基于正交实验法和流场模拟的搅拌罐结构优化设计

在压裂工艺中,压裂液质量的好坏在压裂效果中取着决定性的作用,而压裂液是通过搅拌罐在不同的工况下按照不同的比例将支撑剂和工作介质混合而成的.要为了研究在大排量混砂车上如何以更短的时间,更高的效率将支撑剂和工作介质等混合均匀,要针对搅拌罐的结构进行优化.利用正交试验法和流场模拟方法,对搅拌罐的结构进行优化.首先对数值模拟方案设计,并对所分析的流场进行数值模拟计算,并对试验结果分析,得到了一系列关于搅拌罐模型结构尺寸的优化结论.     

搅拌罐设备结构改进的FLUENT优化研究

借助于Fluent流体分析软件对搅拌罐内部结构某因素(桨间距)对搅拌效果的影响进行了优化研究，提出了设备结构的改进方案。     

基于均匀设计的混砂车搅拌桨结构改进

为了提高压裂液的混合效率,以HS210混砂车搅拌桨为研究对象,在保证压裂液质量的前提下,利用均匀设计法安排试验,用流体分析软件FLUENT对各种试验条件下的混合流场经行了模拟计算。通过对试验结果的回归分析,分别建立了搅拌桨参数与搅拌功率、搅拌时间的关系式,提出了显著影响搅拌功率和搅拌时间的设计参数,并以最小搅拌时间为目标对搅拌桨进行了结构改进,最后对改进后的模型进行模拟验证。结果表明,改进后的搅拌系统能减少混合时间,提高混砂车的工作效率。     

基于CFD的混砂车搅拌罐入水口规划分析及优化

采用计算流体力学方法对混砂车搅拌罐瞬态状态下的混合性能进行仿真分析,得到搅拌罐达到基本均匀情况的混合时间和排出口的均匀度,仿真结果对比分析表明存在内筒的结构能够得到更高的混合均匀度.在此基础上对搅拌罐内筒上的入水口结构进行数量上的改进,对比得出搅拌罐内筒上入水口数量与搅拌装置混合时间和混合均匀度之间的关系,即入水口数量...     

铝熔体搅拌过程中搅拌功率特性的分析

根据相似原理推导三层桨叶功率影响因素关联式,应用Fluent软件对铝熔体搅拌过程中的搅拌功率特性进行模拟分析,研究工艺参数和桨叶结构对搅拌功率的影响。分析结果表明:搅拌功率与搅拌转速的三次方成正比;搅拌功率随铝熔体温度的升高而降低,铝熔体温度升至1 073 K时搅拌功率变化趋于平缓;搅拌功率随桨叶倾角的增大而降低,倾斜角为0°时最大;此外,桨叶浸入深度和桨叶层间距对搅拌功率也有一定的影响。     

PBT搅拌器流动特性的CFD研究

以配置了单层四斜叶开启涡轮(PBT)搅拌器的搅拌罐为对象,对相同搅拌功率下6种搅拌器直径和搅拌转速的组合进行了流动特性的计算流体力学(CFD)模拟,研究了搅拌罐内的速度矢量分布、剪切速率分布和轴向循环能力。结果表明,搅拌器直径和搅拌转速的改变会引起剪切速率和轴向循环能力的变化。     

拉杆对锚式搅拌器搅拌效果影响的数值模拟

对锚式搅拌器的研究大多采用试验的方法,现采用数值模拟软件对锚式搅拌器进行研究。对无拉杆、带水平拉杆和带水平垂直拉杆等3种锚式搅拌叶轮在不同雷诺数的流体中进行数值模拟,得到了槽内流体的流场特性,分析对比了拉杆对锚式搅拌叶轮功率消耗的影响。结果表明,放置水平拉杆的锚式叶轮对功率消耗无明显影响,而且同时放置水平和垂直拉杆的锚式叶轮,对功率消耗也无明显影响。模拟结果与文献试验结果相符。     

