纱线表面突出物间距对纱线牵引特性的影响

纱线外观不匀是影响纱线特性及纺织品质量的关键因素。纱线表面突出物作为纱线的一部分,对纱线外观不匀有着重要影响。通过自行设计的主喷嘴气流纬纱牵引力测试装置,以球状颗粒来模拟纱线的突出物,基于Fluent数值模拟了突出物不同的间距对流场的影响,并通过实验测试验证了这种影响。发现纱线牵引力大小随着突出物的间距的增加而增加并趋于恒定,主喷嘴的供气压力越大这种现象越明显。     

圆锥形喷嘴结构参数设计研究

为了获取圆锥形喷嘴结构参数与其工作性能的作用规律,建立了喷嘴内部流场的数值仿真模型.通过仿真研究获取了喷嘴结构参数与喷嘴内部射流特性的作用规律.仿真结果表明:喷嘴的收缩角α和长径比cp决定了喷嘴射流的最大出口速度和喷嘴出口射流速度在径向的变化幅值.随着α的增加,喷嘴射流的最大出口速度先增大后减小.当α较小时,喷嘴出口射流速度在径向基本保持不变.当α较大时,喷嘴出口射流速度在径向变化明显.随着cp的增加,喷嘴射流的最大出口速度先增大后减小.当cp较小时,喷嘴出口射流速度在径向变化明显.当cp较大时,喷嘴出口射流速度在径向基本保持不变.圆锥形喷嘴的最优结构参数为α=40°,cp=3.对不同α的喷嘴性能进行了实验测试,实验结果表明:当α =40°时,喷嘴产生的射流出口速度最大.     

穿水冷却喷嘴内流场仿真分析

在分析穿水冷却喷嘴的结构及工作原理的基础上,通过前处理软件Gambit建立喷嘴内部流场的三维网格模型,确定了数值模拟的数学模型、计算条件和求解方法。利用CFD软件Fluent对该模型进行了数值仿真,获得了喷嘴内部流场的各参数数据。分析了流场的速度分布与压强分布,为喷嘴设计及优化提供了理论依据。获得了不同输入压强情况下的喷嘴性能数据,为水冷过程的热交换分析和实际生产提供了参考数据。     

高压除鳞喷嘴内部流场数值模拟分析

利用三维模型对喷嘴内部流场进行了仿真。通过对喷嘴内部流场的压力云图、速度矢量图等的分析,研究了喷嘴内部流场的压力和速度变化规律,并对仿真结果进行了检验,从而为改善喷嘴形状和内部结构,延长喷嘴的使用寿命,进一步提高喷嘴质量和技术特性提供合理建议。     

一种纬纱加夹持物气流引纬方式的提出及分析

为优化气流引纬以获得更好的引纬效果,根据纱线表面突起物对牵引力的影响特性,提出一种在纬纱线末端设置夹持物的改进型气流引纬方式。通过实验以及理论分析选取了适用于改进型气流引纬方式的夹持物。利用Hypermesh建立夹持物与纱线在引纬流场中的有限元模型,并通过Fluent中动网格技术模拟0.3～0.5 MPa的供气压力下夹持物与纱线在引纬流场中的飞行状态。同时,采用高速相机拍摄夹持物与纱线的飞行状态,得到夹持物与纱线的速度与仿真速度进行比较,以此验证仿真的正确性以及新型引纬方式的合理性。结果表明:通过实验以及数值计算选择得到的夹持物在合理供气压力下能较好地在改进型引纬系统中完成引纬,并且达到了增大纱线牵引力、增加品种适应性以及节能减耗的目标。     

压力旋流喷嘴内流场特性模拟研究

针对通过试验研究压力旋流喷嘴获取其雾化特性成本较高、耗时长、理论计算难以实现的问题,对压力旋流喷嘴内部流动机理及雾化特性进行了Fluent数字模拟研究。采用了一种基于有限容积VOF方法对压力旋流喷嘴内部流场进行了数值模拟;捕捉了压力旋流喷嘴出口处气-液两相界面,描述了压力旋流喷嘴出口的液膜厚度,阐述了压力旋流喷嘴各截面压力场、密度场和速度场等变化规律,预测了压力旋流喷嘴雾化锥角。模拟研究结果表明:压力旋流喷嘴中心会产生空气芯,压力旋流喷嘴雾化锥角及液膜厚度等雾化特征可通过剖析压力旋流喷嘴出口处空气芯直径和出口处速度获得;将模拟计算的喷嘴雾化锥角与试验值进行了对比,两者基本吻合,说明Fluent数值模拟可作为喷嘴设计工具。     

