Experiment and simulation of diffusion of micron-particle in porous ceramic vessel

The general behavior of micron-particles in the inner domain of porous ceramic vessel was simulated by computational fluid dynamics software in terms of sampling experimental data.The results show that there is an optimum porosity of 0.32 to get a higher efficiency and lower pressure drop during filtration.According to the results of simulation and experiment,it is evident that lower inlet velocity can maintain lower pressure drop and obtain higher collection efficiency and inlet concentration also has a crucial influence on the collection efficiency.The collection efficiency of equipment increases significantly with the increase of inlet concentration when the inlet concentration is less than 6.3 g/m3,but it gradually tends to be stable in the range of 97.3%-99.7%when the inlet concentration is over this concentration.     

水导激光耦合装置结构设计及流场仿真

为了进一步降低传统耦合装置的加工成本和制作时间,提升水导激光耦合装置的加工质量和效率性能,根据水导激光微细加工的工作原理,设计出了环形凹槽和等距柱型流道结构的新型耦合装置。通过SolidWorks软件构建轴对称射流水腔的三维数值模型,并用ANSYS Fluent软件对其进行数值模拟流场仿真,分析了水腔内部速度矢量图、流线图和射流出口处气液两相流仿真图。结果表明:在进水口径8 mm、入口速度1 m/s、喷口口径0. 25 mm的设置条件下,水导激光耦合装置各个剖面的速度矢量平稳、紧密,喷口处水流均衡稳定、无波动。该耦合装置结构设计合理可靠,完全能够满足水导激光微细加工设计和使用要求。     

基于射流原理的柱塞泵辅助吸油技术研究

针对泵吸油不足的问题,设计了一种基于射流原理的辅助吸油装置。利用CFD软件建立了柱塞泵加入和不加入吸油装置的三维数值模型。在不同吸油口压力和油液含气量下,对柱塞泵的吸油特性进行了分析。结果表明:入口压力越低或含气量越高,泵内空化现象越严重,导致油液弹性模量越低,使得回冲阶段柱塞腔内的压力升至工作压力所需时间越长,回冲现象越剧烈,泵吸油性能也就越差。加入吸油装置后,油液流经该装置是一个增压过程,会抑制上述现象,提高泵吸油性能。从仿真结果来看,该装置具有较好的补油效果,且泵吸油性能越差,补油效果越好。     

浆滴参数对酸性烟气净化的影响分析

建立了SO2、HCl酸性烟气喷雾干燥净化的气相、颗粒相及传热传质数学模型,模拟了浆滴运行参数对酸性烟气净化的影响,研究了浆滴在塔内的位移随入口烟气速度的关系;实验分析了雾化加湿和浆滴浓度对烟气净化效率的影响.实验结果表明:喷雾干燥过程中加入雾化加湿水后,SO2、HCl的脱除效率都增加,SO2脱除效率增加明显;增加浆液浓度,SO2脱除率和HCl脱除率均略有下降,且SO2脱除率减小程度大于HCl.模拟结果表明:当入口烟气速度为5 m/s时,浆滴的位移范围较大;随着浆滴粒径的增加,浆滴的温度随着时间逐渐升高,30,60和9 0 μm粒径的浆滴温度分别在3,3,4 s时达到稳定;随着浆滴粒径的增加,脱除效率不断增加,30,60和90 μm粒径条件下 HCl的去除效率分别在1.5,1.7和2 s达到平衡,SO2的去除效率分别在2.5,3.5和4 s达到平衡,可以看出, HCl 与SO2相比,其达到最大脱除效率的时间更短;随着入口烟气温度升高,SO2和HCl的脱除效率都在增大,HCl脱除效率比SO2脱除效率达到稳定的时间更短.     

