碟式离心机碟片间薄层两相流分析

针对离心力场下薄层流场内的两相沉降过程,以多相流理论为基础,以CFD模拟研究碟式离心机碟片间隙内流场及多组碟片间薄层流场的三维流动模型。结果表明,多层碟片间的进料量自下往上逐层增大,碟片间薄层流场内物料的相对沉降速度由中性孔向端口逐步增大;靠近碟片外端口物料流动具有相对滞后性,定距筋条间区域的物料流动超前于碟片旋转运动;中性孔内重相体积分布不均,中性孔内上端重相体积分布最大;碟片间薄层流场内重相体积分布不均且轻重相分界面较为明显。研究结果发现,高转速下离心机转鼓内能够形成明显的轻重相分界面,有效地分离非均相混合物。     

超快冷技术在唐钢中厚板生产线上的应用

介绍了基于超快速冷却的新一代TMCP工艺的基本思想以及中厚板超快冷装置的技术特点,即高冷却强度、高冷却均匀性和灵活的控制方式。结合唐山中厚板材有限公司的以超快速冷却为核心的新一代TMCP工艺在合金减量化Q345、高品质Q420qD、工艺减量型Q550D等钢种的工业实践,表明该工艺较传统的TMCP工艺在减少合金元素含量、提高钢板强度和冲击韧性等方面具有明显的优势。     

初始制动时预测湿式制动器热对流特性的积分方法

湿式制动器对重型车辆安全具有关键影响，以湿式制动器摩擦副间隙的冷却液压油（Automotive transmission fluid，ATF）为研究对象，考虑车辆初始制动阶段流体的黏性摩擦和层流流动特征，利用积分方法建立了摩擦副流体的非稳态能量方程，并获得了能同时满足轴向和径向边界条件的三维温度和热流密度显式解析表达式，通过简化动量方程和多项式分布假设也获得了径向速度和压力的理论解，与以往试验对比表明，压力和温度解析解与试验结果具有较好的一致性，理论模型有望推广用于液黏离合器等其他HVD装置的ATF速度场、温度场和热流密度场的理论预测。     

异丁醇/辛酸甲酯混合燃料预混层流火焰速度的研究

针对生物柴油与醇类混合燃料燃烧机理研究的需求,采用高速纹影光学诊断方法和定容燃烧弹系统试验研究了异丁醇/辛酸甲酯混合燃料的预混层流燃烧特性。测量了不同当量比和初始压力条件下的不同配比混合燃料—空气预混合气的层流燃烧火焰速度,火焰拉伸率以及马克斯坦长度。分析了燃烧初始条件及异丁醇掺混比例对混合燃料的无拉伸层流燃烧速度及火焰不稳定性的影响规律。结果表明:异丁醇/辛酸甲酯混合燃料的拉伸层流火焰传播速度和层流火焰燃烧速度随着当量比的增加先增加后减少,随着初始压力的增加而减小;马克斯坦长度随着当量比和初始压力的增加而减小;异丁醇掺混比例的增加加快了层流火焰燃烧速度,但使得火焰的不稳定性倾向增加。     

多叶片组合式搅拌桨釜内流动特性和混合性能研究

开发可适用于较宽黏度范围的搅拌桨，强化釜内的流体流动和混合过程对于搅拌釜的节能增效具有重要的意义。实验与数值模拟相结合，在大涡模拟层面研究了多叶片组合式搅拌桨（MBC桨）从层流到湍流状态下，釜内的功率特性、流场分布、湍流特性和混合性能。结果表明：预测的功率曲线与实验结果一致；层流状态下釜内以切向流动为主，随着Reynolds数（Re）的增大，釜内轴向和径向流动逐渐增强，当Re达到486时，速度场分布与湍流状态下基本一致；在相同的能耗水平下，MBC桨对高黏度流体的混合性能优于商业Maxblend桨。桨叶的分散组合布置，强化了釜内的轴向和径向流动，使得MBC搅拌桨在从过渡流到湍流状态下均可实现较大的轴径向流动，湍动能分布较为均匀，混合过程显著加快。     

不同截面形状微肋片内流动阻力特性

以去离子水为工质,实验研究了横截面形状为圆形、椭圆及菱形的叉排微肋片组成的流道内的流动阻力特性。结果表明,3种形状肋片流道内压降随流量增大而增大。受微/小尺度下层流边界层的影响,流量较低时微肋形状对流动影响较弱,椭圆形肋片与菱形肋片内压降几乎相同,而圆形截面肋片内由于流动距离较长导致流动阻力最大;当流量较大时,椭圆形肋片内压降最小。Re较小时,长短轴一致的菱形肋片内的流动阻力系数f比椭圆形肋片略低,但在Re较高时,椭圆形肋片内的f值仍然最低。研究还表明,在现有各种关联式中,只有菱形微肋片关联计算值与本实验值较吻合。     

