深海环境下射流性能仿真

建立适用于深海作业的高压射流喷嘴的流体动力学仿真模型,对深海环境下喷嘴射流的内、外部流场性能进行数值仿真分析,得到5MPa、10MPa和15MPa三种典型围压环境下喷嘴内部射流压力和速度的变化规律及射流离开喷嘴后的压力和速度变化规律,并与非淹没状态下射流的性能进行对比研究。研究结果表明:通过数值仿真可以获得深海环境下喷嘴射流的工作性能,仿真结果与理论计算结果吻合;随着海水围压的增加,喷嘴射流出口的最大速度相应下降;当喷嘴射流出口喷射速度一定时,深海围压的大小对射流性能基本没有影响;不同围压下的射流形成的等速核外形和靶距基本相同,深海最优作业喷距为3~5倍喷嘴出口直径;与非淹没环境相比,淹没状态下射流沿轴向速度衰减梯度变化迅速,其等速核长度缩短约40%。     

带式输送机装载降尘装置设计及试验

为了解决带式输送机装载时的粉尘问题,设计了一种装载降尘装置。根据实际生产需求,结合现有的降尘技术,提出了带式输送机装载降尘装置的总体设计。基于装置的总体设计,对其关键部位雾化喷嘴进行了结构参数初步设计。通过试验确定了雾化喷嘴的准确结构参数,表明优化雾化喷嘴设计参数后的降尘装置结构简单,降尘效果明显,为以后的实际生产提供了理论依据。     

塑料近红外分选设备喷吹分离的仿真研究

针对塑料分选装置中喷吹不准确、耗气量大等问题,提出了一种基于维多辛斯基曲线的流线型喷嘴。利用计算流体力学(CFD)软件,对喷嘴结构进行了二维与三维建模,运用Fluent进行了求解,选择湍流模型中的Realizable k-ε模型进行了计算,从射流速度、射流核心段长度以及耗气量等方面分析了喷嘴总长度、收缩段长度、出口直径以及收缩比等因素对喷嘴射流的影响。仿真结果表明:出口直径对喷嘴射流影响最大,喷嘴总长度、收缩段长度以及收缩比对喷嘴性能的影响相对较小;当喷嘴总长度为25 mm,收缩段长度为4 mm,出口直径为5 mm,收缩比为1.6时,喷嘴的喷吹性能相对较好且耗气量较低。     

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。     

疏通3D打印机喷嘴装置建模与运动仿真

为观察疏通3D打印机喷嘴装置的运动情况,利用UG软件首先对组成装置各部分零件建立了三维实体模型,然后对所建立的各部分零件进行虚拟装配,进而对装置进行运动仿真,该方法可直观地观察疏通3D打印机喷嘴装置的具体过程,并在此基础上成功研制出物理样机,为更加优化疏通3D打印机喷嘴装置提供了依据和有益参考。     

喷嘴雾化流场数值仿真及结构改进研究

针对空气喷嘴形状对雾化性能影响的问题,对不同扇面结构参数下的空气喷嘴的雾化性能进行了研究,对空气喷嘴结构参数与雾化流场之间的规律进行了归纳,提出了一种空气喷嘴的结构模型,基于雷诺N-S方程与标准K-ε湍流模型以及标准壁面函数法,采用CFD方法对不同扇面孔数量及不同扇面锥角下的空气喷嘴的雾化性能进行了数值仿真,分析了空气喷嘴不同扇面参数的改变对雾化性能的影响,并通过搭建喷枪台架实验,对优选的结构模型进行了实验验证。研究结果表明,仿真结果与实验数据基本符合要求,改进后的空气喷嘴雾化性能得到了改善,为今后空气喷嘴结构的优化设计提供了一定的参考。     

