离心风机内气固两相流的数值模拟

利用FLUENT软件,通过离散相模型对离心风机中固体颗粒的轨迹进行了数值模拟。从而定性模拟了固体颗粒在风机内的运行轨迹。模拟分析结果有助于以后的风机防磨设计。     

双轴桨叶式干燥机气固两相流的数值模拟

针对双轴桨叶式干燥机凭经验和反复试验确定操作参数而导致的试验周期长、生产成本高、干燥效果不理想的问题,通过建立双轴桨叶式干燥机CFD模型,对双轴桨叶式干燥机气固两相流的数值模拟开展研究。揭示了双轴桨叶式干燥机气固两相流的流场和温度场的分布规律,探究了桨叶轴转速和蒸汽温度对出料口物料含水率的影响,研究结果为双轴桨叶式干燥机的结构优化及操作参数的合理选择提供重要的理论参考。     

冷喷涂工艺参数对CoNiCrAlY涂层沉积影响

采用数值模拟和试验研究相结合的方法,研究了冷喷涂工艺参数对CoNiCrAlY涂层微观结构和力学性能的影响．运用Ansys CFD软件建立了冷喷涂CoNiCrAlY高速射流场三维模型,系统研究喷涂气体种类、温度、压力及粉末粒径分布对粉末粒子温度和速度变化的影响规律．采用高压冷喷涂系统,在镍基高温合金GH625基体上沉积CoNiCrAlY涂层,利用光学显微镜观察CoNiCrAlY涂层的微观结构,并且利用ImageJ软件检测涂层的孔隙率,随后通过硬度计及拉伸试验检测涂层的显微硬度和结合强度．结果表明：随着气体温度升高粉末在喷枪出口处的温度及速度也升高,随着喷涂气体压力的升高粉末在喷枪出口处的速度增大,但是对气体压力的变化对粉末温度影响较小;在氮气气氛和1000 ℃条件下获得的冷喷涂CoNiCrAlY涂层的孔隙率为1.9%左右、结合强度约为57 MPa,在氦气气氛和700 ℃条件下制备的CoNiCrAlY涂层的孔隙率约为0.4%左右、结合强度超过70 MPa;经真空热处理后涂层的孔隙率与热处理前的相比,其孔隙率稍有降低;喷涂态CoNiCrAlY涂层的维氏显微硬度约为550 HV^0.3, 热处理后CoNiCrAlY涂层的维氏显微硬度约为350 HV^0.3,明显低于热处理前的显微硬度．      

基于激光辅助冷喷涂的立柱耐蚀涂层研究

针对综采工作面液压立柱在恶劣的矿井环境中易腐蚀失效问题,提出采用激光辅助冷喷涂的工艺方法制备液压立柱耐腐蚀涂层。运用LS-DYNA动力学分析软件,建立激光辅助冷喷涂工艺制备耐腐蚀涂层的二维模型。对Ni60金属颗粒在27SiMn钢基体上形成涂层的过程进行数值模拟,分析碰撞速度、沉积区域温度对颗粒及基体变形行为的影响,验证此种工艺方法在液压立柱表面的应用可行性。仿真结果表明,常温下颗粒沉积速度为800 m/s和基体沉积区域温度为850～1 000℃、颗粒沉积速度为600 m/s时,Ni60金属颗粒都能够较好地沉积到27SiMn钢的基体上。     

双尺度结构WC-12Co涂层的冷喷涂制备

以微米颗粒结构的传统WC-Co粉末为原料,采用球磨的方法,制备双尺度结构的WC-12Co粉末,采用冷喷涂方法制备双尺度结构WC-12Co涂层.通过扫描电镜观察发现,涂层及喷涂粉末中WC颗粒的粒度呈双峰分布.通过X射线衍射分析比较球磨前后粉末、喷涂粉末及涂层的相结构,发现在涂层制备过程中WC和Co两相结构能够在涂层中完全保留下来.涂层的硬度及断裂韧性分别为1650 Hv(0.3)和13.9 MPa·m1/2.     

双尺度结构WC-12Co涂层的冷喷涂制备

以微米颗粒结构的传统WC-Co粉末为原料,采用球磨的方法,制备双尺度结构的WC-12Co粉末,采用冷喷涂方法制备双尺度结构WC-12Co涂层.通过扫描电镜观察发现,涂层及喷涂粉末中WC颗粒的粒度呈双峰分布.通过X射线衍射分析比较球磨前后粉末、喷涂粉末及涂层的相结构,发现在涂层制备过程中WC和Co两相结构能够在涂层中完全保留下来.涂层的硬度及断裂韧性分别为1650 Hv(0.3)和13.9 MPa.m1/2.     

悬浮液冷喷涂的液滴蒸发及加速过程研究

超细粉末的流动性差,导致其需要以悬浮液或气浮的方式输送,而冷喷涂时超细粉末悬浮液输送常选择在喷枪出口处,这限制了大面积稳定涂层的制备。针对该现状,采用基于离散相的Multicomponent模型,模拟了悬浮液液料在喷枪前端送料时液滴的蒸发及加速过程,并探讨了颗粒沉积的可行性。模拟结果表明,在不同压力和温度下,液滴沿喷枪轴线加速时,由于悬浮液液滴含量较少及与主气温度差值较大,导致悬浮液中的液相与预热气体之间发生强烈的传热传质,液相可在喷枪喉部前完全蒸发。对蒸发过程影响因素的研究结果表明：相同气体压力下随着预热温度的提升,悬浮液液滴蒸发速度更快;液滴直径越小,则完全蒸发所对应的喷枪位置越靠前;固含量越低,完全蒸发所对应的喷枪轴向位置越靠近喷枪喉部;气体压力和材料种类对液相蒸发过程无明显影响。采用幂函数拟合方式,对悬浮液液滴的蒸发过程进行拟合而得到拟合公式,其中pl值反映了液滴蒸发的变化趋势、x_c值的变化趋势基本反映了蒸发完全所对应的喷枪轴线位置的变化。对Cu悬浮液液滴蒸发加速的模拟结果表明：Cu颗粒与基体碰撞瞬间的速度值大于600 m·s^-1,与...     

