新型钢管气动通径机的研发

在分析传统钢管气动通径机优缺点的基础上,提出了一种新型钢管气动通径机。通过对通径规自动装入装置、通径规集收装置、通径规自动输送装置等装置的深入分析研究,具体阐述了新型钢管气动通径机的工作原理,为设计新型钢管气动通径机提供了依据。     

双工位钢管机械通径机的研发

分析了气动通径机与单工位机械通径机的优缺点,提出了双工位钢管机械通径机的概念。具体阐述了双工位机械通径机的工作原理,并详细介绍了通径机中的通径杆及其辅助装置、通径杆驱动装置、通径规以及钢管支撑装置和钢管夹紧装置,为设计双工位钢管机械通径机提供了参考。     

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。     

利用气缸排气进行真空发生的实验研究

介绍了利用气缸排气系统进行真空发生实验的工作原理,研究了气源压力、调速阀有效截面积、喷嘴口径对气缸运动情况及容器内真空度的影响.实验表明:将固定真空系统加到运动系统中,对原系统产生固有影响;真空发生器一定,气源压力和调速阀有效截面积增大到一定值后,继续增大,对产生真空度几乎无影响等.该实验研究对实际气动系统的节能应用具有一定的指导意义.     

基于Fluent高压气动驱动系统的仿真研究

为获得某高压气动负载驱动系统的驱动特性,建立其包含储气瓶、控制阀和气缸进气腔的三维模型,基于流场仿真软件Fluent平台,运用动网格技术和UDF实现了该驱动系统的动态仿真,得到三维流场压力、速度等随时间变化和气缸活塞的运动特性。通过改变系统参数,分析了驱动系统的负载驱动特性随储气瓶初始压力、控制阀通径和气缸缸径的变化规律,为驱动系统的设计提供了参考依据。     

暂冲气源的容器压力变化与管道非定常流动计算

研究了气体轴承实验台暂冲气源容器的压力变化和管道内非定常流动的特性。利用特征线法对一阶偏微分方程进行求解。将管路末端阀门简化为固定节流口,分析了不同大小节流口对管道流动的影响。采用FORTRAN语言编写计算程序,结果表明:管道内气体流场达到稳定状态需要0.08s,暂冲气源在工作过程中容器的压强会减小,由10bar减小到5bar需要5.3s,此时间长度满足了测试所需的时间要求。节流口Φ值越大,气体流速越大,管道内气体流场达到稳定所需时间越短。特征线法能满足计算精度和速度的要求,为实验台管道系统的研究提供了一种可能的方法。     

高输送气流速度下竖直管道内物料的运动分析

分析在稀相气力输送中,输送气流速度超出最佳经济速度时,物料在竖直管道中的运动情况,并提出一种在输送气流速度大于最佳经济速度时,增加气流速度以加快输送物料的解决方法。利用Fluent软件对其进行仿真模拟分析,并对不同入口气流速度对物料运动的影响进行研究分析。结果表明：在高输送气流速度下,物料在给定高度竖直管道中一直处于加速状态,且在入口处加速度较大,随着运动高度的增加,加速度逐渐减小;在物料粒径和管道内径不变时,改变入口处气流速度,物料的运动速度随着入口气流速度的增大而增大,同时管道内的压力损失也随着增大。     

四位双通电热气动微阀的工作特性分析

本研究提出的四位双通电热气动微阀是在传统气动微阀的基础上,对阀通道结构和控制方法进行创新设计,采用封闭气腔内设置电热片的方式,通过控制电热片的通电与否和电流强度,实现了4个工作位双向导通的控制作用,并根据需要调整压力的阈值;运用COMSOL软件对电热气动微阀的传热过程、流场特性和阀膜片的受力情况进行数值分析,通过对气腔内部的电流-压力特性、膜片的应力应变特征、流体通道内的速度和压力分布的分析,从而对电热气动微阀的各方面进行分析.研究发现:四位双通电热气动微阀内部膜片的应力主要集中在膜片与气室接触位置和阻流障碍位置;流体通道内的速度和压力变化主要集中在阻流障碍与膜片之间的通道内;当电热器通相应的电流强度时,温度在1 s内可以达到85℃左右.     

射流预冷却发动机用喷嘴的数值模拟

采用计算流体动力学（CFD）方法,对气液喷嘴射流冷却两相流场进行数值模拟,采用混合模型的连续方程、动量方程、能量方程,相间考虑了相对（滑流）速度和漂移速度,数值模拟了喷嘴在进气道内采用垂直气流喷射方式下的流场分布,分析了液滴在流场内的轨迹和速度,沿飞行轨迹计算分析了射流预冷却对发动机性能的影响.结果表明,采用喷流预冷却方式所形成的温度场、压力场均匀,压力损失不大,可满足压气机进口条件要求.     

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.     

热泵四通换向阀动态换向过程的仿真及测试

提出了描述四通换向闪换向动态特性的数学模型,对四通换向阀换向过程的压力、温度变化及活塞运动规律等动态特性进行了仿真研究;采用激光多普勒频移测试技术,对密闭高压小空间内瞬间多变的活塞运动过程进行了测试;分析了在换向过程中的活塞速度变化及气源压力对换向时间的影响,对于合理确定换向过程最小压差有重要意义。     

热泵系统四通换向间特性研究(四)──热泵四通换向阀动态技向过程的仿真及测试

提出了描述四通换向阀换向动态特性的数学模型,对四通换向阀换向过程的压力、温度变化及活塞运动规律等动态特性进行了仿真研究;采用激光多普勒频移测试技术,对密闭高压小空间内瞬间多变的活塞运动过程进行了测试;分析了在技向过程中的活塞速度变化及气源压力对换向时间的影响,对于合理确定换向过程最小压差有重要意义。     

