迷宫型灌水器水沙两相流场分析及结构改进

为了解决迷宫型灌水器微细流道容易堵塞的问题,针对其复杂的微细流道结构(实际尺寸在0.8～1.2 mm之间),根据灌水器工作时灌溉水中存在过滤不掉的沙粒的实际情况,首先应用计算流体力学(Computational fluid dynamics, CFD)数值计算的方法,进行灌水器整体迷宫流道水砂两相流数值模拟,根据其流动场分析其堵塞的结构因素。同时应用粒子图像测速(Particle image velocimetry, PIV)技术,搭建灌水器流道流动场微PIV测试台,测量实际尺寸大小的微流道中流动场和粒子运动状况,得到其流动场流线图和粒子运动轨迹图,并通过灌水器的抗堵塞性能试验,验证了迷宫型灌水器微流道中流动场和粒子状况分析计算的正确性。针对流道中存在的容易引起堵塞的流动滞止区进行结构优化改进,试验结果表明,应用改进的结构可提高迷宫型灌水器的抗堵塞性能。     

灌水器内圆弧形流道的液固两相流场分析

针对迷宫流道灌水器结构细微复杂等特点，利用计算流体动力学方法对其流道内流场进行液固两相数值模拟。采用雷诺应力模型和壁面函数法模拟流体流动，采用离散相模型跟踪颗粒运动轨迹。研究表明，每个单元流道不同部位的流体流速相差较大，在圆弧顶部和右下侧均出现不同大小的漩涡，沿流动方向漩涡呈扩大趋势；小颗粒的跟随性比大颗粒的跟随性好，但更易受湍流脉动的影响，部分颗粒会在涡团中心处沉淀下来，导致流道堵塞，灌水器的堵塞实验结果验证了数值分析的正确性；相对颗粒直径而言，颗粒密度对其运动轨迹的影响要小得多。     

梯形流道灌水器流量定量设计研究

取梯形流道灌水器的6个关键参数为因素,采用均匀设计试验方法设计出18组灌水器结构,利用光固化成形技术快速制作出各参数组合的灌水器试验样件并进行水力性能测试。分别对流量系数和流态指数进行回归分析,结果表明流量系数与6个参数之间表现为幂函数关系,流态指数主要体现为6个参数之间的二次函数关系。通过另外设计4组灌水器结构并利用其实测数据对两回归模型进行验证,结果表明此模型能很好预测流量与压力之间的关系,研究结果为此类灌水器流量的定量设计提供了经验公式。     

基于计算流体动力学软件的型腔电解流场仿真

针对型腔电解加工中阴极流场设计分析的难点,应用计算流体动力学软件对型腔电解加工的流场进行仿真,得到加工间隙中流场的速度和压力分布,用以指导阴极的流场改进设计。经工艺试验验证,仿真结果较准确反映了型腔电解加工过程中的流场压力和速度分布,从而可以显著减少阴极流场设计中试验修正的次数,实现高效、低成本设计工具阴极流场之目的。     

基于计算流体动力学软件的气旋浮流场分析

气旋浮高效油水分离技术是江汉机械研究所新开发的新一代用于油田采出液油水分离的技术。将气旋浮技术应用于油水分离,到目前为止仅江汉机械研究所正在研究,同时基于FLUENT的气旋浮流场分析,国内外尚很少见。本文首先对气旋浮高效油水分离器模型的网格划分和定义边界条件进行研究,其次,对气旋浮流场模拟结果进行分析,实践表明:基于计算流体动力学软件的气旋浮流场分析与现场实测结果比较吻合。因此,采用计算流体动力学软件技术研究气旋浮流场规律是可行的。     

基于RP技术的滴灌用灌水器滴头的快速定型

摒弃滴灌产品的传统制作模式，借助高新技术进行产品的快速研制定型。RP技术为此提供了新途径，由三维CAD模型在成型机上快速做出滴头原型，就可直接进行流量试验，经综合评价，便可实现滴头的快速定型。提出了基于RP和ANSYS软件的滴灌用滴头的双闭环研制方案。     

