3D and simplified pseudo-2D modeling of single cell of a high temperature solid oxide fuel cell to be used for online control strategies

In the current study, a single cell of a planar SOFC is firstly modeled in 3D using commercial SOFC module of ANSYS Fluent and the results are validated against the experimental investigations in the literature. Many researchers have used ANSYS Fluent for simulating solid oxide fuel cells. However, there is a huge gap in the literature on explaining the detailed procedure that should be followed in order to use this software effectively. A thorough step-by-step approach is presented to provide a deep insight into the software. Thereafter, a simplified quasi-2D method with infinitely shorter computational time is developed and the results are compared with the 3D model. It is found that the reduced model is capable of being utilized as an alternate method for both online diagnosis and designing active control strategies.     

袋装水泥装车机及拨板机构的设计与研究

针对袋装水泥装车半自动化问题，设计一款全自动装车机。首先，根据袋装水泥车间生产状况，确定水泥装车方案，即采用抽屉式逐层装车原理，利用ＳｏｌｉｄＷｏｒｋｓ创建装车机三维模型；其次，为使水泥包快速准确地到达指定位置，针对拨板机构中的分拨板及导柱进行受力分析，建立其力学模型，推导出应力公式；最后，通过 ＡＮＳＹＳ有限元软件进行分拨板的力学仿真，为后续的优化设计提供依据。     

热采井井筒环形空间温度场分布研究

在稠油热采过程中,必然产生温度场在井筒内传递问题,了解温度场分布等情况对采油周期、出油量、出油质量、套管损坏具有十分重要的价值。以注蒸汽热采井过程中井筒内温度场分布情况作为主要研究内容,利用有限元分析软件ANSYS16.2建立了井筒环形空间温度场分布研究模型,对井筒环形空间进行温度场分析,分析出了不同油管材料下环形空间温度扩散情况。结果显示:油管导热系数对地层-水泥环-套管组合系统的温度有着明显的影响作用。     

基于ANSYS的带簧油封径向力分析

提出一种考虑弹簧初应力的油封径向力有限元计算方法,即通过二维轴对称模型实现带簧油封的径向力计算。该模型中通过圆管来等效油封弹簧,并可以实现弹簧初应力现象的模拟;圆管模型的材料属性由2种状态下(弹簧装配在油封上和油封装配在轴上)弹簧的拉力转换得到,转换关系通过试验与仿真相结合的办法获得,最终实现了带簧油封2种状态下的径向力有限元计算。通过径向力测量仪验证计算结果的正确性,同时发现弹簧所产生的径向力并非百分之百转化为油封径向力。     

基于ANSYS二次开发的高阶连续梁数值模拟

为解决有限元软件对高阶连续结构数值模拟的局限性问题,利用有限元软件ANSYS提供的UELMatx.F用户自定义程序,将高阶连续理论及尺度因子概念引入到ANSYS进行计算分析,实现移动最小二乘法(MLS)在有限元软件中的应用。并以高阶连续梁为例,验证了该方法的可行性。     

高应力矿体充填法采场结构参数优化研究

随着铜坑矿采矿生产的不断深入,92#矿体地压活动进一步加剧,空区周边采场应力集中显现,出现了岩层开裂、破碎、沉降等现象,致使矿床开采技术条件变差。为了安全高效地回采矿产资源,在分析了矿岩与充填体力学参数基础上,采用数值仿真模拟的方法,设计了4种结构参数,实现了扰动区下的采场结构参数的优选。研究结果表明:从采场应力与变形结构分析,2号模型为最佳方案,即10m矿柱、12m矿房的采场结构参数,该采场结构参数在矿山中得到了应用,取得了很好的效果。     

锯齿轧花中含棉籽棉朵模型的构建与仿真

为方便分析锯齿轧花过程中籽棉的受力状况以期提高皮棉质量,在已有的层合板棉朵模型和三维编织棉朵模型基础上,提出了一种含棉籽的棉朵模型。该模型基于实际棉朵中棉籽以及棉纤维束排列呈立体网状结构的规律,假设纤维束具有圆形截面,截面形状沿轴向保持不变,在该模型的基础上利用ANSYS Workbench对轧花过程进行了模拟,研究了不同锯齿滚筒转速和棉籽密度对轧花过程的影响。结果表明:锯齿滚筒转速越大,棉纤维受影响越剧烈,但转速过大也会损伤棉纤维,棉籽密度在580 kg/m³时锯齿轧花效果最明显;实验值与模拟值误差相对较小,说明了模型的合理性。     

基于ANSYS的脱溶机转子结构有限元分析及优化

大豆粕低温脱溶过程中,传统脱溶机转子的辐条式端板结构易出现疲劳断裂。通过对脱溶机转子辐条式端板的结构研究,建立力学模型,采用ANSYS软件对转子辐条式端板进行有限元分析,模拟辐条各截面上应力的变化,确定端板辐条应力集中位置。为该转子端板结构的改进方案提供理论依据。     

柔性化夹具静动态特性分析及拓扑优化

针对汽车发动机缸盖、变速箱阀体全自动化混合生产线,设计柔性化夹具来满足CNC高精密加工以及快速换产的要求。建立夹具系统三维模型,并利用ANSYS对夹具系统在不同加工工况载荷下进行静态性能分析;从分析结果判断出影响夹具性能的关键结构,并对其进行拓扑优化设计,实现夹具整体减重39.25 kg。然后对改进后夹具模型进行验证分析,发现最大变形量减少为0.0045199 mm,满足设计指标0.005 mm;最后,对现有夹具系统进行模态实验和CAE模态分析,发现夹具系统在Z向受到低频激振力时,容易发生共振,该频段为70 Hz?110 Hz,在加工过程中需要控制刀具加工频率避免发生共振。     

基于ANSYS FLUENT的超深井长距离膏体充填管道输送模拟研究

为研究超深井长距离膏体充填管道自流输送问题,根据云南某矿山实际充填管路采用Gambit建立三维数值模型,用ANSYS FLUENT软件进行数值模拟计算,以水平管道和弯管为例研究了不同配比、浓度和流量下的管道压力、流速变化规律和管道阻力损失之间的关系。通过井下工业环管的压力监测系统,统计分析矿山井下实际管道压力监测值,井下实际监测结果和采用ANSYS FLUENT软件三维数值模拟研究结果较为接近,表明ANSYS FLUENT软件模拟超深井长距离膏体充填管道输送是可行的,研究结果可为矿山实现超深井、长距离、大倍线条件下膏体充填管道输送提供技术支持。