环形片材机头流道三维非等温流动的数值模拟

利用前期流变实验所获得的PP/CO_2粘度数据,对纯PP本构方程的各项参数进行修正。通过有限元软件Polyflow分析了含有发泡剂时聚丙烯在环形片材机头流道中的流动特性。模拟结果表明:流道压力场随着口模间隙、流道外壁温度和注气量的增大以及进料量的减小呈规律性的降低;口模间隙对压力场影响最大,口模间隙过大(>4 mm),流道即会出现过早的预发泡;注气量、进料量和口模间隙的变化基本不影响流道温度场。     

塑料熔体三维流动的数值模拟

塑料熔体是具有记忆性的非线性黏弹性流体，为了准确分析板材挤出模具中熔体的流动，采用了积分型本构方程描述熔体的流变行为，同时给出熔体在狭缝流道中的控制方程。根据控制方程的特殊性，提出了把有限元半解析法应用于求解黏弹性流体流动问题这一思想，从而建立了有限单元体法，同时给出求解非线性有限元方程组的迭代方法，并采用以上方法对熔体在狭缝流道中的流动进行求解分析，将结果与三维有限元解法的结果相比较，证明结果是精确的，表明采用上述方法模拟熔体在狭缝中的流动是简便可行的。     

层叠流道中天然高分子挤压流动过程的数值模拟

为探究层叠流道中天然高分子材料挤压流动过程与混合特性,建立层叠流道的三维物理模型和有限元网格模型,利用POLYFLOW软件计算了食品熔体在不同的入口流量,挤压过程中的压力、速度、剪切速率分布。结果表明,压力沿着挤出方向呈梯度递减,随着入口流量增大中间位置压力差增大;剪切速率在流道中变化明显,剪切速率从流道中间位置向四周递减,从壁面到流道内部递减;速度在流道内沿着挤出方向先增大后减小,靠近壁面速度小;层叠扭转流道的结构和尺寸设计,有助于提高天然高分子物料的混合效果,并且第1、4层流道混合效果优于第2、3层流道,提高入口流量也有利于提高物料的混合效果。     

淬火过程流动与传递现象数值模拟

根据淬火过程中多相流动与传热的特点,提出了简化模型。基于两相流体动力学及流固耦合传热建立了流动与传热方程。推导出了计算模型并结合大型软件Fluent进行了用户子程序（UDF）设计,利用此方法对影响流动与沸腾传热的几个因素进行了数值研究,数值计算结果与理论分析吻合。最后对金属铝块的淬火过程进行了计算,计算得到的金属表面测点温度随时间变化历程与文献中实验数据误差在15%以下,表明计算方法可行并且把握了物理过程的本质。     

三维竖直圆管内流动沸腾的数值模拟

沸腾传热及气液两相流动都是常见的物理现象,其流动形式及传热机理复杂.文章借助于CFX流体计算平台,模拟了水在三维竖直圆管内的过冷流动沸腾过程,给出管内流体状态参数的变化规律.得到沿管长的气相体积分数的变化规律,沿管长沸腾传热系数的变化趋势,明显地看到沸腾对传热的强化作用,得到径向液体温度分布情况.对过冷流动沸腾的内在机...     

固体氧化物电解池平行流道流动不均匀性优化模拟

氢能是一种具有高能量密度、无污染的可再生能源。当前,固体氧化物电解水制氢技术(SOEC)对于流场分布的关注较少,而平行流道的流动不均匀性会显著影响SOEC的反应效率和使用寿命。本研究结合燃料电池中对反应物流动情况的研究建立了电化学场、传热场、流场的多物理场耦合仿真模型研究反应物在电解中的分布情况,按照不同的流道宽度比改变平行流道的流道宽度,设计了一种新型Z型平行流场。结果表明：与传统Z型流场相比,8 000 A/m²电流密度下水蒸气摩尔分数不均匀系数由0.152 0下降至0.030 4,电解质局部电流密度差值由6 000 A/m²下降至2 000 A/m²,温差由105.9 K下降至97.2 K,均匀性有明显的提升。各个电流密度下,在出口处的产氢速率上升7%左右,在相同时间内可以产生更多的氢气,提高了制氢的效率。     

质子交换膜燃料电池两相流动和传递现象的三维数值模拟

为更好地模拟质子交换膜燃料电池内的复杂传递过程,发展了一个三维稳态的、非等温的气液两相流模型,模型综合考虑电池内的流动、传热、传质等过程,以及水的相变过程对电池内传质和温度场的影响.本模型的特性是可以详细地模拟和估计电极电化学动力学,考虑电子在扩散层和催化层,以及质子在膜相中的传递规律.通过数值计算得到了详细的组分浓度、电位和温度等在电池内的空间分布.比较了估算的极化性能与文献中的实验数据,结果表明两者较好地相符合.     

钢塑复合异型材共挤流道内熔体流动特性的数值模拟

结合钢塑复合共挤工艺特点,建立了复合共挤出流动的数学模型。采用有限元分析软件Ansys对钢塑复合中空异型材共挤流道内熔体的三维等温非牛顿流动进行了数值模拟;讨论了内部芯材以不同速率移动时,流道内熔体压力、速度和粘度的分布特点及变化规律,并与普通异型材挤出进行了对比。结果表明:随着芯材移动速率的提高,流道内压降减小;在熔体与芯材接触结合区域,压力和速度梯度明显增加,粘度减小,易出现不稳定流动;流道内熔体有较高的轴向速率,径向速率对称分布,其流动特征为典型的收敛流动;由于芯材在牵动,熔体最大流速出现在口模成型段,即挤出熔体与芯材的会合处。     

