滑移边界条件对同向啮合三螺杆挤出机混合性能的影响

利用计算流体力学软件Polyflow,考虑了螺杆表面的剪切应力与熔融体的滑移速度满足纳维线性定律,对不同滑移系数条件下二维正三角形排列的啮合同向三螺杆挤出机的混合性能参数进行了数值模拟。对比分析了不同滑移系数条件下中心区和螺槽区的混合指数及用探针技术分析了中心点的混合指数变化。并基于流场计算进行混合运算,研究了不同滑移系数对分离尺度、对数长度拉伸、瞬时和平均时间混合效率的影响。结果表明,螺杆表面的滑移边界条件对于三螺杆挤出机的分散性和分布性混合的计算结果具有较大的影响,为了提高计算精度,应采用适当的滑移边界条件和滑移系数。     

圆形微通道内压力驱动流的边界滑移效应及动电效应

采用层流Navier-Stokes方程和离子分布Boltzmann方程建立圆形微通道内压力驱动流的数学模型,分别采用Navier滑移条件和电流密度平衡条件描述微流动边界速度滑移和动电效应,应用有限元法分析边界效应对微流动的影响。结果表明:微流动受边界效应的作用不容忽视,圆形微通道边界滑移效应对流动有促进作用而动电效应有阻滞作用;当微通道内同时存在2种边界效应时,边界滑移效应对流动的影响随着壁面ζ电势的增大而逐渐减弱,在高壁面ζ电势时影响甚微,几乎可以忽略。     

螺杆间隙及入口流量对三螺杆挤出机组合螺杆流场的影响

利用Polyflow软件,采用三维拟瞬态有限元模型,分析了螺杆间隙及入口流量对三螺杆挤出机组合螺杆聚合物流体的复杂流动和混合特性的影响。通过可视化云图分析了几何中心截面轴向速度、压力、剪切速率分布;采用粒子示踪技术,通过统计后处理曲线,分析了组合螺杆在不同条件下的轴向压力、轴向面拉伸率、混合指数 概率、分离尺度、累积停留时间概率函数、停留时间分布函数。结果表明,适当增大螺杆间隙能够增加停留时间,提高产品混合质量;入口流量较小时混合效果较好。     

单螺杆挤出机螺杆组合段流域混合特性

采用有限单元法对单螺杆挤出机不同螺杆组合段流域进行研究。使用Polyflow软件计算普通螺纹螺杆、普通螺纹与菠萝头组合螺杆、普通螺纹与销钉组合螺杆流场的压力场、剪切速率场、速度矢量、混合指数等参数,并对后处理结果进行了比较分析。结果表明,普通螺纹螺杆能为流体提供较大的轴向速度;菠萝头螺杆虽然阻力较大,但是较多的斜截面设计能为流体提供较好的轴向分速度和周向分速度;销钉螺杆的屏障作用会使一部分流体回流。三种新型螺杆在为流体提供良好的线速度的同时,能有效地对流体进行拉伸和剪切,使其分散混合更加均匀,从其曲线分析结果来看销钉螺杆混合效果最佳。     

低周反复荷载下型钢混凝土柱滑移性能试验研究

通过在型钢翼缘外侧滑移传感器,对轴力和反复水平荷载作用下型钢混凝土柱的粘结滑移性能进行了试验研究.试验中主要考虑了跨比、轴压比、配箍率、混凝土强度的影响.由试验得到了水平荷载-滑移滞回曲线和骨架曲线、滑移沿柱高的分布规律等.试验结果表明,型钢混凝土的荷载-滑移滞回曲线比较丰满,在整个加载过程中没有明显的"捏拢"现象;滑移沿柱高大致呈指数分布,柱根位置的滑移量最大,由柱根向柱顶逐渐递减;当剪跨比小于2时,滑移随剪跨比的增大而减小,当剪跨比大于2以后,滑移又随剪跨比的增大而增大;滑移随着轴压比的增大增大,随着配箍率和混凝土强度的提高而减小;随着荷载循环次数的增加,滑移刚度不断减小,滑移量不断增大,出现明显的粘结退化现象.     

微尺度矩形管道中气体滑移流的三维数值分析

采用有限体积法计算了微尺度矩形管道中的气体三维流动,在计算中考虑了气体的可压缩性.当K nudsen数处于10-3和1-0 1之间时,稀薄效应造成气体与管壁面间的相对滑移和温度跳跃.数值分析结果给出了速度滑移边界条件对管道质量流量的影响.     