水基液三螺杆泵动态数值分析

为开发输送水基抗燃液压液的三螺杆泵,测量了水乙二醇难燃液压液黏温特性曲线,建立了三螺杆泵三维模型,进行了CFD数值分析和试验验证。CFD仿真计算时,为避免网格数量过多或出现负体积而无法保证实际啮合间隙问题,采用SCORG软件对泵内流道进行了共形结构网格的划分,并结合Pumplinx软件进行数据后处理。研究表明:采用动态数值模拟方法的仿真结果与实验结果吻合良好,并对32号液压油与水基液压液输送特性进行了对比分析,得出了主杆扭矩和泵泄漏量随液压介质温度变化关系图;水基液压液相较于滑油更容易产生气蚀,气蚀主要发生在泵进口腔,气蚀现象随着密封腔压力上升而渐减小,泵转速越高,空化气体体积分数越大;泵出口压力越小,空化气体体积分数也越大,随着出口压力的增加,转速对空化气体体积分数的作用越不明显;水基液三螺杆泵工作时更容易发生油膜破损,经流固耦合分析,油膜所承受最大应力为4. 369 9 MPa。     

渐变式螺旋盘管蓄热过程数值模拟及实验研究北大核心

为提高恒定螺距螺旋盘管蓄热装置蓄热效率,提出一种以石蜡为相变材料(PCM)的圆柱形渐变螺距盘管式相变蓄热装置。螺旋盘管蓄热装置具有管程长、蓄热过程中温度分布不均导致相变时间增加的问题。为此,提出渐变螺距优化算法,通过高斯拟合和FLUENT软件模拟选择出一组最优渐变螺距。对渐变式和恒定式螺距蓄热装置在不同入口温度和流速下的蓄热过程进行模拟,且通过FLUENT仿真和实验研究两种装置的蓄热特性。结果表明:相比于恒定螺距相变蓄热装置,渐变式螺距相变蓄热装置能够更好地耦合PCM蓄热特性,在一定程度上能够缩短蓄热时间。     

新型混输泵球阀内气液两相流动的数值模拟

为了研究新型混输泵球阀内气液两相流动规律,建立了球阀内流场的三维模型,利用CFD软件,对阀内气液两相流动进行了数值模拟。在球阀开启高度为0.005 m时,对含气率分别为20%、40%、60%、80%4种工况的模拟结果进行了分析,得到了不同含气率下的速度场、压力场及气液两相相态分布,探讨了含气率对球阀内气液两相流动的影响规律。结果表明:阀隙处流速较大,压力梯度大,阀座倒角下端易气蚀;含气率对阀内流速大小影响较小,但对流态有影响。气体主要分布在阀球壁附近,远离球壁气体介质减少;当含气量逐渐增大时,气液两相的相界面处波动较大。研究结果揭示了阀内气液两相流动的规律,为内压缩混输泵气液单向阀相界面演化及失稳机制的研究提供参考。     

随焊高速气流场辅助高强铝合金薄板焊接应力演变及控制变形机理

从力学角度出发提出了“随焊高速气流场”柔性控制高强铝合金薄板焊接失稳变形的新方法,研究了该方法控制2A12高强铝合金薄板焊接变形的有效可行性,分析了随焊高速气流载荷对薄板应力演变规律的影响,阐明了其控制焊接残余应力及变形机理.基于有限元法分析了温度场及应力场,确定了气动载荷与热源作用距离这一关键因素,并获得了气体压力的合理有效范围.在自行研制的随焊高速气流场装置上进行试验验证.结果表明,当气动载荷作用距离为20 mm、气动载荷为30 MPa时,焊接失稳变形基本消失,焊缝中截面上的纵向残余拉应力峰值较常规焊下降了77.73%,残余压应力峰值下降了69.23%,板边变形最大挠度仅为0.9 mm,较常规焊的8.5 mm下降了89.41%.试验结果与模拟结果吻合良好,验证了随焊控制模型的正确性.     

