L型气固两相流管道输送有限元分析

针对颗粒在密相输送过程中经常会出现的堵塞问题,运用气固两相流动理论中的欧拉—欧拉模型和湍流模型,使用流体有限元软件Fluent,对L型管道中的颗粒浓度分布规律进行数值模拟。分析和讨论气体风速、进口处颗粒的体积含量对L型管道内颗粒浓度分布以及出口处颗粒速度的影响。     

粗重颗粒轻介共流气力输送机理及特性

密相气力输送是散体物料清洁高效输送技术发展的趋势,粗重颗粒受物料属性限制难以形成稳定密相输送。提出适用于粗重颗粒密相输送的轻介共流气力输送方法,在粗重颗粒动理分析基础上对输送系统进行设计,然后从输送机理上阐明该方法较于传统气力输送技术的理论优势,最后采用计算流体力学-离散元(Computationalfluid dynamics-discreteelementmethod,CFD-DEM)耦合数值模拟方法,从输送流态、颗粒分布自组织行为和入口压力波动与料栓形态关联等方面研究粗重颗粒轻介共流气力输送过程的颗粒输运特性。研究表明：颗粒密度和粒径是影响轻介共流气力输送系统流态的主要因素,颗粒密度影响更为显著,轻介共流输送可形成散栓与固栓行为并存的准周期动态稳定栓流输送状态;轻介共流输送过程中,存在粗重颗粒在上、轻介颗粒在下的混合颗粒分聚自组织行为和轻细颗粒润滑混合移动颗粒床现象;入口压力波动与混合颗粒的输送流态和质量流量具有强关联,输送能效与颗粒质量流量变化图可联合估算料栓速度和长度。研究有利于拓宽气力输送适用领域,为粗重颗粒密相气力输送提供了新途径。     

基于Fluent的煤粉燃烧器风管流场数值模拟与分析

利用Fluent软件对煤风管道内气-固两相流进行模拟仿真,通过观察固体颗粒运动轨迹,对管道内冲蚀磨损进行研究分析。利用RNG k-ε湍流模型和拉格朗日离散相模型对燃烧器煤风管道内煤粉颗粒-空气两相流场进行耦合数值模拟,对比分析了输煤管在不同角度α时的流场特性和颗粒运动轨迹,发现当α≤15°时,管道壁面冲蚀磨损率有所降低;管道中除了存在冲蚀磨损,同时还伴随有摩擦磨损。通过对计算结果的分析和讨论,发现燃烧器设计的不合理因素,对煤粉燃烧器结构改进和相关参数优化有一定指导意义。     

某缸内直喷发动机油气分离模拟分析及实验验证

该文使用CFD仿真分析软件对某缸内直喷发动机油气分离器内气液两相流场进行了数值模拟,分析了三种不同结构(改进前后)迷宫式油气分离器的流动分布、压力损失,采用离散模型模拟油滴粒子喷射,假定油滴粒子与壁面碰撞后即被捕捉,进而得出不同直径油滴的油气分离效率,并设计了一个简单而有效的试验方法对油气分离器分离效率间接进行验证.结果表明,采用CFD软件模拟计算方法能够计算出油气分离器油气分离效率,获得的结果反映了流动本质,根据所需要的油气分离效率优化设计油气分离结构,满足最终产品要求.     

水平弯管盐泥流动磨损仿真分析

盐泥为工业制盐流程中卤水净化工艺后产物，盐泥随意排放不仅污染环境，也会对资源造成极大浪费，需对盐泥进行无害化资源化处理。盐泥为固液两相流流体，对盐泥的无害化资源化处理需要管路的输送，为了探究盐泥在弯管中流动时对管道的冲蚀磨损速率，利用Fluent仿真软件对其进行分析。选用RNG k-?湍流模型和DPM模型，盐泥对弯管的冲蚀模型和颗粒碰撞恢复模型采用E/CRC冲蚀磨损模型和Grant and Tabaoff壁面碰撞恢复函数，考虑液固两相之间的耦合，对盐泥在水平弯管中的流动进行研究。研究结果表明：盐泥对水平弯管弯头压力分布场呈现为外侧压力大、内侧压力小，而速度分布场则与压力场恰好相反。盐泥颗粒与弯管内壁发生首次碰撞的部位在弯头外侧的出口段，一些颗粒还会发生多次碰撞。弯管内壁存在冲蚀磨损弯，弯头外侧磨损速率显著大于弯头内侧，而且磨损最严重的部位发生在弯头出口20°附近。     

基于气固两相流仿真的散料输送过程粉尘控制研究

考虑到导料槽作为粉尘逸出部位,为了抑制煤电厂颗粒输送过程中粉尘的向外部逸散的情况,散料输送过程通过离散元法和流体力学耦合仿真的方法,设计不同颗粒下落速度和不同导料槽截面积下的转运站结构,提出增大导料槽截面积、减小颗粒在落料管出口速度等方法控制转运站内部特别是导料槽内部的风速以阻止大量粉尘的逸散。经过耦合仿真比较,本文的研究可以为转运站结构的改进提供理论指导。     

