过仿真与实验结果对比,进一步肯定了该方法的可行性,其结论和方法对后续研究工作具有一定的参考意义。     

基于FLUENT的B10管路弯头内部流场数值模拟分析

基于FLUENT软件,建立海水管路弯头流体模型,采用数值模拟的方法对比分析了焊缝余高、海水流速、弯曲半径以及管路直管段距离对弯头内部流场的影响,采用模拟正交试验并利用极差分析法,分析了各因素对管路弯头内部冲刷腐蚀影响的主次关系。      

大型隔膜泵进料阀内部流场数值模拟研究

进料阀是大型隔膜泵液力端的易损部件。泥浆在进料阀中的流动状态直接影响隔膜泵的传输效率和隔膜泵阀的使用寿命。对泥浆在阀内的流场进行分析从而确定影响泥浆流动状态的阀结构因素是很有必要的。本文以某型三缸单作用隔膜泵进料阀为研究对象，采用有限元分析方法分析了不同阀结构对应的不同流场，并获得了流场中速度分布曲线和矢量图。获得了阀内部结构对流体流动特性的影响规律。本文研究成果可用来指导进料阀和相关产品的设计：     

配气机构多柔体系统动力学仿真

利用Pro/E软件建立配气机构三维实体模型,并用ANSYS软件对推杆、摇臂、气门等零件进行网格划分、模态计算生成相应的柔性体;以ADAMS/Engine为仿真平台,建立了配气机构多柔体动力学模型。通过仿真分析,得到不同转速下配气机构仿真的结果,同时,分析了配气机构的噪声机理。该方法能够更加准确细致地分析配气机构动力学特性,为后续柴油机整机振动和噪声的分析和预测,提供更为精确的边界条件。     

低温罩表面结霜过程数值模拟

对低温罩表面结霜过程进行了数值模拟研究。通过能量和质量平衡方程建立了低温罩结霜的物理模型,考虑了霜层厚度增加的传质和传热过程。据此分析了来流空气的温度、相对湿度、速度及冷壁面温度对霜层表面温度和霜层厚度的影响。计算结果表明,来流空气的温度及冷壁面温度对结霜的影响较大,而来流空气的速度和相对湿度对结霜的影响则较小。最后指出了对低温罩在加注低温液体时采取隔热防霜措施的必要性。     

啤酒灌装过程数值模拟

针对啤酒灌装过程,将酒液与空气的运动归结为具有自由表面的VOF两相流模型问题.以640mL啤酒灌装为例,应用Fluent软件计算了不同灌装速度下瓶内流场的速度、压力、紊流损失等,分析了瓶子形状和灌装速度对液体运动状态的影响,宏观显示了啤酒灌装过程中瓶内气液两相流的运动状态,计算结果与前人计算结果相符.模拟计算结果将对调整啤酒灌装工艺、设计和改进啤酒瓶形状提供依据,从而对提高瓶装啤酒质量等具有重要意义.     

基于冲蚀磨损理论的新型内防喷器阀座锥角研究

针对现有内防喷器失效率高等不足，提出一种结构新颖且密封可靠的自旋合式锥形密封内防喷器。对该新型内防喷器的阀座锥角进行了力学分析，并采用MATLAB对阀座锥角进行了优化。基于理论分析得到的结论，采用CFD（computational fluid dynamics，计算流体动力学）方法（标准k-ε湍流模型及Tabakoff-Grant冲蚀模型）及ANSYS CFX软件，对该新型内防喷器在不同钻井液流量及不同阀座锥角下的流场进行数值模拟分析，仿真结果表明容易发生冲蚀磨损的部位主要集中在上下阀座流道边缘及下部管壁处。通过对比多组仿真数据，提出了该新型内防喷器上下阀座的最优锥角为25°，并采用ANSYS Workbench静力学分析软件模拟了井喷时上下阀座密封锥面的接触应力分布，验证了冲蚀仿真分析得出的最优锥角的结论。样机试制后进行了密封性实验以验证其可靠性，结果表明该新型内防喷器无泄漏，满足密封性要求。研究结论为内防喷器的设计与改进提供了重要的理论依据，对油田生产设备的安全升级有重要意义。     