基于Fluent数值模拟的压裂液搅拌装置功率分析

搅拌装置在混砂车混合压裂液的过程中起着重要作用,为了解决搅拌器在混合搅拌的过程中功率消耗偏大的问题。运用正交设计软件确定了实验的正交表格,利用SolidWorks建立了搅拌装置的几何模型,对不同的结构参数下的模型用Fluent软件对其进行模拟得到其搅拌功率的数值,利用正交软件对不同结构参数下的搅拌功率进行分析从而得出了影响搅拌功率的最优组合,为实际混合搅拌作业提供了可靠的理论依据。     

混凝土搅拌运输车搅拌罐辅助滚道磨削机

<正>配置双滚道多托轮搅拌罐的混凝土搅拌运输车,是近几年有关生产厂家开发的一款新产品。双滚道搅拌罐设有主滚道和辅助滚道.其中主滚道安装在搅拌罐后锥体外部,辅助滚道安装在搅拌罐中筒外部。双滚道多托轮结构增加了搅拌罐运行的安全性和平稳性。辅助滚道由条形钢板卷制而成,使用我们自制的辅助滚道成形机将辅助滚道成形后,     

双层组合叶轮的搅拌槽对液固两相流的数值模拟

采用液固两相流的方法进行数值模拟,运用Fluent软件,利用多重参考系法(MRF)、Eulerian多相流模型、RNG k-ε湍流模型进行仿真,分析双层搅拌桨在立式搅拌槽不同工况下槽内的流场流动及搅拌功率特性。结果表明:不同组合叶轮对流场宏观流动特性影响显著,当上下层叶轮结构不同时,混合液的湍动能增强,循环流动增强,混合效果提高,故选择双层上斜下直搅拌桨作为最优桨型。在此基础上分析搅拌功率,转速大搅拌功率大;粒径增大,搅拌功率先减小后增大;颗粒体积分数对搅拌功率影响不明显,对比模拟值与实验值的最大误差为15%。     

应用正交试验法冷却风机结构参数优化设计

强制通风冷却是电驱动式自卸车轮边驱动电机冷却的重要形式,需要设计专门的冷却风机和冷却风道,冷却风机的性能直接影响系统的正常工作;安装空间限制了冷却风机的尺寸,根据某车型的结构尺寸和冷却系统的结构特点,选用离心式冷却风机,对其结构参数进行设计和分析;基于计算流体力学仿真分析对影响风机性能的结构参数进行单因素分析,获得参数对气动性能的影响规律,获取主要的影响因素;基于正交试验法,对多因素组合对冷却风机性能的影响进行分析,获取最优组合,从而对冷却风机的结构参数进行优化。采用冷却风道对优化前后风机的性能进行对比分析;结果可知:优化后风机流量为4.36m~3/s,消耗的功率为34.2kW,比原始设计模型流量增加了19.8%,而功率只增加了16.3%;对优化模型的试验结果也说明风机的性能有了明显的提升,对风机的整体优化具有指导意义。     

基于实验和CFD的搅拌反应器机械特性分析

搅拌主轴的强度和驱动功率是搅拌反应器设计中的重要参数。通过搭建包括驱动电机、扭矩传感器、搅拌主轴、搅拌容器和控制系统等的搅拌反应器扭矩测试装置,采用Lab VIEW和32位微处理器STM32为控制器控制驱动电机并通过与驱动电机相连的扭矩传感器测量主轴的扭矩,进而计算了主轴的实际驱动功率。采用Fluent软件对相同结构的搅拌反应器进行CFD数值模拟,分析搅拌反应器的流体特性,计算搅拌轴的驱动扭矩,计算驱动功率。得到如下结论,实验结果与CFD数值模拟结果相差5.2%之内,两者吻合较好,CFD分析结论可以给实际工程应用提供依据。     

混凝土搅拌车搅拌总成建模与仿真

搅拌总成作为混凝土搅拌运输车的核心部分,直接决定了整车性能。通过对8.5LP型搅拌车搅拌总成的研究,指出了搅拌叶片在前锥、中圆和后锥部分分别采用的螺旋线形式,并对搅拌罐总成进行了建模和仿真,为指导生产实践奠定了理论基础。     

反应釜搅拌轴的结构改进问题

结合计算流体动力学数值模拟方法,在分析数值计算模拟和方法的基础上,对改进反应釜的内部单相、双相流场进行数值模拟分析。模拟结果表明,通过改进的釜搅拌轴结构能够有效保证搅拌功率得到增加,大幅度提升轴向循环效果,具有进一步推广的价值。     