基于Fluent外混式气动雾化喷嘴改进与仿真研究

为了有效降低喷嘴气体能量的损耗，需要对气动雾化装置整体结构进行雾化速度和压力流场的仿真分析，通过改进局部设计来减少非必要的能量损失，以此来提高气体能量利用率，提升喷嘴雾化性能。为此，对外混式气动雾化装置的内外流场进行了数值研究。首先，对该气动雾化装置内部气相通道进行了数值模拟，找到了原设计中最大能量损失的原因；然后，根据流场的压力和速度分布规律，对壶体与喷嘴连接处的气相通道进行了局部结构改进，分析了装置改进前后内外流场的压力与速度变化情况；最后，通过模拟喷雾过程，对比了不同气压下原喷嘴和改进后的喷嘴内外流场的雾化特性，对喷嘴局部结构改进的合理性与改进后气动雾化装置性能的优越性进行了验证。研究结果表明：通过掏空雾化喷嘴主体和改变雾化喷嘴进气口形状的方式，可以有效改善气相通道的节流情况，减少气体能量的损失，缩短改进后的喷嘴气相通道内部高速气体路径，并且增加喷嘴气相出口附近的流场速度，最大增幅为11.49%;改进后的喷嘴雾化性能得到了提升，当气压在0.3 MPa附近时，其雾化效果最佳。     

基于多孔喷嘴技术的阵列微织构仿真与实验

射流电解加工单孔喷嘴系统存在显著不足,不能适用于大规模表面微织构制造,因此提出多孔条形喷嘴加工工艺。利用不受加工结构限制的3D打印技术制作多孔喷嘴模型,搭建射流电解加工实验装置。利用Comsol软件进行流场与电场仿真,以喷嘴到工件表面流速大小和电流密度等为评价依据,对喷嘴腔体内部流道进行优化。研究表明,条形喷嘴结构能够形成形态稳定的射流,对工件实现高效加工。当加工电压为475 V、占空比为70%时,材料去除率达到峰值。     

掘进机喷雾降尘系统的设计与分析

针对当前掘进巷道降尘效果不佳的问题,提出将喷雾装置安装于掘进机截割大臂的思路,并根据掘进巷道实际情况对喷雾装置的喷嘴与截割大臂主轴线夹具等关键参数进行计算,通过仿真分析并最终得出降尘效果最佳的喷嘴个数、喷嘴直径以及供水压力的取值,为优化掘进巷道工作环境奠定了基础。     

综放工作面高效喷嘴的研制与应用

针对煤矿综放工作面喷雾装置中喷嘴极易产生堵塞的问题,提出了对喷嘴结构进行高效设计的研究,从根本上提高了喷嘴的可靠性,提高了喷雾降尘的效率。     

基于自适应反步滑模的深潜器舱口盖开关盖过程控制

深潜器作为探测海底的重要装置,能够探索深海资源,解决我国陆地资源不足的问题.为实现对舱口盖装置的精确控制,保障深潜器内人员和设备安全,推导自适应反步滑模控制器用于舱口盖启闭过程控制.通过推导舱口盖装置的数学模型和液压模型,建立舱口盖装置启闭过程的仿真模型,并对闭环、PID控制器和自适应反步滑模控制器进行仿真验证.仿真结...     

一种新型深海网箱网衣清洗机器人设计

网衣是深海网箱养殖装备的重要组成部分,其上若存有附着物将严重影响水体交换且易使网箱结构受损。为解决前述问题笔者设计了一种新型深海网箱网衣清洗机器人,拟以歧管式喷盘配以高压旋转水射流作为清洗动力源,采用双浮筒调整水下潜浮姿态以及螺旋推进器实现机器人的直行、转弯等运动,并对射流喷嘴的关键技术参数进行了理论分析。     

深海底栖生物分离装置机电系统研究

深海小型底栖生物分离装置的研究将对深海生物学的研究和深海环境评价有较大的推动作用。介绍了一套高速、准确的机电定位系统的设计研究,并运用MATLAB对机电定位系统进行了动态仿真。     

喷嘴结构对水射流性能影响的分析

介绍了水射流理论及其计算流体力学的数学模型,运用FLUENT软件对不同结构喷嘴的水射流流场进行仿真分析。通过仿真结果比较得出:锥直形喷嘴整流段长度对喷射速度具有一定影响,且有利于喷嘴出口流量的增加;当喷嘴收缩角为14°时,水射流性能最佳。     

长航时深海水下无人机器人主动式上浮抛载设计与实现

从长航时深海自主水下机器人的应用背景出发，介绍了一种新型的主动式通电上浮抛载装置，该装置有别于较为通用的断电抛载模式，采用三级递进式的上电抛载机构设置，在节约深海AUV宝贵电能的同时，可满足抛载装置高可靠性的要求。文中从技术难点、结构组成、工作原理及仿真分析计算4个方面展开阐述，并提出不同工作深度的深海AUV浮力状态计算和抛载质量设计方法，最后对抛载装置在设计上的注意事项及其应用前景进行了总结。     