中空钢锭芯部压缩空气冷却能力的数值模拟

中空钢锭芯部压缩气体的冷却能力对于钢锭凝固过程有显著影响,也是凝固模拟的关键边界条件。用计算流体力学方法计算了芯部压缩气体湍流流动的速度、压力和换热系数的分布。分析了气体滞止压力、内套筒壁面温度和环隙宽度对换热系数的影响,并将数值模拟结果与解析模型的结果做了对比。计算结果可以用来指导芯子结构设计。     

榴弹包装箱跌落实验装置的设计与分析

根据GJB 4225-2001的规定,要求被试榴弹包装箱在车载装卸(模拟高度3m)或装船海运(模拟高度12m)期间意外跌落安全。为了考核被试榴弹包装箱跌落是否符合安全要求,需要一种装置来模拟榴弹包装箱任意姿态下进行自由跌落的试验。作者从柔性夹持装置出发,综合设计了一套适合榴弹包装箱跌落实验的试验装置,该试验装置采用压缩弹簧预紧系统实现了在夹持过程中可靠性和安全性的保证,采用激光传感器完成了对跌落高度关键数据的测量。通过ADAMAS和MATLAB联合仿真和场地试验,结果表明,该系统满足榴弹包装箱任意姿态跌落且得到稳定可靠的试验数据。     

基于响应面方法圆柱形喷嘴结构优化研究

喷嘴是高压水射流的核心工作部件,其几何结构特征直接影响射流质量及工作效率。利用CFD方法对当前广泛应用的圆柱形喷嘴内流场进行研究,以最大出口速度作为目标变量,采用响应面方法优化喷嘴结构。研究结果表明：圆柱形喷嘴轴心速度与压力呈现近似对偶特性。喷嘴出口直径、喷嘴出口圆柱段长度及喷嘴收缩角对喷嘴出口速度有显著影响,喷嘴入口圆柱段长度及入口直径对出口速度影响较小。其中,喷嘴出口圆柱段长度与出口速度近似呈线性关系,而出口直径及喷嘴收缩角与出口速度呈抛物线关系。影响喷嘴压降的因素为喷嘴入口及出口直径,而其他因素如喷嘴出口圆柱段长度、入口圆柱段长度及收缩角对压降的影响则可以忽略。     

应用CFD-DEM耦合模拟计算排泥管及法兰连接处固液两相流

对于管内固液两相流数值模拟,一般的做法是将固体颗粒相视为拟流体,采用多相流的CFD方法计算,这难以体现固体颗粒形状大小、碰撞、凝聚和分离等特性.选取常规的两段管径为0.7 m水平排泥管道和一个连接法兰段作为研究对象,运用CFD软件ANSYS-FLUENT模块与离散元软件EDEM耦合求解排泥管内及法兰连接处固液两相流.计算的来流速度为5.0 m/s,固体颗粒密度为1 300 ~2 300 kg/m3,固体颗粒入口体积率为10%~30%,粒径在20~60 mm范围内随机变化.因加工和安装的问题导致在管道法兰连接处存在凸出或凹进不平顺的情况.计算得到了在不同的法兰连接状况下的固液两相流场、固体颗粒轨迹和固相体积率分布等结果.     

焦炭过滤床电炉粉尘捕集特性的模拟研究

以超细二氧化硅微粒为模拟粉尘,研究了在冷态焦炭过滤床条件下的电炉粉尘捕集特性：即在固定床的实验条件下,当气流速度一定时,平衡状态下静态捕集量在过滤床纵轴方向上的分布状态变化较小;当焦炭颗粒以一定速度下移时,随粉尘供给速率的增大,整体的静态捕集量也随之增加,从上部到下部静态捕集量呈渐增趋势。本实验条件下,在综合考虑捕集量、捕集速率和捕集效率的基础上,气流速度应小于0.65 m/s。     

密相气力输送弯管压降分析

以黑色母粒为实验对象,在自主搭建的多功能气力输送系统实验台上进行密相气力输送过程的实验研究,采用实验数据与理论模型计算对比的策略,研究了弯管前后的压力损失规律.研究发现:物料从仓泵发出后需要经过压力稳定、流量稳定后方能达到稳定输送状态,基于现有模型,结合实验结果修正的压降模型可较好地预测弯管压降,预测误差不大于15.7...     