迷宫密封三维流场动力学特性计算及研究

迷宫密封气动特性对转子动力学特性的作用明显。应用计算流体动力学技术建立迷宫密封模型,利用计算流体动力学软件Fluent中旋转流场计算方法,对迷宫密封流场进行数值计算,该方法可以将非稳定流场计算转变成稳定流场,从而降低密封流场的计算量。讨论流场参数对其动力学特性的影响。通过对流场计算结果分析发现,气流流速在跨音速时,迷宫密封气动力系数和泄漏量都有较大的变化。因此在工程设计和操作时,要考虑密封中气流流速对转子动力学特性的影响。     

基于流体动力学的弯管应力有限元分析

由直管弯制而成的弯管几何形状和结构复杂,在流体作用下受力复杂,准确的应力分析是进行强度计算和弯管设计的重要前提。使用ANSYS流体-固体有限元分析软件,建立了管内流体动力学分析和弯管结构应力三维分析模型,利用两种不同物理环境的转换,得出了弯管在流体不均匀压力作用下的应力分布,讨论了流量、弯管加工缺陷对弯管应力的影响。     

基于计算流体动力学软件的型腔电解流场仿真

针对型腔电解加工中阴极流场设计分析的难点,应用计算流体动力学软件对型腔电解加工的流场进行仿真,得到加工间隙中流场的速度和压力分布,用以指导阴极的流场改进设计。经工艺试验验证,仿真结果较准确反映了型腔电解加工过程中的流场压力和速度分布,从而可以显著减少阴极流场设计中试验修正的次数,实现高效、低成本设计工具阴极流场之目的。

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基于CFD技术的旋风分离器减阻性能研究

利用雷诺应力模型对旋风分离器气相流场进行数值模拟研究，在此基础上对安装在旋风分离器排气芯管下口的双进口螺旋减阻装置进行了研究，并通过与直径为205mm的Stairmand旋风分离器和直径为150mm的Bohnet型旋风分离器的试验数据进行比较，结果表明，减阻装置可以使排气管下口切向速度降低，内外漩涡交接面半径明显外移，合理改变旋风分离器内部压力分布，能有效降低旋风分离器的压力损失35％以上。研究结果还表明，旋风分离器数值模拟结果和试验数据吻合较好，应用计算流体动力学（CFD）来研究旋风分离器性能方便且可行。     

COMPUTATIONAL FLUID DYNAMICS （CFD） SIMULATIONS OF DRAG REDUCTION WITH PERIODIC MICRO-STRUCTURED WALL

Computational fluid dynamics（CFD） simulations are adopted to investigate rectangular microchannel flows with various periodic micro-structured wall by introducing velocity slip boundary condition at low Reynolds number. The purpose of the current study is to numerically find out the effects of periodic micro-structured wall on the flow resistance in rectangular microchannel with the different spacings between microridges ranging from 15 to 60 pm. The simulative results indicate that pressure drop with different spacing between microridges increases linearly with flow velocity and decreases monotonically with slip velocity; Pressure drop reduction also increases with the spacing between microridges at the same condition of slip velocity and flow velocity. The results of numerical simulation are compared with theoretical predictions and experimental results in the literatures. It is found that there is qualitative agreement between them.     

COMPUTATIONAL FLUID DYNAMICS RESEARCH ON PRESSURE LOSS OF CROSS-FLOW PERFORATED MUFFLER

The pressure loss of cross-flow perforated muffler has been computed with the procedure of physical modeling,simulation and data processing. Three-dimensional computational fluid dynam-ics (CFD) has been used to investigate the relations of porosities,flow velocity and diameter of the holes with the pressure loss. Accordingly,some preliminary results have been obtained that pressure loss increases with porosity descent as nearly a hyperbolic trend,rising flow velocity of the input makes the pressure loss increasing with parabola trend,diameter of holes affects little about pressure loss of the muffler. Otherwise,the holes on the perforated pipes make the air flow gently and meanly,which decreases the air impact to the wall and pipes in the muffler. A practical perforated muffler is used to illustrate the available of this method for pressure loss computation,and the comparison shows that the computation results with the method of CFD has reference value for muffler design.     