水平气流风选机内部流场的数值模拟与分析

我国年产城市生活垃圾总量已经达到1．4亿t,并且垃圾产量仍以年增长率3．5％左右的速度递增。垃圾是时间和空间上“放错位置”的资源,其最佳的处理方法是实现垃圾的资源化,而垃圾的分选是垃圾资源化的关键。水平气流风选机是垃圾风力分选的主要设备之一,其内部流动非常复杂,气相流场和垃圾颗粒特性的测量也很困难,设计者只能依靠经验数据,分选效果不能达到预期目标。     

扩散式旋风分离器气固两相流场的数值模拟

采用拉格朗日离散相模型(DPM)模拟固相颗粒的轨迹,研究了不同速度对不同粒径的颗粒分离效果的影响以及进口位置与分离效率的关系,结果表明速度对小粒径颗粒的分离效率影响较小,当速度大于15 m/s时,增大速度对大粒径颗粒的分离效率没有明显效果。从进口上端进入的气流其分离效率最小。     

冷喷涂气体加热器的优化研究

传统冷喷涂气体加热器升温时间长、最高加热温度不足,为了进一步提高加热效率、降低喷涂耗气成本,对现有冷喷涂气体加热器进行升级改进,将两个加热器串联使加热器长度延长至6 m,获得了一种新型的高温气体加热器。采用该加热器开展Cu、Al、Ni、Ti典型材料的冷喷涂实验,研究了加热器对载气温度的加热效果和对冷喷涂层性能的影响。实验结果表明：新设计的高温加热器可提高气体最高加热温度,并实现快速升温;同时,新型加热器可实现冷喷涂Cu、Al和Ni材料沉积效率90%以上,并获得更高致密度的Ti涂层;在SUS304基体及Al基体分别喷涂Al和Ni涂层,涂层与基体的结合强度超过55 MPa。该新型气体加热器为冷喷涂工业化应用提供了设备基础。     

圆柱旋流器液固两相流场的数值模拟

采用混合模型建立了圆柱旋流器内液固多相流动的数学描述,并用雷诺应力模型描述湍流,对圆柱旋流器的多相流流场和随时间变化的分离机理进行三维数值模拟,得到了旋流器内不同截面上的速度分布和不同时间的体积分布状况。数值计算结果为前人的试验和理论总结提供了有力的支持,对旋流器的进一步研究有指导意义。     

对旋式通风机基于定常流动的全流场数值模拟

针对矿用对旋式轴流风机,选用RNGk-ε湍流模型和SIMPLE算法,在求解区域采用非结构化网格,通过求解三维N-S方程对其全流场三维湍流进行了定常的数值模拟,揭示了对旋风机内部流场的基本特性,数值模拟的结果对提高旋风机的整体性能和运行安全性具有重要的工程应有价值。     

离心风机内部流场模拟

采用商用CFD软件FLUENT,利用单流体模型,对离心风机内部流场进行了三维数值模拟。同时对改造风机叶轮减磨的方法进行了CFD研究,分析了改造前后风机叶轮的内部流场的变化。结果表明:减磨措施能有效地减轻风机的磨损,为风机的防磨提供了有力的方法。     

离心泵内部定常流动的数值模拟

以IS80-65-160离心泵为研究对象,以计算流体力学软件FLUENT为工具,采用标准k-ε湍流模型、SIMPLE算法和多重参考坐标系对离心泵设计工况和非设计工况进行定常三维数值模拟。分析了离心泵内部流动和外特性的变化,提出了定常性能曲线分区方法。     

粉煤灰电选脱碳摩擦器气固两相流场数值模拟

在求解连续气相流场计算收敛的基础上引入离散相,通过相间耦合计算得到不同粒径的喷射源颗粒以速度20m/s、质量流量0.005kg/s进入摩擦器后的运动轨迹、速度场及浓度场的分布情况。研究摩擦器内气固两相流场的分布情况,为摩擦器优化设计及摩擦电选研究奠定了理论基础。     

射流浮选柱的两相流数值模拟

建立了浮选柱内部流动的两相流流动方程,给出了方程中各未知变量的具体算法.对Microcel浮选柱进行了两相流数值模拟,得出不同条件下该浮选柱内部速度场的分布,并与实测速度值进行了比较和分析.研究结果表明,入料、尾矿口的布置对浮选柱内部流场有重要影响,浮选柱内部流动稳定性可以用k值评定.     

轴流风机内部通流流动的数值模拟

利用FLUENT流体计算软件对一轴流式通风机的内部流场进行了数值模拟研究,分别对风机的4种流量工况进行了单独的计算。计算结果表明随着流量降低,通风机首先是在叶尖区产生旋涡,有部分流体回流,和机壳产生冲击,造成通流面积减小,这是轴流式风机产生失速和喘振的根本原因。     

衬套冷挤压成形数值模拟分析与模具设计

针对衬套零件的特点,分析了成形工艺及挤压前处理,应用DEFORM-3D软件建立有限元模型进行仿真模拟,定点追踪了关键部位在成形过程中的应力、应变、流速等变化情况,并依此为依据设计出双层组合式预应力挤压模,为实际生产提供了有价值的参考。