基于E/CRC磨损模型的离心泵壁面磨损特性研究

为了探索离心泵内液固两相流动及固体颗粒引起的壁面磨损特性,本文基于E/CRC磨损模型进行了数值预测,获得了设计工况下离心泵各个区域的磨损形态并对比不同区域的最大和平均磨损率,分析了磨损率变化规律并预测了最大磨损率发生位置,讨论了颗粒粒径及浓度对离心泵叶轮磨损特性的影响。结果表明:磨损最严重的区域在叶片前缘及叶片压力侧尾缘附近;后盖板的平均磨损率最大,叶片及后盖板的最大磨损率最大,最大磨损率在叶片与后盖板交界处叶片曲率角59.8°附近;颗粒粒径及浓度均对叶轮磨损特性有显著的影响,随颗粒粒径的增大,前盖板及叶片的磨损区域面积显著减小,而后盖板的磨损区域面积几乎不变,磨损率呈减小趋势;随颗粒浓度的增大,叶轮磨损区域面积几乎不变,磨损率呈增大趋势。     

物料粒径对半自磨机衬板磨损的影响

采用数值计算方法分析粒径对半自磨（SAG）机衬板磨损的影响。采用离散单元法（DEM）描述物料运动,采用切向碰撞能量磨损模型（SIEM）预测壁面磨损. 结果表明,粒径大小对衬板磨损存在显著影响. 粒径增大,衬板磨损亦随之增大;当粒径较小时（如：d=30 mm）,磨损增幅尤为明显. 提升条的磨损主要在经过底脚区与颗粒发生剧烈碰撞时产生,不同粒径大小下均如此. 大颗粒获得的动能要远远大于小颗粒,且相比于小颗粒,大颗粒改变运动状态需要更长的时间,导致剧烈磨损的持续时间亦明显增加. 粒径大小对磨损在提升条上的分布无明显影响.     

弯管中液固两相流及壁面碰撞磨损的数值模拟

利用Eulerian-Lagrangian混合模型对弯管内液固两相流在低浓度(初始体积分率为3%～8%)运行时壁面磨损过程进行了数值模拟.计算了流场中湍流速度及压力的分布,并对不同角度弯管壁面处的磨损率进行了预测和比较.模拟结果表明:在弯管为90°时,颗粒分布最为理想,最大磨损率出现在弯管中心角40°～60°的范围内,即该区域固粒对壁面的碰撞频率和强度最大.该结果为弯管内多相流防、除垢技术的工程设计提供了一定的指导作用.     

煤液化多相流输送管道冲蚀磨损分布预测及分析

针对煤化工中多相流管道系统的冲蚀磨损问题,运用Fluent软件构建流体动力学模型,获得磨损速率与管道位置的关系,用来预测磨损减薄的主要区域.数值计算结果表明:随着管道直径的增加,其最大磨损速率降低;曲率半径为3倍公称直径时,弯头的磨损率较小且均匀;颗粒形状越接近于球形,磨损率越低;当磨损颗粒粒径小于200 μm时,磨损率随着粒径的增大而增大,当粒径超过200 μm,磨损率几乎不再变化.对原管道系统进行设计改造,提出了一种结构优化改进方案,计算模拟结果显示优化方案可使其磨损率减小为约原来的1/2.     

煤液化多相流输送管道冲蚀磨损分布预测及分析

针对煤化工中多相流管道系统的冲蚀磨损问题,运用Fluent软件构建流体动力学模型,获得磨损速率与管道位置的关系,用来预测磨损减薄的主要区域。数值计算结果表明:随着管道直径的增加,其最大磨损速率降低;曲率半径为3倍公称直径时,弯头的磨损率较小且均匀;颗粒形状越接近于球形,磨损率越低;当磨损颗粒粒径小于200μm时,磨损率随着粒径的增大而增大,当粒径超过200μm,磨损率几乎不再变化。对原管道系统进行设计改造,提出了一种结构优化改进方案,计算模拟结果显示优化方案可使其磨损率减小为约原来的1/2。     