干粉站用干燥滚筒离散元仿真分析与试验研究

为了研究干燥滚筒中颗粒运动所形成的料帘质量,建立滚筒的三维仿真模型,采用离散单元法对骨料颗粒在滚筒内摩擦和碰撞等运动过程进行数值模拟,并分析了滚筒在生产参数和叶片结构参数发生改变的情况下滚筒内料帘的分布情况。仿真分析结果表明:干燥滚筒的生产参数和扬料叶片的结构参数均会对筒内料帘的形成造成影响,所以,合理地选择滚筒参数可以使骨料颗粒在筒内形成均匀的料帘,使得颗粒与筒内热气流充分接触,有利于颗粒与热气流之间的换热,从而提高干燥滚筒的生产效率。     

垂直螺旋输送机气固两相流场输送研究

针对垂直螺旋输送机内散粒物料输送效率低下问题,提出气体对物料输送的影响。应用气固两相流动原理,建立空气相与颗粒相的湍流模型,并通过Fluent软件进行数值模拟,建立内流场域,分析得出不同粒径物料输送过程受气体影响程度不同,为今后散料输送提供理论基础。     

水平转竖直弯管粗颗粒气力输送特性数值模拟

为了明确水平转竖直弯管中粗颗粒的输送特性，在实验验证的基础上，利用计算流体力学与离散元(Computational Fluid Dynamics and Discrete Elements, CFD-DEM)耦合数值模拟方法对直径2.5 mm、高3.3 mm粗颗粒在水平转竖直弯管中的输送流型、速度、质量流量和气相压力变化进行了研究。研究表明：在起送阶段，弯管料栓具有蓄能作用，难以一次过弯的颗粒会在弯管中自发组成形态稳定的料栓，待蓄能完成后继续过弯运动；沙丘流的输送速度小、平均质量流量高，束状流的输送速度大、平均质量流量低。在稳定输送阶段，固相流型、速度、质量流量波动相对稳定，弯管段的压降和颗粒平均速度在前后半段表现出明显差异；前半段压降小、等压线波动大、颗粒平均速度快；后半段压降大、等压线波动小、颗粒平均速度慢；水平管段颗粒流型为稳定分层流，弯管段前半段颗粒流型为束装颗粒流、后半段为颗粒堆积分层流，垂直管段颗粒流型随管道延伸在向悬浮流发展。     

喷丸过程中颗粒在靶材上的分布特性

气动喷丸作为构件表面处理的重要方式被应用广泛。为了研究喷丸过程中颗粒在靶材上的分布情况,通过数值计算的方法模拟喷丸过程,采用Fluent软件进行气固耦合仿真计算;获得颗粒流在靶材上任意时刻定点喷打的分布特性,并分析了喷嘴类型、入口压力、靶材距离等关键参数的影响;得到不同喷嘴对靶材上颗粒的分布情况,文丘里型喷嘴的分布特性明显优于收缩型及流线型喷嘴;入口压力大于某一压力值时压力对颗粒分布特性的影响较小,而靶材距离存在一个最优值使得颗粒分布特性最优。     

水平螺旋输送机输送规律及摩擦系数的影响研究

运用EDEM离散元软件对水平螺旋输送机进行模拟仿真,详细描述了颗粒物料在水平螺旋输送机中的分布规律、运动规律和速度分布情况,提出将颗粒物料分为以周向流动为主和以轴向流动为主两种类型;在输送方向上选择多个截面并分析各截面的质量流率,得出水平螺旋输送的稳定输送区段;研究了筒壁、绞龙叶片与颗粒间摩擦系数对颗粒分布及螺旋输送效率的影响规律,发现筒壁摩擦系数存在最优值,为水平螺旋输送机筒壁、绞龙叶片等设计提供理论参考。提出了一种,螺旋输送机筒内壁上表面开槽处理的方法,该方法在消耗相同能量的基础上,提高了输送效率。     

基于DEM的斗式提升机装载物料过程分析

斗式提升机作为垂直提升物料的常用设备,为其提高输送效率,使得生产效益最大化,采用离散单元法对斗式提升机的物料装载过程进行研究,并用EDEM软件进行仿真分析。研究在不同的提升速度下料斗内部物料的装载情况、物料的颗粒流动轨迹情况,以及料斗所受的压力情况,为斗式提升机装载物料的速度设定及料斗优化设计提供了参考。研究结果表明：在提升速度为1.2m/s时,料斗装载物料情况相对较好,料斗内物料的颗粒流动轨迹分布和料斗所受压力良好。     

密相气固两相管道输送粉体的特性研究

在1:1的试验台上采用粉煤灰、水泥两种不同粉体作为输送物料,压缩空气作为输送动力进行了气固输送试验,在试验基础上得出了密相气固两相流动特性及阻力特性的变化规律.试验结果表明,在发送压力基本保持不变的情况下,随气体表观速度的增大,固体质量流率、固体速度增大,而阻力损失减小;同时考察了物料特性对输送性能的影响.利用根据力平衡原理建立的料栓平衡方程式并结合试验数据得出了预测栓流运动压力损失的公式.误差分析表明,该公式具有良好的精度.     