基于FLUENT的全自动激光划片机辅助喷嘴射流特性研究

在非接触搬运晶圆的全自动激光划片机中,一些翘曲的晶圆会导致切割平台真空吸附失效,从而造成图像模糊、无法自动对准等一系列问题,最终导致全自动激光划片机稳定性降低。本文提出了一种全新的辅助喷嘴结构,通过大量分析晶圆的翘曲方式,得出该结构由中心喷嘴和环形气腔辅助喷嘴组成,应用FLUENT有限元仿真软件,通过改变影响吹气压力的三个重要参数喷距、喷嘴直径、入口压力,对辅助喷嘴的射流特性进行仿真分析,得出辅助喷嘴的最优结构。     

高压模拟装置筒体的瞬态动力学分析

深海高压模拟装置对深海技术的发展以及对海洋科学的深入研究具有重要的推动作用。以深海高压模拟装置的核心部件─压力筒为研究对象,对其进行了动态响应分析。计算出球壳在加压破坏后筒体内部压力的数据,借助ANSYS有限元分析软件,利用控制变量法对压力筒整体进行了瞬态动力学仿真。通过对有限元仿真结果的分析比较,得到了压力筒的应力分布状况,验证了压力筒的强度满足设计要求。上述的研究结果与方法,为压力筒内部球壳爆破时的状态提供了一种可行性分析方法,也为高压设备的设计和改造提供了一定的理论数值参考。     

自振射流装置结构及频率特性

自振射流频率特性包括低频脉动与高频振荡,其发生机理与应用条件均存在较大差异,而现有研究较少。基于流体网络理论建立数学模型,分别计算流体管网与喷嘴的声谐固有频率;基于信号分析方法,获取自振射流的全频谱结构,进而探讨射流装置结构与射流频率特性的关系。试验结果表明,一个完整的自振射流频谱由低频脉动和高频振荡两部分组成,但两者相差近两个数量级;自振射流的低频脉动通常由管网内流体扰动引发,当扰动频率与管网固有频率相接近时,低频振荡增强;其高频振荡由喷嘴出口处流体涡激振动引发,当涡振频率与喷嘴声谐固有频率相接近时,射流产生强烈的高频振荡;低频脉动射流不受喷嘴出口形状和外部环境参数影响,可应用于非淹没或低围压环境下,而高频振荡射流受喷嘴出口形状和外部环境参数影响大,可应用于围压条件下。研究成果揭示了射流装置结构与射流频率特性的关系,为自振射流装置结构设计及深海资源开采提供了技术支撑。     

高压喷嘴的射流仿真研究

针对高压喷嘴射流发散快以及速度稳定性差等问题,将Fluent仿真技术应用到高压喷嘴的流场分析中.根据高压喷嘴结构特点,为喷嘴及外部喷射区域建立了轴对称的几何模型;并根据喷射过程中流体速度的变化情况进行了网格的划分与加密,然后对高压喷嘴的淹没与非淹没射流流场以及不同收缩角时的非淹没射流流场进行了仿真分析;在流体理论的基础上提取了各种情况下的速度分布图,并对其结果进行了对比分析.研究结果表明,收缩角的不同对喷嘴流场的轴线的速度变化影响较大,当收缩角为10°时流场速度的稳定性最好;此外,通过对淹没射流与非淹没射流的流场情况进行比较,得出了非淹没射流对速度的集中更为理想的结论;仿真分析结果也为高压喷嘴结构及喷射形式的选取提供了一定的依据.     

新型细水雾灭火喷头的研制

为了解决细水雾喷头喷雾保护半径小的问题，研制了一种新型细水雾灭火喷头。该喷头由一个喷头壳体、连接体以及多个喷嘴组成。在CFD仿真中，将两级雾化喷嘴的速度场和水体积分数分布与单级雾化喷嘴的对应仿真结果分别进行对比，并优化了两级雾化喷嘴的结构参数。试验测量了雾滴直径、喷雾密度分布并和仿真结果进行对比验证。介绍了细水雾灭火试验的装置和测温方法并采用研制的喷头进行了细水雾灭火试验。研究表明，该喷头具有2m的喷雾保护半径，采用该喷头产生的细水雾具有高效的灭火能力,在消防领域具有实用价值。