高炉粉煤喷吹风口磨损模型及应用

分析了高炉喷吹粉煤颗粒流造成高炉风口壁面底侧的磨损情况,建立了预测高炉风口磨损量的数学模型：δm=ρp/ρcHs/Hce(D-dp)dp/2πD^2Cp|r=RωmE′cosθ。研究结果表明：高炉风口磨损主要与粉煤喷吹量、风口材质、风口几何尺寸、风口半收缩角以及热风速度和粉煤颗粒粒径等因素有关;当粉煤喷吹量相同时,减少粉煤颗粒在高炉风口壁面附近的浓度,改变风口壁面材质和使用较小粒径的粉煤,可减少高炉风口壁面磨损,由该数学模型算出的苛钢铁厂高炉风口平均寿命与其实际平均寿命基本吻合,这证明了此模型的可靠性和通用性。     

涡结构对小颗粒在圆管背风面碰撞分布的影响

针对锅炉管背风面飞灰沉积过程，采用数值模拟的方法进行了研究.对绕柱气相湍流的模拟采用了较新的分离涡模拟方法（detached eddy simulation, DES），通过对粒径为1～10 μm的颗粒在圆管背风面碰撞分布规律的计算发现背风面近壁区存在的主涡、二次涡和分离点附近小涡对颗粒在背风面的碰撞均有一定的影响.当速度较小时，随着粒径的增大，颗粒在背风面碰撞的质量逐渐增加，大颗粒在主涡和二次涡作用下均有较大的碰撞质量流量，而且二次涡的作用明显强于主涡；速度增加后，由背风面3种涡结构引起的颗粒碰撞量均有不同程度的减少，此时主涡的作用较强，而且二次涡引起的大颗粒碰撞量有明显减少.通过与实验测试结果进行对比检验，证明了数值模拟结果的准确性.     

锥形节流器内冲刷磨损的数值模拟

在注汽管道内固体颗粒对锥形节流元件的冲刷磨损是造成失效的重要因素。采用计算流体力学有限体积法对其进行数值模拟,研究了冲刷磨损量和切应力与注气量、颗粒直径、颗粒质量浓度的关系。结果表明,随着颗粒直径增大,管壁磨损相对集中于高速区,锥体磨损量增大;流量增大时,磨损量和切应力均增加;颗粒的质量浓度增加,磨损量增大。此研究可为节流元件的抗磨腐蚀研究和油田节流元件的失效预测提供理论指导。     

三维气固圆柱绕流颗粒扩散的直接数值模拟

为了考察颗粒在圆柱尾流中扩散的运动机理，对气固两相圆柱尾迹流动进行了高精度紧致差分方法的三维直接数值模拟.在对气相流场进行高精度模拟的基础上， 采用了Lagrangrian方法来追踪颗粒场的运动.比较了不同颗粒Stokes数为0.01、1、10和不同Reynolds数为180和200下颗粒的扩散函数，考察了三维圆柱尾迹流流场中气相场的运动对颗粒相扩散的影响.模拟结果表明：当气相流场由二维特性向三维特性转变时，由于受到气流场展向涡的影响，颗粒的展向扩散函数有相当程度的增大.颗粒在横向上扩散函数随着粒径的增大而增大，而在展向上颗粒扩散函数则随着粒径的增大而减小.     

电厂飞灰颗粒粒径对冲蚀磨损性能影响的试验研究

研究了电厂不同粒径的灰粒在常温态和热态时对冲蚀磨损的影响规律。两种工况的试验结果表明:在试验粒径范围内,常温态时,随着粒径的增大,磨损率会逐渐增大,当粒径增大到一定程度时,磨损率会趋于平缓;而热态时,随着粒径的增大,磨损率并没有明显变化。显然,常温中颗粒大小对材料冲蚀磨损的影响要明显大于高温中的冲蚀磨损。     

带电圆柱面上的电场及载流圆柱面上的磁场

运用分析推理和数学计算两种方法,给出长直均匀带电圆柱面上的电场及长直载流圆柱面上的磁场,得到与高斯定斯和安培环路定律相同的结论。     

圆柱齿轮减速器的优化设计

建立了圆柱齿轮减速器的优化设计数学模型，并对一个三级传动减速器实例进行了优化计算，证明了该方法的可行性和实用性。     

斜柱在高层建筑中的应用

以北京万亨大厦为例,介绍在高层钢筋混凝土结构中,采用混凝土"斜柱"处理建筑的外斜立面,解决建筑的大跨度悬挑,以合理的结构措施,处理不规则的建筑造型.     