基于计算流体动力学的板翅式散热器传热性能研究

为了提高板翅式散热器的传热性能,采用遗传算法对锯齿翅片的结构参数进行了多目标优化。根据优化结果建立了散热器单元流道三维物理模型,采用计算流体动力学的方法对其温度场进行了仿真研究,得到了新翅片的传热因子、摩擦因子和综合性能评价因子。仿真结果表明:优化后翅片的传热性能得到了提高;铜翅片的传热性能优于铝翅片的。通过风洞试验验证了仿真结果的有效性。     

NUMERICAL SIMULATION BY COMPUTATIONAL FLUID DYNAMICS AND EXPERIMENTAL STUDY ON STIRRED BIOREACTOR WITH PUNCHED IMPELLER

Instantaneous flow field and temperature field of the two-phase fluid are measured by particle image velocimetry (PIV) and steady state method during the state of onflow. A turbulent two-phase fluid model of stirred bioreactor with punched impeller is established by the computational fluid dynamics (CFD), using a rotating coordinate system and sliding mesh to describe the relative motion between impeller and baffles. The simulation and experiment results of flow and temperature field prove their warps are less than 10% and the mathematic model can well simulate the fields, which will also provide the study on optimized-design and scale-up of bioreactors with reference value.     

AXIAL HEAT CONDUCTION MODEL TO PREDICT MAXIMUM HEAT REMOVE OF MINIATURE HEAT PIPE BASED ON GREY MODEL THEORY

Computer chip is always accompanied by the increase of heat dissipation and miniaturization.The miniature heat pipes are widely used in notebook computer to resolve the heat dissipation problems.Maximum heat removed model of miniature heat pipes building by grey model is presented.In order to know the foundation for modeling,the smooth grade of error examination is inquired and the accuracy of grey relational grade is verified.The model can be used to select a suitable heat pipes to solve electric heat problems in the future.Final results show that the grey model only needs four experiment data and its error value is less than 10％,further,it is better than computational fluid dynamics (CFD) model.     

滚动轴承弹性接触动态特性有限元分析

滚动轴承弹性滚动接触动态特性直接影响转子系统的精度及动态特性,针对滚动轴承弹性滚动接触动态特性问题,以深沟球轴承61914为例,在同时考虑内环、外环、滚珠及保持架变形的情况下,建立滚动轴承三维弹性滚动接触有限元模型,采用有限单元法计算滚动轴承在不同转速、径向力及轴向力等载荷工况下滚动轴承的接触应力及滚珠与内环的运动状态。结果表明,有限单元法能在满足高精度计算的情况下求解各种复杂工况下的滚动轴承动力学特性,为进一步研究滚动轴承弹性滚动接触动态特性提供有力的研究方法。     

MOLECULAR DYNAMICS SIMULATION OF POLISHING PROCESS BASED ON COUPLING VIBRATIONS OF LIQUID

Molecular dynamics method is applied to study the machining mechanisms of polishing based on coupling vibrations of liquid. The physical phenomena of abrasive particles bombarding on silicon monocrystal surface are simulated using Tersoff potentials. The effects of vibration parameters, particle size, incident angle and panicle material are analyzed and discussed. Material removal mechanisms are studied. Deformation and embedment phenomena are found in the simulations. Bombardment will destroy the crystal structures near the impact point, and adhesion effect is responsible for final removal of material.     

基于混合模式的汽车磁流变减振器阻尼特性分析与测试

根据牛顿流体模型和滨汉塑性流体模型 ,分别对混合工作模式的汽车磁流变减振器进行了理论分析研究。按照长安微型汽车的技术要求 ,设计和制作了汽车磁流变减振器 ,并对此进行了试验测试。试验结果表明 ,应用所提出的理论分析模型是可行的 ,对设计特殊阻尼特性的磁流变减振器有一定的指导意义。     

基于结构动态特性的磁力轴承转子系统的设计

分析了径向磁力轴承动力学特性,计算了磁力轴承的刚度系数和阻尼系数。在此基础上,对磁力轴承的转子结构动态特性进行了有限元分析。提出了基于结构动态特性的磁力轴承转子控制系统的设计方法。     

基于神经网络的动力学反解算法及其应用研究

论述了使用神经网络求解结构动力学反问题的基本原理和方法,并针对BP网络在使用中存在的主要问题,提出了网络快速学习算法,以及训练样本正交化处理方法和反解结果精度的自适应修正等一系列解决方法。应用上述理论进行了设备动态诊断的数值仿真和试验研究,结果令人满意。