双层聚合物共挤出过程的数值模拟

以HDPE/LDPE共挤出型材为例,用有限元方法对非牛顿流体在共挤出流道内的等温流动进行了二维数值模拟。分析了模具流道收敛角、入口体积流量以及模具结构形状对流道内压力场、速度场以及界面偏移的影响。结果表明:当流道收敛角在0°<α<90°区间变化时,角度的大小对熔体界面影响不大;但当流道收敛角为90°时,共挤出区开始段出现流动死角。流道入口平流区可以使流道内的压力场均匀,有降低流道压力降的作用。HDPE/LDPE两种聚合物熔体共挤出时,其入口流率比对界面位置的影响很大。     

微注塑成型充模流动中的表面张力EI北大核心

微尺度通道中的高聚物熔体流动行为与宏观熔体流动有许多不同。基于对微注塑成型中的熔体充模流动特性的理论分析,建立了微小通道中熔体流动的表面张力模型,并以不同的表面张力系数和不同接触角,对矩形微通道中的熔体流动速度分布进行了数值模拟。结果表明,接触角小于90°时,熔体在通道壁面附近具有最大速度;接触角大于90°时,熔体在壁面处具有最大速度。无表面张力时,熔体填充流动所需时间明显长于有表面张力时的填充时间,即表面张力对微小通道中的熔体流动具有促进作用。     

微注塑成型充模流动中的表面张力

微尺度通道中的高聚物熔体流动行为与宏观熔体流动有许多不同。基于对微注塑成型中的熔体充模流动特性的理论分析,建立了微小通道中熔体流动的表面张力模型,并以不同的表面张力系数和不同接触角,对矩形微通道中的熔体流动速度分布进行了数值模拟。结果表明,接触角小于90°时,熔体在通道壁面附近具有最大速度;接触角大于90°时,熔体在壁面处具有最大速度。无表面张力时,熔体填充流动所需时间明显长于有表面张力时的填充时间,即表面张力对微小通道中的熔体流动具有促进作用。     

来流流场对蒸发式冷凝器性能影响的研究

蒸发式冷凝器是一种结构紧凑、节能、节水的新型冷却设备。在适当简化模型的基础上,采用可实现k-ε模型、强化壁面处理方法和速度-压力耦合的SIMPLE算法,获得了有代表性的来流流场及其对传热与流阻性能的影响量。结果表明,CFD模拟与实验偏差不超过15%,来流速度在1.5~4.5m.s-1范围内,排热量偏移19.3%,压降偏移9.4%;来流进入角在-45°~45°时,排热量偏移15.5%,压降偏移18.0%,合适的来流入口速度为2.4~3.3m.s-1,适宜来流进入角为-15°~20°。     

库侧卸料筒仓的物料流动和侧压力离散元模拟

采用离散元方法,研究高径比对库侧卸料筒仓的物料流动方式和仓壁侧压力分布规律的影响;采用仓内储料为直径6 mm的玻璃球,离散元模拟结果与筒仓试验的卸料时间、侧压力分布、卸料速度以及流动方式等基本一致,验证了离散元模型的准确性。模拟结果表明:高径比对仓内物料的流动规律和卸料速度有较大影响,高径较小时仓内物料为管状流动,随着高径比增大,流动通道扩展到筒仓全部横断面,形成整体流动,卸料速度增大;流动通道内物料对仓壁侧压力的分布规律不受高径比影响,沿高度均呈抛物线状分布,且低于静止区域处侧压力。     

微注塑成型流动中熔体壁面滑移的研究

基于宏观熔体流动的基本理论及其流动过程中壁面滑移机理的分析,针对微注塑成型模具中熔体充模流动时的壁面滑移行为,建立了微小通道中高聚物熔体流动的壁面滑移理论模型。并用数值模拟方法,对不同滑移系数时微小通道中熔体的壁面滑移对流动速度、熔体压力等的影响进行了研究。结果表明,微小通道中的壁面滑移可使壁面处熔体的流动速度增加,压力损失减小,有利于熔体的充模流动。     

化爆冲击波在90°拐角通道内的到时规律

对空气冲击波在90°拐角坑道内传播的到时规律及其影响因素进行了实验研究，在无量纲分析基础上建立了简化的工程模型。通过对实验数据拟合建立了可以对高能炸药在90°拐角坑道内爆炸产生的空气冲击波到达时间进行预计的公式，利用该公式可以进一步求得空气冲击波在90°拐角坑道内的传播速度。     