不可压缩橡胶圆柱的空穴和分叉

利用Y.C.Gao给出的一类应变能函数,分析了不可压缩橡胶圆柱受静载荷作用时在等温条件下及有温度场分布时空穴产生的问题,给出了存在分叉解的条件,确定了外载荷与空穴半径的函数关系,研究了空穴形成时应力的分布,讨论了本构参数和温度对极限载荷和应力分布的影响.结果表明:当本构参数满足O＜n＜1时,橡胶圆柱体存在分叉解;由Neo-Hooken材料构成的圆柱体将会很稳定而不存在分叉解;本构参数n越大,材料越不容易发生孔洞化不稳定现象;温度越高,材料越不稳定.     

基于AMESim的液压缸系统动态特性仿真与优化

基于AMESim软件对取料机小车液压驱动系统建模,对系统AMESim模型进行动态特性仿真,通过系统液压缸压力变化仿真结果进行系统优化设计,并对关键元件相关参数进行设定,优化设计后的系统性能得到明显改善。     

新型空心圆柱仪的研制与应用

为研究交通、波浪等荷载产生的主应力轴循环旋转应力路径对土体性状的影响，研制了可以在轴力、扭矩中高频率下共同变载的空心圆柱仪（HCA），并分析了设备的技术参数和性能指标.在静态试验环境下，设备的内外围压、轴力和扭矩均可独立控制；在动态试验环境下，轴力和扭矩可作任意波形周期变化，变载频率可达5 Hz.传感器工作性能稳定，测量精度高，有多重校合，并配备了非接触式水下应变传感器.通过开发专用切样装置，利用该设备对原状黏土样进行初步试验，分别验证了仪器实现主应力轴旋转特殊应力路径以及在中、高频率下轴力和扭矩的任意波形变载功能，说明此空心圆柱仪具备模拟包括主应力轴旋转在内的复杂应力路径的工作能力.     

冻土空心圆柱仪的研发与应用

为研究复杂应力路径条件下冻土的力学特性,中国科学院冻土工程国家重点实验室与美国GCTS公司合作研发了新型冻土力学试验设备——冻土空心圆柱仪(FHCA-300),该设备通过独立施加内围压、外围压、轴向荷载和扭矩来改变3个主应力的大小和方向,从而更为真实地模拟冻土在地震荷载、交通荷载等多向应力和主应力轴旋转等复杂应力路径下的应力-应变行为.详细介绍了该仪器各部分的组成、传感器和动荷载频率的选取过程以及目前可实现的具体试验类型.此外,着重介绍了冻土空心圆柱仪温度控制系统的设计原理,并且对其控温能力进行了验证,结果证明该系统可以达到预期的降温能力和控温要求.最后利用冻土空心圆柱仪进行了主应力轴静态旋转和循环旋转测试试验,验证了仪器实现包括主应力轴旋转在内的复杂应力路径的能力,初步试验结果表明该设备能够准确再现冻土在复杂应力路径条件下的力学行为和变形行为,可为系统开展冻土在复杂应力条件下的强度、变形特性和本构关系等研究提供技术手段.     

柱壳结构外压稳定性分析的柱壳有限条元法

圆柱壳结构在各种工程建设中是一种广泛采用的结构形式 .而柱壳结构在外压作用下往往发生失稳屈曲破坏 ,在经济上造成极大的损失 .对于这类问题的分析 ,如果采用一般有限元法 ,无论在壳体几何形状模拟 ,还是失稳位形描述都将遇到难以克服的困难 .提出的半解析柱壳有限条元法 ,保证了壳体离散时几何形状表示上与实际结构相一致 ,并且具有失稳位形描述简单、计算自由度少、精度高、机时省等优点     

干纱缠绕圆柱壳体的缠绕张力

分析了传统纤维缠绕圆柱壳体过程中张力的施加方法，指出了传统张力施加方法中的不足和缺陷，通过力学分析和数学推导，在一定的相关假设和适应范围下，得出了干纱缠绕中均衡缠绕张力的逐层施加公式。     

轴向均匀磁化圆柱形磁介质的退磁场和退磁因子

退磁因子是描述磁介质磁化特性的重要参量.本文采用磁荷观点,推导出了轴向均匀磁化圆柱体内任意一点的退磁场和退磁因子表达式,分析了圆柱体形状等因素对退磁因子的影响,通过数值计算,研究了圆柱体轴线上轴向退磁因子与圆柱体形状的关系.结果表明:圆柱体轴线上各点的横向退磁因子等于零,圆柱体轴线中部的轴向退磁因子较小,两端附近的轴向退磁因子较大,随着圆柱体长度的增大,圆柱体内各点的轴向退磁因子整体减小.