气流式水平姿态传感器的三维建模及计算

利用ANSYS-FLOTRAN CFD软件,采用有限元方法,通过建立气流式水平姿态传感器敏感元件的三维实体模型、划分网格、加载和求解等途径,进行了有限元仿真,计算了敏感元件内部的流场,并采用了按实际尺寸比例大小建立整体模型的方法。结果表明：三维实体建模与二位平面建模相比较,这种全尺寸的三维实体建模方法可以使得计算结果更加全面准确,为气流式水平姿态传感器的实用化研究提供更加可靠完备的理论依据。     

抗加速度干扰气流式倾斜仪的信号处理

为克服传统倾斜仪受加速度干扰比较严重的缺陷,采用热敏电阻作为热源和敏感元件,在密闭腔中使气体产生自然对流,利用硬件电路和软件补偿技术将运动载体的姿态信号提取并进行处理,研制出能够抑制外界加速度干扰的气流式传感器。根据气流式倾角敏感元件的输出特点建立了抗加速度干扰数学模型,设计了抗加速度干扰程序,实现软件滤波抑制扰动加速度干扰,传感器抗加速度干扰能力在90％以上。     

气流式角速度陀螺的温度场和压强有限元分析

针对气流式角速度陀螺敏感元件内的温度场和压强进行了有限元分析。采用有限元方法,利用ANSYS—FLOTRANCFD软件,按实际尺寸建立二维实体模型,通过划分网格、加载和求解等途径,计算了敏感元件内部的温度场和压强。计算结果表明,在平行放置的两热电阻丝的加热作用下,热阻丝周围的射流气体温度升高,密闭腔体内部的温度场产生梯度;靠近喷嘴出气口两侧位置的压强比其他位置压强的均值高68％。二维实体建模分析方法为气流式角速度陀螺的实用化研究做了有益的尝试,提供了理论依据。     

进气方式对液柱喷射试验塔内部流场的数值模拟

以新型液柱塔的实验装置为研究对象,利用计算流体力学通用软件对其内部气体流场进行模拟,气流湍流由k-ε模型描述,预测了不同进气方式下的气相湍流流场分布及沿塔高方向不同截面上的气速分布。模拟结果表明,不同的进气口形式对气速分布影响很大,可通过改进进气口结构对塔内气流分布进行优化。模拟得到了最佳进气口形式:开口窄边弦径比d1/D=0.3,宽边弦径比d2/D=1。     

某除雪车用风机内流场仿真分析与优化

为改善风机的内部气流流动情况,提高风机出口流量,对原始风机内部流场进行分析,得到风机内部流场流动情况;根据流场分析,提出了相应的改进方案.通过优化叶片安装倾角、叶片长度和风机壳体形状对内部流场进行改善.结果表明:通过优化叶片结构和风机壳体,有效地减少了气流在壳体内部的动能损失,提高了风机出口流量.     

腔体结构对射流陀螺分辨率影响的有限元分析

对两种不同腔体结构射流陀螺敏感元件内的流场进行对比分析。采用有限元方法,利用ANSYS-FLOTRAN CFD软件,通过建模、划分网格、加载和求解等途径,计算了矩形结构腔体和流线型结构腔体射流陀螺敏感元件内的二维流场分布。计算结果表明:流线型腔体结构出口截面气流流速高于矩形腔体结构,为喷嘴处流速的28.87%,在一定程度上汇聚了气流;流线型腔体结构能减小腔体内的气流积聚,使循环通道内的气流更顺畅;流线型腔体内的流速梯度变化趋势大于矩形腔体,温度变化较大,其分辨率优于矩形腔体。     

高温炉内二维热状态研究

本文将计算二维流场的K-ε双方程模型与计算辐射传热模型结合在一起,运用流场计算的SIMPLE算法和辐射传热的热流法计算,开发了两个模型的计算机程序,联立求解了高温炉膛内的二维热状态分布。运用该程序可以计算由辐射、对流和导热共同作用下炉内的温度分布和流场分布。作为一个简单的特例,在没有考虑燃烧的情况下,求解了给定炉墙温度及入口速度时空炉的热状态分布。     