磁场作用下U形流道中液态金属流动的数值模拟

磁流体动力学效应在聚变堆液态金属包层的设计研究中起着重要作用。本文基于相容守恒格式对U形流道中液态金属流动的磁流体动力学效应进行了模拟。模拟结果表明,对于较短且与磁场相垂直的径向部分流道,会在侧层中形成一个极大速度的射流,该射流会在U形流道的拐角处逐渐变小。径向部分中同样存在一个极薄的哈特曼层,该层垂直于磁场,在其中,流速从中心区域平均流速急剧衰减为零(无滑移边界条件)。而哈特曼层在环向部分流道中完全消失。模拟表明流动从径向部分到环向部分发生了剧烈的变化,并且在环向部分流道中有螺旋状上升流动产生。     

双金属复合翅片管三维流动与传热数值模拟

以双金属复合翅片管为研究对象,采用计算流体力学的分析方法,建立了合理简化的数学模型,利用大型商业应用CFD软件FLUENT6.1.22,根据周期性流动的特点模拟了一个周期的翅片管及管外流体的流动和传热特性,得到了温度场、压力场、速度矢量等直观信息,并对结果进行了讨论,为强化换热管的开发研究和结构优化提供了理论依据.     

数值模拟方法在橡胶冷流道设计中的应用研究

将数值模拟方法与正交试验方法相结合,对橡胶注射模具冷流道浇注系统的温度场进行数值分析和研究。数值计算采用隐式定常求解,用k-ε湍流模型封闭运动方程,近壁区的流动采用标准的壁面函数法,固体壁面用无滑移边界条件,压力-速度耦合用SIMPLE算法。试验设计采用三水平三因子的正交试验法,得出不同水平组合下的温度场分布,导热油油路直径为10 mm、导热油入口温度为95℃、导热油入口流速为3.5 m·s-1时,胶料温度最佳,温度分布均匀。     

层叠单元流道对纤维取向作用的数值模拟

基于广义非牛顿流体本构方程,建立了纤维增强聚合物三维层叠单元流道注塑成型充填阶段数学模型,采用Moldex3D对短纤维增强复合材料在层叠单元流道中的注塑流动过程进行模拟,研究了层叠单元流道对纤维流动取向的影响。结果表明:入口处的纤维从开放领域进入较窄领域,取向呈随机分布状态;进入流道后,表层纤维取向度迅速提高;在接近流道出口处,纤维取向度降低,在出口截面的两侧和中间部分均出现了随机取向纤维。     

射流现象中射流速度数值模拟研究

针对射流清洗的影响因素,选取了对清洗效率影响较大的射流速度参数进行了研究,通过数值模拟分析发现射流速度越大,对被清洗物表面的撞击越明显,清洗效果越佳。     

微纳层叠聚丙烯腈凝胶流动特性的数值模拟研究

建立了层叠流道的三维模型和有限元网格模型,根据流变测试数据,采用Polymat对物料的黏度模型参数进行拟合,并利用Polyflow软件对聚丙烯腈(PAN)凝胶在层叠流道内的三维等温流动过程进行了数值模拟分析.研究发现,当入口流量增大时,层叠流道出口速度的不均匀性增加;沿流动方向流道内压力逐渐降低,并在出口处降低至同一最...     

一种螺旋流道辊的数值模拟及结构优化

对已有的螺旋流道辊模型进行合理简化,运用流场仿真软件Fluent对流道辊的温度场进行了仿真分析,得到了流道辊的温度场,从而得到了流道辊内流体速率、流体温度场、辊筒表面温度场等。通过分析模拟仿真结果,得到了辊筒外表面温度不均匀的原因,并在此基础上,以提高辊筒外表面的温度分布均匀性为目标,对流道结构进行多次改进,找出一种最佳方案,明显改善了辊筒端部的温度分布均匀性,使辊面的有效利用长度延长了约50 mm。     

数值模拟层叠流道结构参数对熔体压力损失的影响

利用POLYFLOW软件对聚丙烯熔体在层叠流道中的三维等温流场进行了数值模拟,研究了层叠流道结构参数对流道熔体压力损失的影响,并结合分析结果对层叠流道结构尺寸进行了优化。结果表明:熔体在层叠流道中的压力损失随流道水平流程长以及流道进、出口中心的高度差和横向偏距的增大而增大,并随着流道入口长和入口宽的增大而减小;与优化前相比,优化后的层叠流道的熔体压力损失显著降低。     

数值模拟技术在橡胶冷流道设计中的应用研究

将数值模拟技术与正交试验方法相结合,对橡胶注射模具冷流道浇注系统的温度场进行了数值分析及研究。数值计算采用隐式定常求解,用k-ε湍流模型封闭运动方程,近壁区的流动采用标准的壁面函数法,固体壁面用无滑移边界条件,压力—速度耦合用SIMPLE算法。试验设计采用三水平三因素的正交试验法,得出三个不同水平的导热油油路直径、导热油的入口温度以及入口速度温度场分布,经过统计计算获得最佳结果：导热油油路直径为10mm、导热油的入口温度为95℃、流动速率为3.5m/s。     

不同井网砂岩油藏三维数值研究

基于流体力学以及渗流力学原理,将油藏假定为多孔介质,建立了多孔介质水驱油流固耦合方程,对同一油藏的三种不同井网进行了三维数值研究。得出整个油藏平面的压力分布,不同采油年份剩余油质量分数分布规律、以及采油过程中关键因素采收率,得到准确的采油能力大小排列,并最终选出最优井网。采油从开始到采油2 a这段时间内,3种井网采油率由小到大的排列顺序为:排状法5点法9点法,采油2 a到8 a间采油率有小到大的排列顺序为:排状法9点法5点法,三种采油方式都是采油达到8 a时采收率达到最高值,采油时间达到6 a之前,采油率增长较为明显。