Effects of operating condition on fish behavior and fish injury in an axial pump

In this study, fish behavior and fish injury at different operating conditions are investigated via numerical simulation to evaluate the fish-friendliness of an axial pump that comprises an inlet pipe, a rotor with six blades, a stator with eight vanes, and an outlet pipe. To precisely obtain the flow field when the fish passes through the axial pump, a hybrid large eddy simulation and immersed boundary method is adopted with the full consideration of the fluid-structure interaction comprehensively. The results indicate that the collision between the fish and the wall of flow components in the axial pump is concentrated near the inlet of the rotor, which results in the complexity of the fish trajectory, especially under the large flow rate condition. It is noted that the fish is likely to move in the reverse direction of the main flow after the impact with the rotor blade if the flow rate coefficient is too large, which increases the possibility of collision between the fish and the rotor blade. It is also indicated that the primary factor affecting the strike injury on the fish when it passes through the axial pump is the strike between the fish and the leading edge of the rotor blade. In addition, the strike injury becomes more significant as the flow rate coefficient increases. Furthermore, the results demonstrate that the fish may simultaneously suffer from strike, pressure, and shear stress injuries, once the collision between the fish and the wall of flow components occurs in the axial pump, thus aggravating the combined damage on the fish. Based on these results, it is recommended that hydraulic machinery should not be operated at large flow rates during fish migration from the view of fish-friendliness.

     

聚合填充法制备UHMWPE/Kaolin复合材料的强流变行为及机理

线性聚乙烯熔体的强异常流动行为源于其高分子量,分子链缠结点多,熔体的界面吸附性强。界面吸附作用的极度变化是造成异常流动的外因,而口模壁附近吸附链和未吸附链间的缠结-解缠结动力学振荡,则是导致挤出压力振荡的内因。用聚合填充法制备的UHMWPE/Kaolin和HDPE／Kaolin体系可以顺利地由毛细管挤出,且填充量增大,体系表现粘度下降,加工流动性变好。在滑动动力学边界条件下,熔体在管壁附近所承受的真实剪切速率和剪应力减少。管壁处粘性作用的下降（脱附）和物料实际承受的弹性变形能减少,是第二光滑区中获得稳定滑动流动的重要条件。     

三螺杆挤出机螺杆组合流体流场及流固耦合特性分析

采用有限元法对4种三螺杆挤出机组合螺杆流体进行流场分析,重点分析了速度场、压力场、最大剪切速率、最大拉伸速率、停留时间的分布情况。结果表明,组合螺杆在一定程度上能够削弱轴向速度,延长停留时间,有利于物料充分混合。在此基础上,采用ANSYS/workbench软件进一步分析了流固耦合作用对三螺杆挤出机组合螺杆变形的影响。分析结果表明,组合4混合性能较好,耦合场作用下螺杆变形相对较小,设计较为合理。     

速度滑移对液静压轴承油膜微流动影响敏感度

为了使液体静压轴承油膜性能的研究更加准确,基于计算流体力学(computational fluid dynamics,CFD)和有限差分方法,研究了液体静压轴承间隙油膜微流动的速度滑移现象及其对轴承性能的影响,并定义敏感度物理量对影响程度进行评估.在传统油膜流动假设条件基础上,引入Navier速度滑移边界条件对传统的Reynolds方程进行修正,通过有限元差分方法求解修正后的Reynolds方程,采用梯形积分公式求解轴承承载力等性能参数,对速度滑移影响的轴承性能的敏感度做出定量和定性分析.研究结果表明:油膜压力分布、轴承的承载力、动刚度及油腔流量等轴承性能对速度滑移都有一定的敏感性.最大油腔压力随滑移系数的增加而减小;速度滑移在一定程度上提高了轴承承载能力和油腔流量,但同时降低了轴承动刚度,流量对速度滑移的敏感度最大达到100%.     

新型波形钢腹板组合箱梁温度效应

针对由混凝土与钢材的热工参数差异显著而导致新型波形钢腹板组合箱梁温度效应突出的问题,考虑子梁微段平衡条件、子梁间变形协调条件和波形腹板剪切变形效应,建立竖向温度梯度作用下新型波形钢腹板组合箱梁相对滑移、内力和应力的理论计算方法. 对大温差地区的新型波形钢腹板组合箱型试验梁进行温度长期观测,拟合结构竖向温度梯度函数,通过该理论方法计算实测温度梯度下的结构温度响应,利用有限元模拟对本文理论进行验证. 结果表明,在实测温度梯度下,界面剪力、子梁弯矩和应力均沿梁纵向呈双曲余弦函数分布,层间相对滑移沿梁纵向呈双曲正弦函数分布. 是否考虑腹板剪切变形效应对组合梁梁端向跨中0.8 m范围的温度效应影响较大,对组合梁中部的影响可以忽略. 混凝土线膨胀系数、组合箱梁层间滑移刚度和界面温差对新型波形钢腹板组合箱梁温度效应的影响较大,在设计中应合理排布层间剪力连接件,考虑混凝土线膨胀系数的变异性对该类结构进行温度效应计算.     

同向锥形双螺杆混合挤出性能的比较

为了给同向锥形双螺杆的设计和实际加工提供理论依据和技术支持,在螺杆转速为25r/min,进出口压差为零的条件下,使用POLYFLOW软件,数值模拟了同向和异向旋转锥形双螺杆、平行同向双螺杆混合挤出RPVC的过程,计算了3种双螺杆计量段流道内熔体的三维等温流场,用粒子示踪法统计分析了3种双螺杆的混合挤出性能,将同向锥形双...     