一种清洗喷嘴的改进设计与仿真分析

喷嘴是清洗作业中最直接执行部件,国外研究表明空化射流应用于清洗相较于普通射流优势十分明显。因此针对印染行业中鞋面印花网版的清洗改进设计了一种喷嘴,建立了喷嘴的数学模型。利用FLUENT软件分别对原始喷嘴与改进后的喷嘴射流进行单相流场与二相流场的仿真,通过对喷嘴内部流场的压力、速度以及扩散度对比分析。结果表明:两种喷嘴都可以产生有利于清洗作业的空化射流,且优化后的喷嘴空化效果与水射流的动力性能更佳、扩散范围更广,该清洗喷嘴的设计为鞋面印花网版清洗喷嘴的优化提供了合理的依据。     

温度对气体标定装置中喷嘴的特性影响

研究温度对音速喷嘴内部流场影响问题。当前研究对喷嘴性能产生影响的因素,研究湿度、入口段形状等的较多,而研究温度的较少。目前无法对喷嘴内部流场进行检测,文中提出一种计算流体力学方法,对不同温度下喷嘴内部流场进行数值模拟,研究不同温度下喷嘴内部流场情况。仿真结果表明喷嘴模型是可靠的,反应出温度变化对喷嘴特性的影响。同时仿真结果对音速喷嘴标定装置校准方法的研究有一定的参考价值。     

旋转磨料射流喷嘴叶轮参数优化设计

为增强旋转磨料射流在硬岩地层高效破岩效果,喷射破岩形成较大孔径径向水平井井眼,对喷嘴叶轮参数展开了优化设计。对径向水平井井下工况旋转磨料射流流场进行模拟,研究了叶轮扭转角、长度、直径、叶片厚度和叶片数量等参数对流场速度的影响。结果表明：叶轮扭转角度为影响流场旋流强度的主要因素;减小叶轮直径或增加叶片厚度会缩小流道的过流面积,增加射流的旋转强度,直径影响最大切向速度相差15.1%,厚度影响相差44.6%;叶片数量较多会降低射流冲击速度。在本文条件下,给出了建议性优化喷嘴叶轮结构参数：叶轮扭转角度为630°,长度为30 mm,直径为18 mm,叶片厚度为4 mm,叶片数量为3。所得结果可为径向井旋转磨料射流喷嘴优化设计提供依据。     

径向水平井自进式旋转射流钻头流场特性分析

为解决径向水平井钻进过程中破岩效率和自进能力的问题,设计了一种自进式旋转射流钻头。运用数值模拟方法,采用RNG k-ε湍流模型对所设计射流钻头的内外流场进行了三维流动特性分析,并分析了射流钻头结构参数对喷嘴流场特性的影响规律,进一步优化了自进式旋转射流钻头。结果表明,自进式旋转射流喷嘴外流场的轴心速度在喷嘴中心线上的速度最大,随着径向半径的增大,轴向速度迅速减小;切向速度沿喷嘴径向呈现出经典的"N"形分布,有利于增大射流破碎岩石的深度和破碎面积;径向速度呈轴对称分布,存在明显的漫流层,有助于岩屑的脱离;自进式旋转射流钻头导向叶轮的螺距和导叶数量,对射流速度有着重要的影响;喷嘴直径对射流流场特性的影响较大。经过优化,得到射流钻头的叶轮螺距16mm,导叶数为2,喷嘴直径为1mm。     

Simultaneous internal/external flow calculation of a solid fuel ramjet projectile: a design analysis

SFRI has been regarded as a prime mode of secondary propulsion which enables the projectile to achieve a higher terminal velocity. Geometry of SFRJ is quite simple due to the lack of turbomachinery that conventional jet engines need. The complete internal/external flow field of an SFRJ-TGTR projectile at a cruising Mach number is calculated by an unstructured triangular compressible RANSE solver. To complete the analysis, single-component fuel combustion is added in the combustor flow calculation. A commercial CFD package is used with structured rectangular meshes for such computation. The results from the two computations are compared with existing computational and experimental data for validation. The design parameters like thrust, total pressure loss, inlet and nozzle efficiencies and drag coefficient are derived from the detailed flowfield data. Different values of cruising Mach number and nozzle throat area have been tried as a preliminary design procedure. Change in the nozzle throat area directly affects the inlet flow, because the internal flow is mostly subsonic and is linked directly to the nozzle flow.     

超低比转速复合式离心泵内部流动特性分析

为研究超低比转速复合式离心泵内部流动特性,以一台比转速为16、半开式复合叶轮离心泵为研究对象,应用ANSYS-Fluent19R1软件对模型泵进行三维全流场数值模拟计算,得出泵内部流场及作用在叶轮、蜗壳上的径向力分布规律。结果表明:在不同流量工况下,随着流量的增加,在隔舌附近出现较大的压力梯度;在长叶片与短叶片相间隔流道内低速区面积较大、叶轮出口处分布较多的旋涡;当流量从0.2倍增加至1.8倍额定流量时,作用在蜗壳上的径向力幅值逐渐减小,作用在叶轮上的径向力幅值先减小后增加,在1.0倍额定流量时径向力幅值达到最小,而后增大。为超低比转速复合式离心泵的设计优化提供参考。     