基于虚拟仿真技术的灌装生产线设计与仿真

目的 针对灌装生产线的设计与验证过程,基于虚拟仿真技术,实现灌装生产线的快速设计与验证。方法 首先通过分析灌装生产线的生产过程,利用SolidWorks三维建模软件分别对灌装生产线中的灌装机、搓盖机、贴标机、喷码机、装箱机等设备设计三维模型。然后将所有设备的三维模型导入Demo 3D仿真软件,进一步按照各设备的动作流程对模型进行动作设计及运动规划,构建灌装生产线虚拟仿真系统。最后根据设备功能和生产产能要求,在虚拟仿真系统中通过不断地调整设备机械结构及机构的运行速度,最终实现灌装生产线的快速设计与迭代优化。结果 得出灌装生产线的优化设计方案,并根据该设计方案研制出灌装自动生产线,生产线的产能为2400 瓶/h,满足企业要求。结论 该方法能够实现灌装生产线的快速设计与验证,缩短设计开发周期,减少设计和验证成本。     

微透镜填充因子快速检测方法

本文提出了一种有效的微透镜阵列填充因子快速检测方法.文章从光的标量衍射理论出发,分析了连续浮雕微透镜阵列的衍射光斑分布与透镜子口径、透镜矢高之间的关系,推导出了微透镜阵列远场衍射光斑的理论模型,用该模型对不同填充因子的微透镜阵列为例进行计算机模拟分析,并且搭建了实验装置来获得实际的衍射光斑.结果表明,模拟光强分布与实际衍射光斑相当接近,在此基础上给出了微透镜衍射光斑分布与填充因子之间的半定量关系,为微透镜阵列的快速检测提供了一种有效手段.这种方法可以实现微透镜阵列的准确、简单、低成本的填充因子检测,极大地提高了生产效率,满足了实际测试的要求.     

基于线性回归的单柱塞泵单向阀参数优化

针对单柱塞泵系统中配流单向阀参数不合理所导致的吸油不充分、系统响应慢等问题,提出了一种基于线性回归的多参数优化方法。首先,通过AMESim软件进行单柱塞泵系统仿真分析,并利用MATLAB拟合工具箱分别探讨了不同单向阀参数（弹簧预紧力、弹簧刚度和阀芯质量）与进油口流量的关系。然后,在利用主成分分析法消除各参数之间相关性的基础上,以进油口流量为因变量,弹簧预紧力、弹簧刚度和阀芯质量为自变量,各参数的取值范围为约束条件,建立了基于线性回归的单向阀参数优化模型,并采用遗传算法进行优化求解。最后,根据优化前后的单向阀参数,对单柱塞泵系统进行仿真分析和实验验证。仿真结果表明,优化后进油口流量提高了21.3%;实验结果表明,优化后进油口的实际流量提高了16.8%。研究表明,所提出的多参数优化方法是一种有效的方法,可为单柱塞泵系统中配流单向阀的参数优化提供参考。     

双尺度纤维织物二维非饱和流动的数值模拟与实验

液体模塑成型工艺(LCM)中非饱和流动的填充模拟对于在虚拟空间中快速、高效地优化工艺参数具有重要意义。采用了一种模拟双尺度纤维织物在等温条件下非饱和流动的双尺度计算模型,通过引入沉浸函数求解宏观-微观流动控制方程组,同时考虑了在微观浸渍中毛细压力的影响,在有限元/控制体积算法中实现了对非饱和流动的数值模拟。随后对三向缝合纤维织物进行了二维径向填充实验,将实验结果与数值模拟的预测值对比。结果表明,该计算模型可以较精确地模拟双尺度纤维织物中的非饱和流动。在此计算模型的基础上,讨论了流体黏度、注射流量及纤维束孔隙率对非饱和填充浸润的影响。结果表明,不同流体黏度、注射流量及纤维束孔隙率对纤维织物填充过程中非饱和区域长度、入口压力曲线及填充时间影响不同。研究结果可以对合理预测纤维织物的浸润及树脂填充过程中入口压力提供指导。     

高粘稠物料在灌装阀体内的流动状态分析

根据灌装高粘稠物料的活塞式灌装机的结构和参数,利用软件Proe/E建立了三通阀及进出料口内流道的三维几何模型。应用前处理软件Gambit进行网格的划分、细化,然后对出料口在Fluent中进行计算研究,应用CFD对活塞式灌装机的阀和活塞的运动关系进行分析,并对阀芯运动到不同位置时的流速、压力,以及高粘稠物料的湍流强度进行了分析,获得了阀在不同位置时,不同流量下受到的湍流强度、流速、流量系数与流量、角度之间的关系。对高粘度物料的灌装和结构参数优化具有一定的借鉴意义。