新型单螺杆挤出机组合螺杆混合特性分析

螺杆的几何构型对单螺杆挤出机混合特性具有重要的影响。选取三种具有特殊构型的六菱形螺纹元件、四菱形螺纹元件和齿形螺纹元件,设计了三种针对不同加工工艺要求的新型单螺杆挤出机组合螺杆,研究了聚乳酸在三种组合螺杆中的流动和混合特性。结果表明,在组合螺杆压力交界处产生了较大的压力梯度;菱形螺纹元件可为物料提供高拉伸作用,流体在流道中停留时间较短,混合性能较差;齿形螺杆元件既可为物料提供高剪切作用,也可提供高拉伸作用,停留时间较长,混合效果较好。     

啮合块错列角对三螺杆混合段混合效率的影响

采用有限元法和网格重叠技术,利用Carreau-Bird流体模型,对同向啮合三螺杆挤出机混合段进行了三维混合数值模拟。计算了三螺杆挤出机的最大剪切速率、混合指数以及瞬时和平均时间混合效率等参数,并与双螺杆挤出机进行了对比分析。结果表明,在相同工况下,三螺杆挤出机的瞬时和平均时间混合效率大于双螺杆挤出机。     

Analysis of the heat transfer in unsymmetrically heated triangular microchannels in slip flow regime

Theresearchontheflowandheattransferinvariousmicrochannelsisafrontierintheheattransferfield.Theadvantagesofcompactstructureandhighspecificheattransferperformancemakeitpossibletousethemicroheatexchangerswithvariousmicrochannelstograduallysolvethecoolingproblemofhighheatfluxinthefieldsofmicroelectronicsengineering,lowtemperaturesuperconductorstechnology,spaceengineering,Micro-Electro-MechanicalSystem(MEMS)andsoon.Generally,thecharacteristiclengthofthedevelopingmicroscalethermalandfluidicsystem…     

碳纤维主缆鞍座处抗滑移试验

为了解悬索桥碳纤维增强复合材料(carbon fiber reinforced plastic,CFRP)主缆在鞍座处的抗滑移性能,对CFRP丝-鞍座界面的摩擦系数进行实测,结合实桥分析了多种鞍座两端CFRP主缆轴向拉力比对应的抗滑稳定安全系数.研究表明,CFRP主缆-鞍座界面的摩擦系数与界面压力无关;CFRP丝表面形式对摩擦系数有较大影响,微压纹单丝在鞍座处摩擦系数超过0.496;实桥中,当鞍座两端主缆轴向拉力比在1.02～1.08时,CFRP主缆鞍座处抗滑稳定安全系数大于4.7.     

润滑脂在钢管中流动的壁滑移研究

通过理论分析与实验研究，首次证实了管内流动的润滑脂在所实验的剪切速率范围内均有壁滑移现象；根据润滑脂的分子结构分析了壁滑移产生的机理；由实测数据，根据Mooney方法按边界层理论得出了壁滑移速度的大小；分析了剪应力、管径等对壁滑移的影响；在对Robinowitsch-Mooney方程进行改进的基础上，建立了扣除壁滑移后的流动模型和流变模型；讨论了壁滑移对管道流动的减阻效果和弹流润滑的作用．     

数值研究双螺杆挤出平行孔模具内聚合物流场

使用有限元方法数值计算双螺杆平行4孔模具内高黏度聚合物熔体的等温流场,分析模具压差对熔体流场的影响.研究结果表明,随着模具压差的增加,物料的平均速度、平均剪切速率增加,平均黏度降低,产量增大;在模具入口段,物料平均速度和平均剪切速率减小,平均黏度增大;在模具过渡段和平直段,熔体平均速度和平均剪切速率增大,平均黏度减小;模具内熔体各物理量梯度小,在模具过渡段,压力没有急剧增大;模具平行各孔道中熔体物理量分布基本相同,可以说明该模具能够均匀挤出制品,该平行4孔模具的设计合理.实际生产验证双螺杆挤出平行4孔模具可挤出成型多个质量合格制品.     

Simulation of Polymer Melt Flow Fields in Intermeshing Co-Rotating Three-Screw Extruders

Screwextrudersarewidelyusedforcompound ingandblendinginpolymerprocessing.Inrecent years,intermeshingco rotatingthree screwextruders aredevelopedbasedonthetraditionalintermeshing co rotatingtwin screwextruders,inordertobring aboutmoreefficientmixingeffectovertraditional counterparts.Comparedtothetwin screwextruders,thethree screwextrudersenjoymoreflexiblearrange mentofscrewpositions,moreintermeshingregions andhigheroutput/energyratio,whichprobably promisesalargescopeforfuturedevelopment[1,2].So…     

基于分段式模型考虑界面损伤的GFRP锚杆-砂浆粘结性能数值模拟

通过编写Vumat子程序定义玻璃纤维增强塑料(GFRP)锚杆材料参数,并考虑GFRP锚杆与砂浆界面的不均匀及损伤特性进行正交各向异性建模,借助ABAQUS有限元软件对GFRP锚杆与砂浆界面的粘结滑移特性进行分段模拟,探究GFRP锚杆轴力、界面剪应力分布形态,进而对不同直径GFRP锚杆-砂浆界面力学特性进行分析.研究结果...