双腔室自激振荡脉冲喷嘴空化射流外部流场的数值模拟

以单腔室自激振荡脉冲喷嘴为基础,采用串联方式建立双腔室自激振荡脉冲喷嘴,应用FLUENT软件对其外部流场进行数值模拟,分析入射压力、靶距、腔长比、腔径比的改变对外部流场的影响。结果表明:当入射压力在1.1 MPa～4.4 MPa间变化时,空化程度随着压力增大而减小,同时压力每增加一倍时,靶面处最大速度增长约20～76 m/s;当靶距在100 mm～400 mm范围内变化时,空化程度随靶距增大而增大,但当靶距达到400 mm时,会因靶距太远气泡在空中溃灭空化程度骤减;当腔长比为0.67时或腔径比为1.2时,腔室内的涡环结构对称性好,有利于脉冲和空化的产生;同时具有较高的动能,当腔长与腔径同时取最佳值时,脉冲性最佳具有较好的清洗效果。     

粉煤灰管道气力输送特性的研究

对浓相粉煤灰气力输送系统三维流场进行了数值模拟,给出了流场特性,分析了颗粒对气相的影响,描述了颗粒沉降的具体过程。研究表明单位长度压力损失与速度平方、体积浓度成正比,而与管道长度无关;颗粒直径越大,压力损失就越小;颗粒的沉降与运动速度、颗粒直径和管道长度有关。     

袋式除尘器喷吹过程的数值模拟

采用计算流体动力学(CFD)方法,通过改变袋式除尘器喷嘴和滤袋之间的距离,对喷嘴和滤袋之间的速度场以及滤袋内部脉冲喷吹气流的速度分布进行了数值模拟;在1个喷吹周期内不同的喷吹时刻,对滤袋内部喷吹气流的压力分布进行了数值模拟.根据模拟结果,分析了喷嘴和滤袋之间的距离变化以及不同喷吹时刻对清灰效果的影响,可为袋式除尘器的设...     

基于Fluent的除鳞喷嘴内部流场数值模拟

本文利用Fluent软件对除鳞喷嘴内部流场进行了仿真研究。分析了喷嘴内部的压力场和速度场的分布规律,指出了影响压力和速度变化的因素。为合理布置喷嘴提出了建议。     

基于CFD的高压气动减压阀流场分析

对自主研制的高压气动减压阀结合流场计算与数学仿真进行了深入分析.简要介绍了高压气动减压阀的工作原理和先导阀的结构,提出采用CFD(Computational Fluid Dynamics,计算流体动力学)研究阀内流场分布以进行结构改进及性能优化.对先导阀内气体流道进行分析并建立了Gambit三维仿真模型,用Fluent计算得出阀内流场分布,压力分布与理论计算符合得较好;速度分布云图及气流速度矢量图表明阀内结构对气流形成阻挡,容易导致结冰以及噪声,应加以适当改进.     

大通径气动截止阀启闭过程流动特性研究及低噪声优化

截止阀的流动特性是反映其工作性能的重要指标,目前这方面的仿真研究多集中于三维稳态和二维瞬态分析。建立了截止阀阀芯启闭过程流道动网格模型,采用网格光顺及局部重构的方法对大通径气动截止阀的启闭过程进行三维瞬态数值仿真,分析速度、压力、湍流动能等流场参数的动态变化规律。同时,根据瞬态仿真结果,将阀口的锥面倒圆并设计了一种安装在出口处的导流挡板,仿真结果表明优化后的平均声功率级降低了10 dB左右,有效降低了截止阀内部气流噪声的声功率级。为改善大通径气动截止阀的流体噪声提供了参考。     

带扩散塔的矿用对旋式轴流通风机三维流场数值模拟

以带扩散塔的矿用对旋式轴流通风机为研究对象,应用计算流体力学软件FLUENT对通风机气动性能进行三维流场模拟,研究通风机内部三维流场的流动状况;结果表明:受扩散塔结构的影响,气流在进入扩散塔区域后其速度和方向发生了改变,导致气流在扩散塔出口处左侧区域的流动速度变得缓慢,而在扩散塔出口处右侧区域其气流的流动速度却变快。同时在靠近扩散塔左壁面区域出现了回流现象,从而造成了气流流速和压力在扩散塔出口处的分布极不均匀,加大了气流与右壁面的摩擦,进而降低通风机的气动性能。针对现有通风机扩散塔结构设计中存在的不足,文中提出了相应改进方案,该方案可以有效遏制扩散塔出口处回流的形成,改善通风机流道内气流的流动状况,同时提高矿用对旋式轴流通风机的气动性能。研究结果对矿用对旋式轴流通风机的优化设计具有一定的指导意义。     

基于非光滑表面与涡流干扰的车身气动减阻方法

探讨了将表面非光滑形态结构减阻思想与流场主动控制相结合的车身气动减阻方法。将凹坑型非光滑表面布置在MIRA直背式模型的尾部,并在非光滑形态模型的基础上,在凹坑阵中加装喷射速度可变的涡流发生器来控制模型的尾部气流,改善尾涡结构。通过对光滑、非光滑、非光滑加涡流喷射三种模型的三维流场数值模拟,得到不同尾部形态模型的气流速度、压力以及湍动能等参数,对比不同风速下不同模型气动阻力系数的差异以及不同喷射速度下的减阻效果,分析模型尾部流场参数的变化,阐述了非光滑形态车身气动减阻机理以及涡流喷射扰动效应。研究结果表明：通过对非光滑形态被动减阻与涡流喷射主动减阻的优化组合,能有效地减少不同风速下直背式MIRA模型的气动阻力。