印染热定型机风道流场分析与试验研究

针对现有印染热定型机风道风嘴处气流速度不均匀现象,利用Fluent软件对风道内部三维流场进行数值模拟,获得了风道风嘴处气流速度矢量图、速度变化曲线图以及风道内部压力变化曲线图,着重分析了风道的倾斜角度及风嘴高度对气流速度的影响。研究结果表明:风嘴高度对风嘴处气流速度方向影响较大,而风道的倾斜角度对风嘴处气流速度均匀性影响较小,但对风嘴处气流速度大小影响较大;据此得出风嘴高度在12mm、风道端面积与风嘴总出风面积相等时,风道流场更有利于提升热定型效率及质量。试验验证了模型的正确性。该研究可为印染热定型机风道的结构优化设计及改善定型效果提供理论依据。     

射流陀螺流场的有限元分析

针对射流陀螺敏感元件内的流场进行了有限元分析。采用有限元方法,利用ANSYS—FLOTRANCFD软件,通过建模、划分网格、加载和求解等途径,计算了敏感元件内的流场分布。计算结果表明：由喷嘴喷出的射流柱呈喇叭状扩散,由出气孔排出时,射流流速衰减为喷嘴处流速的28．4％;出气孔截面气流最低流速为最高流速的19％;其余未经出气孔排出的部分滞留在敏感元件内形成了涡流。     

微反应器计算流体力学与离散元建模及调控

为了提高微反应器内部流场均匀性,抑制固相颗粒团聚,提出超声波耦合流场强化调控方法. 基于计算流体力学与离散元耦合（CFD-DEM）方法,建立微反应器流体动力学模型,得到微反应器流道的多相流场分布与颗粒运动规律. 对可实现k-ε湍流模型源项进行修正,得到微型反应器在超声波激振作用下的颗粒碰撞冲击效应与内部流场非线性分布特征. 结合分形方法,对流道中的颗粒群混沌态分布进行定量分析. 以T形汇流反应器为例,开展数值仿真研究. 结果表明,超声波耦合流场强化可以提高反应器内的流场分布均匀性,对离散颗粒团聚进行有效的抑制.     

液柱塔内流场和SO2吸收的CFD模拟和优化

为提高湿法烟气脱硫液柱冲击塔的脱硫效率，研究了塔内流场分布情况及其对SO2 .吸收的影响.塔内烟气流场分布的数值模拟以雷诺时均的纳维 斯托克斯方程为基础，采用拉格朗日离散相模型,计算了石灰石浆液液滴的运动轨迹以及气液两相之间的相间作用.分析了液柱冲击塔的烟气流速、液气比以及入口几何结构对塔内流场分布的影响，并研究了流场分布对SO2 吸收的影响. 数值结果表明，浆液的喷淋对于烟气的流动具有整流作用.浆液喷淋量一定时，随烟气流速增大，塔内烟气迹线分布情况趋于均匀.塔内流场的分布可以通过采用倾斜的入口来改善，当入口倾角为4°时，塔内流场分布相对比较均匀.     

电除尘器内斜气流特性的数值研究

采用多孔介质模型对电除尘器电场内部气流分布特性进行研究,调整气流分布板不同区域开孔率分布,并改变电除尘器本体结构,计算对应工况下电除尘器内部流场压力速度分布,对计算结果进行比较分析,提出最佳斜气流优化方案。结果表明:在进口烟道与电场入口之间加装三块不同开孔率的气流分布板,减小第三块气流分布板最底层的开孔率,可以形成有规律的斜气流,开孔率分布直接影响电除尘器内部斜气流特性。在调整后的开孔率分布下,改变电除尘器本体结构,使入口烟道低于出口烟道,可以优化斜气流型。     

工艺参数对大方坯结晶器流场和温度场影响的数学模拟

利用Fluent软件针对大方坯结晶器建立了三维有限差分模型,计算了连铸结晶器内的流场和温度场,分析了浸入式水口倾角和水口出口面积对结晶器内流场和温度场的影响。当拉坯速度为0.5 m/min、水口浸入深度为120 mm时,大方坯结晶器流场和温度场分布较为合适。     

内外风量比对回转窑内烟气流场及其温度分布影响的研究

通过研究内外风量比对回转窑内火焰形状、烟气流场及其温度分布的影响,为优化燃烧器的操作参数提供依据.以一四风道煤粉燃烧器及Φ4m×60m的回转窑为对象,应用Fluent软件,建立了k-ε湍流模型,煤粉燃烧模型和辐射换热模型.研究了以煤粉为燃料,内外风量比分别为0.37、0.47、0.6和0.8时,回转窑内火焰形状、烟气流场及温度分布情况.结果表明,内外风量比为0.47时,回转窑内火焰形状成良好的棒槌状,火焰高温区达到2 000K,火焰温度分布符合水泥熟料煅烧的要求.计算给出了最佳条件下,沿窑长方向上的O2、CO、CO2的摩尔浓度分数分布,计算分析了喷煤管出口附近的内回流区和窑壁附近的外回流区,表明了在最佳操作参数条件下窑内流场分布和气体浓度场分布的合理性.     