通道火灾时横向排烟对烟气层化特性的影响研究

在通道试验模型中开展了横向排烟试验,对不同火源功率下,通道内烟气层界面的形态特征、烟气层最高温升以及烟气水平流动速度随排烟速度的变化情况进行了研究。结果表明:通道内的烟气在排烟速率较小时能够维持很好的层化,随着排烟速率增大,烟气层与空气之间的掺混加剧,且靠近通道端部开口处的掺混程度强于远处。归一化的烟气层最高温升和烟气水平流动速度均随排烟速率呈幂指数衰减规律。靠近通道端部开口处的最高温升和水平流动速度衰减得更快;靠近通道端部开口处与远离通道端部开口处的烟气流动速度差异随排烟速率增大而增大。     

矩形与X形组合蜂窝异面缓冲性能的研究

目的 为了研究矩形与X形组合蜂窝材料在异面冲击载荷下的缓冲吸能特性,建立矩形与X形组合蜂窝的有限元模型,分析在不同冲击条件下组合蜂窝结构的能量吸收、动态平台应力及其变形模式。方法 借助ANSYS/LS–DYNA软件建立可靠的基于单元阵列的异面缓冲性能有限元分析模型,基于该模型在不同结构参数和冲击速度下进行异面动态冲击仿真分析,将结果以图表等形式进行展示。结果 组合蜂窝结构的异面缓冲性能较矩形、X形蜂窝结构更为优异。当相对密度一定时,随着扩展角的增大,组合蜂窝结构的缓冲性能会有一定提升。扩展角为90°的组合蜂窝结构与扩展角为70°、50°和30°的组合蜂窝相比,其单位体积能量吸收值分别提高了3.77%、4.53%和26.95%。异面动态平台应力与冲击速度和结构参数之间,可用某一确定的曲线关系进行拟合。结论 矩形与X形蜂窝之间会产生较强的耦合效应,使组合蜂窝结构的接触载荷和总能量吸收值均大于两者之和;冲击速度对变形模式的影响较大,在冲击载荷下存在3种变形模式,但壁厚的改变对变形模式并未产生明显影响。当扩展角和冲击速度一定时,组合蜂窝异面动态平台应力与壁厚边长比呈二次曲线关系;给定扩展角和壁厚时,异面动态平台应力与冲击速度呈一次曲线关系。     

定向凝固工艺参数对稀土钴永磁合金易磁化轴的影响

本文研究了 Sm-Ce-Co-Cu-Fe-Zr 六元系定向凝固试样的磁各向异性。定向凝固温度、抽拉速度对易磁化轴与晶体强制性生长方向夹角θ有显著影响,即当 G/R 减小且<(G/R)_(c1)时,夹角 θ 由0°突变为90°。有些合金是成分决定了 θ≠0°。     

液压冲击器流场分析

通过流体力学的相关理论分析了压力反馈式液压冲击器的整体流场,建立了液压冲击器流场的基本方程;对冲击器的力学模型进行了简化,并求解了流场中的速度分布和流动损失情况。为了形象地得出冲击器流场的参数变化规律,文章利用Catia软件和Fluent的前处理器Gambit对冲击器的流场进行了建模,并利用Fluent软件对液压冲击器的瞬态流场进行了模拟求解。对比CFD模拟的结果和求解基本方程的结果,结果比较吻合。对瞬态流场的分析表明,在进油口截面突然变化的部位流速变化较大,远离这一区域后开始趋于平稳,而冲击过程中的中腔出油口存在速度较大的区域。另外,随着进油速度增大,流场的紊流情况加剧,流动的损失量呈抛物线增加。     

缝合复合材料弹性性能分析的新方法——流场模型Ⅰ:缝合单层板弹性常数计算

为了求解缝合层合板中单层的弹性常数, 基于单层面内纤维走向与绕流流场中流线形状的相似性, 建立了与缝合单胞相对应的有限空间定常二维无粘性不可压理想流体的无旋绕流流场模型, 流场的几何边界与单胞的边界一致, 绕流物面与缝线截面形状一致。用该流场的速度变化描述单胞面内纤维体积含量的变化, 用流线形状描述缝线周围面内纤维的变形。以流场模型为基础, 用细观力学方法和均匀化方法求得缝合单层的弹性常数,结果与实验值吻合。最后用流场模型分析了缝合参数对缝合单层弹性常数的影响。      

涡轮分级机分级轮流场的数值模拟与分析

为进一步研究涡轮分级机流场中的分级轮径向速度和分级区流场分布情况,更好地指导涡轮气流分级机的设计、优化和运行,通过用FLUENT6.2中的分离-隐式求解器对涡轮分级机的流场进行了模拟与分析。主要针对分级机径向速度的均匀性分析,并与实验进行比较。结果表明:进入分级轮的气流径向速度不均匀,分级轮的高度越高,径向速度越不均匀,较高的分级轮会有部分气流外溢,外溢位置、大小与分级轮的高度相关,从而引起进入分级轮的径向气流速度反而增大,高径比最好为0.3～0.5。     