混凝土搅拌运输车搅拌罐辅助滚道成形机的设计与应用

正配置双滚道多托轮搅拌罐的混凝土搅拌运输车,是近几年有关生产厂家开发的一款新产品。配置双滚道多托轮搅拌罐,提高了混凝土搅拌运输车的安全和平稳性能。其双滚道是指主滚道和辅助滚道,二者分别安装在搅拌罐后锥体和中筒的外部,其中辅助滚道使用条形钢板卷制成圆形。我厂生产的配置双滚道多托轮搅拌罐的混凝土搅拌运输车,其辅助滚道是外购件。为了提高市场竞争力、降低生     

涡轮搅拌器搅拌特性数值模拟与实验研究

针对工业常用的涡轮搅拌器,就典型的平直叶开启涡轮式、45°斜叶开启涡轮式和平直叶圆盘涡轮式3种搅拌器形式,分别进行了流场数值模拟和对比搅拌实验.基于Fluent软件的CFD数值模拟,获得的速度场分布,反映了搅拌器的结构特点.使用Fluent软件的Report功能输出模拟扭矩值,换算成的功率曲线和实测的搅拌功率曲线有很好的一致性,证明了CFD技术不仅能对速度场进行模拟,还可有效模拟搅拌功率,对搅拌设备优化设计和实物实验有进一步的指导作用.     

连续式混合机结构参数的响应面分析优化

为了对卧式连续混合机进行轻量化改进,对混合机的关键部件进行研究。基于离散单元法构建物料颗粒模型,对混合机混合过程进行模拟,利用响应面方法对混合机结构参数进行优化。以搅拌轴径、搅拌臂径和搅拌叶片长度为设计变量,以模型质量为优化目标,建立二阶响应面模型优化关键部件的结构参数。结果表明,搅拌叶片长度和搅拌臂径的交互作用相较于搅拌轴径对总体质量影响较大,同时叶片长度和搅拌臂径对变形和应力的影响灵敏度高,通过优化,在满足安全可靠的前提下结构重量减轻7%。     

基于ICEPAK的EPS控制器的散热优化研究

针对EPS控制器中MOSFET管过热而造成控制器失效的问题,对EPS控制器的散热性能进行了分析。基于传热学理论,计算MOSFET的功率损耗并系统分析了控制器的散热路径,初步选择了散热器的参数并利用三维设计软件建立了控制器的仿真模型,运用热分析软件ICEPAK对控制器的仿真模型进行了数值模拟,得到了控制器稳态工作条件下的温度场。同时结合影响散热器散热性能的因素,分别以散热器热阻、质量和MOSFET温度为优化目标对散热器结构参数进行了优化。最后利用高低温交变试验箱和温度传感器,对控制器在高温、负载下的散热器底板温度进行了测量并记录试验数据。实验结果表明,控制器温度场的仿真是准确的,两者最大误差在15%以内,证明优化后的散热器结构是合理的,同时也验证了模拟仿真对控制器散热设计的可行性和有效性。     

基于权矩阵分析法的微型离心泵多目标正交优化设计

针对微型离心泵设计时缺乏理论公式指导的问题,采取基于权矩阵分析的多目标正交试验方法,进行微型泵叶轮设计参数优化研究。采用CFD方法对正交试验方案进行数值模拟,并根据模拟结果计算出影响扬程、效率和功率3种考察指标的各因素各水平的权重值大小,确定离心泵叶轮的优化方案。比较优化方案和原方案的内外特性,结果发现,在设计工况下,优化方案的效率提高约10%,功率下降56%以上。该方法为后续微型离心泵优化设计提供了理论基础。     

基于FLUENT的沉淀反应器方案研究

采用计算流体力学(CFD)对某厂的重要设备——沉淀反应器的搅拌结构进行研究,利用Gambit前处理软件以及Fluent流体力学模拟软件,应用标准k-ε湍流模型,并使用稳态MRF(Moving Reference Frame)方法,模拟了介质为水时沉淀反应器在不同结构、不同搅拌速度下流体力学情况,考察了流场、平均速度以及搅拌功率随操作和设备结构的变化情况。