脱硫塔内部流动优化的数值模拟

应用RNGk-ε双方程模型并结合SIMPLE算法对除尘脱硫塔内部气相流场进行了数值模拟,提出了加装六块直整流板、1/4圆弧与直板结合的整流板、圆弧状整流板三种方案,对计算结果进行了比较分析。结果表明:加装整流板后能有效改善塔内流场分布,加圆弧状整流板气流分布更均匀。     

吹吸式地铁轨间区域清扫流场的数值分析

为提高清扫车的清扫效率,采用计算流体力学方法对吹吸式清扫流场进行计算,结合气固两相流模型分析结构参数对清扫效果的影响规律,并采取基于权矩阵分析的多目标正交试验方法,进行位置参数的优化. 研究结果表明:吹嘴宽度在不大于吸嘴宽度的0.93倍之内增大有利于提高清扫效率;吹嘴高度不小于吸嘴高度的0.92倍时,增大吹嘴高度可提高清扫效率,但降低了近地面平均速度和吹嘴出口速度,不利于尘粒的起动;吸嘴倾角为20°、吹嘴倾角为20°、吹嘴和吸嘴之间的距离为700 mm、吹吸嘴离地高度为20 mm时,吹吸式清扫方式的清扫性能最优;吹吸式清扫流场的近地面气流速度大,气流从吹嘴向吸嘴方向运动且紧贴地面,不存在气流外泄造成的二次污染. 吸嘴倾角和吹嘴倾角对吹吸式清扫流场的清扫性能影响最大,其次是吹嘴和吸嘴之间的距离,吹吸嘴距离地高度对清扫性能的影响最小.     

微机械气流式全方位姿态传感器的建模及计算

为了提高传感器的性能,利用ANSYS软件给出了微机械气流式全方位水平姿态传感器的三维有限元建模方法并进行了计算。结果表明：①利用敏感元件结构的对称性,采用先建立一个半模型的方法,可以在建模和观察计算结果时带来方便;②在流体梯度大的地方,网格划分得较密一些,这样有助于节约计算时间和提高计算精度。与以往的二维建模相比较,三维建模得到的计算结果更加全面和准确,为今后传感器性能的研究提供了可靠的依据。     

基于Fluent的脉冲袋式除尘器内气流流场的数值模拟

对除尘器内部的气流分布进行研究,采用计算流体力学软件Fluent进行数值模拟分析,详细得到除尘器内部流场的静压、气流的速度分布和通过滤袋的气体的质量流量,验证了工况下滤袋破损的现象,对该类除尘器设计有良好的借鉴作用和现实意义。     

射流泵内置翼片不同倾角流体混合效果及流场数值模拟

为提高射流泵内部流体混合效率,首次提出在射流泵内部喉管中内置扇形翼片,并基于k-ε紊流模型,通过软件Fluent进行模拟分析,探究翼片倾角对射流泵流体混合效果及内部流场的影响。结果表明：射流泵内置翼片后整体混合程度有所提升,最高可将出口处不均匀系数由0.218 7降低至0.105 4;同倾角下不同大小翼片表现差异较大,小翼片结构下倾角角度过大对内部流场及混合程度影响较弱;大翼片结构下小角度倾角易对核心射流造成破坏且使其对中性下降,导致混合程度降低。研究结果为射流泵进一步优化设计、增强混合效果提供了理论依据。     

电除尘器气流分布仿真研究

本文用CFX11.0软件对电除尘器内部气流分布进行了数值仿真,流场采用欧拉-拉格朗日多相流模型,在气流中引入了粉尘,更加真实的模拟了电除尘器内部流场的分布,证实了粉尘对气流分布均匀性的影响,为电除尘器的设计提供了依据。