横掠气流作用下波形板壁降膜破裂分析

以边界层理论为基础,基于独立假设建立了波形板通道内降液膜在横向气流驱动下沿屈折角横向偏移的二维边界层模型。通过量纲分析和理想层流假设进行模型简化及边界层方程求解,建立了横向切应力驱动下波形板壁降膜破裂的力平衡模型并给出破膜速度的临界准则,模型包括波形板通道几何参数、气液两相物性及流动参数等多种因素的影响,与本文实验结果和已有理论模型进行对比,所建模型能够更准确地预测液膜发生破裂的临界条件。进一步的量纲分析表明惯性离心力、气流剪切力、壁面黏性力和表面张力共同决定着液膜的运动、变形直至破裂,由它们之间的平衡关系可以确定液膜的稳定与否。     

织构化热处理对钢轨钢耐磨性和寿命的影响

目的减小钢轨钢表面因离散硬化产生的硬化区与基材边界处的硬度突变,从而消除磨损过程中硬化区与基材边界处因材质不连续而产生的早期碎裂现象,进一步提高钢轨钢的耐磨性和寿命。方法提出了一种基于层流等离子体束离散硬化的表面织构化热处理方法。与之前的离散圆点状硬化不同,通过调节等离子体束在试样表面的运动速度,改变试样表面的加热时间,在硬化区与基材之间人为地附加了一个过渡区。为了揭示织构化热处理对钢轨钢滚滑性能的影响,在摩擦磨损试验机上进行了磨损试验。磨损后的试样经切割、打磨、抛光和腐蚀,在光学显微镜和扫描电子显微镜下进行了观察,以分析试样的磨损过程和织构化热处理提高试样耐磨性的机理。结果由于附加过渡区的存在,相变区的一边被拉长,形状变为泪滴状。硬化区到基材的硬度变化率由3500 HV/mm降低至200 HV/mm,在圆点状硬化中可观察到的硬度突变消失。同时,在磨损实验中,泪滴状硬化试样的磨损量较圆点状硬化试样降低了27%,边界碎裂消失。结论具有附加过渡区的试样比圆点状硬化的试样具有更好的耐磨性和抗塑性变形能力,该方法对提高钢轨钢的使用寿命具有一定的应用前景。     

润滑油在内插同轴交叉翼型涡产生器管内流动与传热特性分析

以润滑油为工质,采用数值方法对圆管内插同轴交叉等腰梯形涡产生器的管内流动与传热进行了数值模拟,分析了不同结构参数如扭率（T_r=3,4,5,6）、间距比（S_s/W=0.8,0.9,1.1,1.2）和基带宽度比（W_b/W=0.30,0.45,0.60,0.75）对圆管内插同轴交叉等腰梯形涡产生器的管内流动与传热特性的影响。结果表明：在相同Re下,平均Nusselt数Nu_m、二次流强度Se、强化传热因子JF均随扭率和间距比的减小而增大,而其与基带宽度比的变化没有明显规律,阻力系数f随着扭率的减小和基带宽度比的增大而增大,间距比对f的影响甚微。在相同结构参数下,JF和Se均随Re的增大而增大。在Re=50~1000范围内,相比于光滑圆管,内插不同结构参数的同轴交叉涡产生器的Nu_m增加了32.8%~208.6%,f增加了3.38~8.92倍,JF最大可达1.434。Nu_m与Se呈幂函数相关,内插同轴交叉翼型涡产生器管内的二次流强度决定了其对流换热强度。     

高压下H2/CO稀释剂对乙烷/空气层流扩散火焰中碳烟形成的影响

采用CoFlame程序模拟研究了高压下H₂/CO稀释剂对乙烷/空气层流扩散火焰中碳烟形成的影响。结果表明:H₂和CO添加之后,火焰温度均略有增加,且碳烟体积分数随着H₂/CO稀释比的增加而降低。H₂的添加使得碳烟表面生长区域的H自由基浓度增加,减少了初始碳烟颗粒成核及表面生长的活性位点数,导致脱氢加乙炔(HACA)反应中氢提取速率减缓以及碳烟颗粒表面生长速率减缓。CO的添加使得苯(A1)和芘(A4)摩尔分数减少,减缓了碳烟成核速率,导致碳烟的生成受到抑制。