基于CFD-DEM的文丘里供料器设计

传统文丘里供料器运输效率低,输送量难以控制,物料进入接收室的方向和气力输送的方向是垂直的,气流较紊乱,且容易对管壁造成磨损.文中通过地区谷物联合收割机的输送需求,基于气力输送文丘里管的理论公式,设计了文丘里供料器的结构,并使用Solidworks软件建立了其三维模型,然后用Fluent软件和EDEM软件耦合的方法对文丘...     

粮食稀相气力输送弯管段防磨减压的研究

针对粮食颗粒稀相管道输送弯管处存在的压降及磨损问题,采用管径渐扩张多级分段法对小曲径比弯管进行结构调整。应用FLUENT(软件)在双欧拉模型下对弯管内的气固两相流场进行数值仿真,并分析其流动特性。结果表明:渐扩张弯管在其内部的压强场、速度场、颗粒分布场等气固两相流态与普通弯管相似,其最大压强下降了26%,压损减小了76%,弯管口处的颗粒速度降低了11.5%,且弯管段的滞留颗粒体积降低。说明调整后的弯管具有较高防磨减压能力和稳定的输送性能。     

电极个数对厚管壁电容层析成像的影响

在高压浓相气力输送的条件下,对厚管壁电容传感器的成像进行研究。针对粉煤输送的管道内径小、管壁厚、压力高的难点,对电容层析成像传感器和成像算法进行了合理设计。分析了厚管壁下8电极和16电极ECT传感器的灵敏场特性,并得到不同电极对之间的电容值和不同流型下的仿真图像。将8电极传感器应用到输送压力为4.0 MPa的高压煤粉输送实验台上,可以对水平管道内气固两相流进行辨识。通过提高气体输送速度提高输送效率,为高压浓相气力输送技术提供有效的方法。     

螺旋卸船机取料过程的离散元仿真研究

螺旋卸船机的输送能力是港口转运效率的关键,为了对取料过程中的运动规律及取料效率进行分析,利用离散元法模拟了大型螺旋卸船机在船舱中的卸船作业过程。首先通过基于堆积角的离散元法对仿真参数进行标定,根据螺旋卸船机的运转特性将取料过程分为掘进阶段与行进阶段,分析了掘进段物料的运动规律,并研究了不同作业工况下行进阶段的稳定输送效率,对不同作业方式的螺旋卸船机进行性能评估。结果表明,在掘进阶段物料具有较大的受力波动,增加掘进阶段的入料深度能够增加螺旋卸船机的输送效率,且倾斜30°的布置形式会使输送效率有所降低。     

深海扬矿硬管内高速螺旋流输送压力损失公式推导

针对深海采矿扬矿硬管内高速螺旋流输送过程中阻力损失无法精确计算的问题,利用计算流体力学软件FLUENT,采用欧拉双流体模型,计算得到扬矿硬管内高速螺旋流在不同工况条件下的阻力损失,并就其管道、物料和浆体特性等方面的影响因素进行分析。结果表明,不同工况条件下,阻力损失随提升速度、锰结核颗粒粒径、颗粒密度、浆体黏度、提升浓度的增大而增大,随管道内径和提升角速度的增大而减小。再采用能量理论,并利用MATLAB软件中的多元回归模型,推导出扬矿硬管内高速螺旋流输送的阻力损失无量纲公式,该公式能对深海采矿水力提升式扬矿硬管内高速螺旋流输送阻力损失进行理论预测,并且对实际工程应用具有一定的指导意义。     

基于FLUENT的直管气体输送参数的研究

对气体通过水平直管进行研究,计算管道中的压力损失、速度等参数,采用分段思想对长直水平管进行分段计算压力损失,得到较为精确、实用的压力损失计算方法。利用FLUENT软件进行模拟仿真计算,比较分段计算的结果和软件仿真计算结果的差异,并分析产生误差的原因,为以后气体输送的管道设计提供理论依据。     

DEM-FEM耦合仿真中载荷转换方法的研究

在离散元-有限元单向耦合中,需要将离散元仿真获得的颗粒载荷转换至有限元模型中。基于圣维南原理给出了一种转换算法,通过假定压力呈线性分布,实现了将颗粒接触力等效转变为渐变压力施加到有限元模型上,并与离散元软件自带的加载方法进行了对比分析。结果表明:渐变载荷加载方法可以合理地反映颗粒载荷的分布情况,并能兼顾整体受力与实际情况一致。