Structure optimization for magnetic equipment of permanent magnet retarder

The main purpose of this research is to perform a magnetic analysis on the magnetic equipment of permanent magnet retarder (PMR) and optimize the structure of magnetic equipment with the commercial FEM software ANSYS and its design optimization module. The FEM model is built as an axisymmetric model according to the characteristics of the structure of magnetic equipment. Using this model, the magnetic field distribution and magnetic force are calculated by ANSYS. The mathematical model of structure optimization is also built. The design variables are structural parameters including the dimensions of permanent magnets and magnetic yoke, and the objective function is the magnetic force. The unconstrained optimization model takes the maximum value of magnetic force as the objective. A first-order optimization method is used to determine the optimum design of this problem. The optimization process works entirely with the ANSYS parametric design language (APDL). The design tools are used to understand design space and the behavior of the dependent variables. It is shown that designing a structure with the ANSYS optimization module and its design tools is an effective means to improve the structure.     

基于伴随方法的高速列车头型气动优化

为改善高速列车明线运行时的气动性能,基于伴随方法和径向基函数网格变形技术,开展高速列车头型气动优化设计。采用径向基函数网格变形技术,避免列车头型优化过程中的网格重复生成,提高头型优化的效率。通过伴随方法求解目标函数对列车头型的敏感度,无须定义任何的头型设计变量,避免人为指定设计变量对优化结果的影响。将网格变形技术、伴随方法及计算流体动力学（Computational fluid dynamic,CFD）方法相结合,构建高速列车头型优化设计流程,选取整车气动阻力和尾车气动升力为优化目标,对高速列车头型进行多目标气动优化设计。结果表明：伴随方法可以有效地应用于高速列车的头型优化;优化后,在满足约束条件的情况下,列车的整车气动阻力减小2.83%,尾车气动升力减小25.86%;气动阻力减小主要位于头尾车流线型部位,中间车和头尾车车体气动阻力基本保持不变;尾车气动升力减小主要位于流线型部位,尾车车体向下的升力绝对值也有所减小。     

基亏CFD加油枪结构的优化

为了优化加油枪结构,按照实际加油枪的结构和参数,建立了加油枪内部流场的三维模型,并应用计算流体动力学计算软件Fluent,对加油枪的流场进行研究,给出了加油枪内的压力场、速度场和流线分布图。对主阀不同开度流场进行分析,对容易产生漩涡和负压处的结构进行改进。结果表明,改进结构后,流场中漩涡区的分布减小,最低压力得到提高,降低了气蚀和噪声发生的可能性。     

反坦克智能雷亚、跨音速气动特性数值仿真

反坦克智能雷是一种依托高精度探测器件的新型智能反坦克炸弹。智能雷实现高效捕获、毁伤目标时,应考虑风阻系数等因素其飞行特性的影响。本文基于智能雷的三维模型,分析了亚、跨音速智能雷流场以及气动力因数随迎角的增长规律。应用计算流体力学软件对智能雷外流场进行数值计算,得到智能雷压心位置的变化规律。结果显示阻力系数的值比较大,有利于智能雷维持稳定扫描状态。智能雷附近剧烈的流场变化可能导致其扫描运动失效。仿真结果能够作为智能雷扫描稳定性分析、总体性能优化和外形改良的参照。     

Research on resistance characteristics of secondary air damper and nozzle in pulverized coal boiler

This article provides an industrial application method for monitoring and regulating the secondary air through the burner nozzle of a tangentially fired boiler. A geometric model from the inlet of the damper to the burner nozzle was established, which divides the grid for numerical calculation of the flow field to get the drag coefficients of the nozzle and damper under different opening ratios of the damper. In the range of 20–70% opening, the damper has perfect regulation performance, which has the main resistance comparing with that of nozzle. The disc-type damper has a slightly larger resistance than that of the splayed one. A precise corresponding function relationship between the opening ratio and the gas flow rate was established, and base on which, an exact control method on the secondary air damper was proposed. The result can apply to the intelligent transformation of thermal power plants to save energy and reduce consumption.     

偏心及部分进汽下密封间隙流体激振力数值研究

喷嘴配汽汽轮机在部分进汽时调节级附近会形成极不均匀的流场,不仅影响调节级动叶轮周力的分布,还会对临近密封间隙内的流场及流体对转子的作用力产生扰动。以某国产300MW汽轮机端部汽封间隙为参考,建立密封间隙CFD模型,求解三维、粘性、可压缩N-S方程,研究了不同进汽方式、偏心情况下流场特性及流体对转子作用力。结果表明:部分进汽的位置、转子的偏心距及两者的相对位置对汽流力的大小、方向和变化趋势产生了较大的影响。在某些部分进汽情况下,偏心距增大也会减小汽流力。