TG合金空心阴极真空焊接熔池动态行为的数值模拟

建立了空心阴极真空电弧焊（Hollow Cathoda Vacuun Arc Welding,HCVAW)焊接TC4钛合金板（5mm)熔池中流体流动和传热过程动态行为的物理,数学模型,并对焊接过程进行了数值模拟计算和工艺试验,通过计算,找出了爆接速度和爆接电流等工艺参数对爆缝成型的影响规律,并计算出焊接过程中工作上的温度场分布和熔池中的流场分布,计算结果与实验结果基本相符。     

PIV血流场显示测速技术

通过分析多普勒测速技术与粒子图像测速技术的区别,从一个新角度把PIV全流场测速技术应用于血液流场的研究中。用激光片光源照亮血流粒子场,再计算确定实验系统光学参数,以获得最佳流场图片。对流场分析常用的互相关算法进行改进,辅以曲面拟合和误差修正,获得了亚像素级的全流场速度的大小和方向,并进一步计算出血流场的涡量分布和剪切率分布。为了验证改进的算法,对日本视频协会提供的PIV-STD序列标准图像进行仿真计算和误差分析,与原算法相比其速度矢量图的误差降低了2个百分点,流场速度值的平均误差小于±1%。该结果表明文中建立的方法是有效的,并可推广用于其它的流场分析。     

卧式旋风筒流场性能分析与优化

采用冷模实验方法,用五孔探针对卧式旋风筒的流场分布与阻力性能进行了实验研究,对设备的性能与技术特点做出了客观评价。通过研究看出,卧式旋风筒内气流流动主要是切向流动,径向流动最小,并且切向速度有较好的分布规律,主要是以强制涡区为主,自由涡区很小;卧式旋风筒内压损较小,仅为立式旋风筒的一半。最后对所研究的设备提出了优化改进建议。     

The study of slip line field and upper bound method based on associated flow and non associated flow rules

At present, associated flow rule of traditional plastic theory is adopted in the slip line field theory and upper bound method of geotechnical materials. So the stress characteristic line conforms to the velocity line. It is proved that geotechnical materials do not abide by the associated flow rule. It is impossible for the stress characteristic line to conform to the velocity line. Generalized plastic mechanics theoretically proved that plastic potential surface intersects the M-C yield surface with an angle, so that the velocity line must be studied by non-associated flow rule. According to limit analysis theory, the theory of slip line field is put forward in this paper, and then the ultimate bearing capacity of strip footing is obtained based on associated flow rule and the non-associated flow rule individually. These two results are identical since the ultimate bearing capacity is independent of flow rule. On the contrary, the velocity fields of associated and non-associated flow are different which shows the velocity field based on the associated flow rule is incorrect.     

结构化流道近壁区软性磨粒流流动仿真及实验研究

为了揭示结构化流道近壁区软性磨粒流的压力场及速度场的分布规律,有效预测其软性磨粒流的材料去除特性,采用VOF多相流模型和RNG 湍流模型,通过对结构化流道的结构进行合理的网格划分和特殊边界条件设置,对结构化流道内部的软性磨粒流流动进行数值模拟。仿真结果表明：不同的软性磨粒流入口位置对工件加工会产生影响;结构化流道中软性磨粒流的压力场、速度场和软性磨粒流的去除率随着加工区域位置的不同而不同;加工区域入口区域的压力、速度值存在突变,为此在实际加工用引入了引流模块。流场数值模拟和实验研究结果趋势是一致的,数值模拟为深入研究软性磨粒流的基本规律提供一种理论工具     

DC-RF混合等离子体温度及流场的数值计算

直流-射频(DC-RF)混合等离子体在材料合成领域有着较大的优势.为了对这种混合等离子体的特性进行分析,本文采用基于磁流体力学方程的DC-RF等离子体模型,数值分析了操作参数的改变对混合等离子体流场的影响效应.计算结果表明,直流电弧电流及工作气体流量的增加,主要使反应室中心区域处的混合等离子体轴向速度增加,并改变该区域...     

Study of flow fractionation characteristics of magnetic chromatography utilizing high-temperature superconducting bulk magnet

We present numerical simulation of separating magnetic particles with different magnetic susceptibilities by magnetic chromatography using a high-temperature superconducting bulk magnet. The transient transport is numerically simulated for two kinds of particles having different magnetic susceptibilities. The time evolutions were calculated for the particle concentration in the narrow channel of the spiral arrangement placed in the magnetic field. The field is produced by the highly magnetized high-temperature superconducting bulk magnet. The numerical results show the flow velocity difference of the particle transport corresponding to the difference in the magnetic susceptibility, as well as the possible separation of paramagnetic particles of 20 nm diameter.