静压节流器微孔气膜参数测量装置设计与试验

研制一种节流器气膜场多路热工参数同时测量的自动化装置,阐述机械装置、硬件电路和软件程序的设计原理与实现。采用气膜厚度调节和气膜压力承载分离设计原理的机械结构以及基于Cortex-M4F内核的STM32F407主控芯片的电控系统和上下位机共同操作的软件程序组合的测量装置,具有自动化程度大、测量精度高等优点。在气膜厚度为6和10μm以及供气压力为0.3、0.5和0.8MPa的实验条件下进行测试,得到双U形平面静压节流器的气膜场温度和压力参数分布。分析得出:在供气压力和气膜厚度增大过程中,双U形节流器气膜场温度值均呈现减小趋势,气膜场压力值分别呈现增加和减小趋势;在供气压力和气膜厚度保持不变的情况下,双U形节流器气膜场在节流槽处产生温度骤降现象,在越过节流槽处产生压力骤降现象。     

Purification technology of flue gas from remelting process of aluminum alloy tailings

1　ＩＮＴＲＯＤＵＣＴＩＯＮＩｎａｎａｌｕｍｉｎｕｍａｌｌｏｙｃａｓｔｉｎｇｗｏｒｋｓｈｏｐｏｆｔｈｅａｕｔｏｍｏｂｉｌｅｃａｒｂｕｒｅｔｏｒ ｐｌａｎｔ,ｔｈｅｒｅａｒｅｔｅｎｅｌｅｃｔｒｉｃｆｕｒｎａｃｅｓ ,ａｍｏｎｇｗｈｉｃｈｓｉｘｏｐｅｒａｔｅｓｉｍ     

富氧底吹熔炼炉内气液两相流动的数值模拟

以某公司的富氧底吹熔池熔炼炉为原型,运用数值模拟的方法对炉内氧气铜锍两相流动进行三维瞬态模拟,研究炉内气泡主要参数、气含率分布规律、氧枪出口附近压力变化以及液面波动情况。并借助于高速摄像仪设备,对水模型实验中气泡形成、合并、变形及破碎过程进行研究,所得结果与模拟结果进行比较。结果表明:所建立的数学模型是合理的。氧气铜锍两相流动模拟结果表明,炉内气泡形成时间为0.12~0.25 s,生成频率为4~5 Hz,其短轴大小集中在3.5d~6.5d(d为氧枪直径尺寸);气泡停留时间为0.2~0.4 s,其在熔池内的平均上浮速度约为4 m/s;7°和22°氧枪出口气泡后座现象出现的平均频率分别为5 Hz和7 Hz,作用时间为0.06 s;高效反应区存在于熔池上部区域;气相搅动液相所形成的表面重力波在沉淀区传播的过程中,波幅衰减很快,当波传播到出渣口附近时,液面趋于静止。     

音速喷嘴法气体流量标准装置的稳流结构优化

音速喷嘴法气体计量标准装置采用负压法和正压法两种计量方式对流体机型计量。为了提高计量的精确度,降低流体流动扰动对计量的影响,需要在前直管段安装稳流结构。目前稳流结构采用组合圆管方式,仍存在不足之处。因此,对音速喷嘴法气体流量标准装置的稳流结构进行优化,提出采用蜂窝状组合直管结构,并对两种结构进行建模和CFD模拟仿真。通过对比得知,蜂窝状组合直管稳流结构的稳流效果更佳。     

基于蝶翅微结构的高速主轴冷却水套仿生热结构设计

内置电机作为高速电主轴的主要发热部件之一,在实际工况中,其发热量会影响电主轴的回转精度。为了提高电主轴冷却水套的冷却效率,以自然界中闪蝶翅膀微结构的几何模型、结构功能和位形关系等为参照,结合结构相似理论设计一种具有双层包覆性特点的新型蝶翅仿生冷却水套。基于流体动力学及热传导特性理论,对仿生冷却水套及原始螺旋冷却水套进行流固耦合及共轭传热特性的仿真对比分析。结果表明：当冷却水的雷诺数和强迫对流换热面积相同时,电主轴仿生冷却水套的冷却效率和流动特性均优于原始的螺旋冷却水套,其中内置电机的定子热边界面最高温度降低了8%～11%;仿生冷却水套的冷却水最大流速为0.328 m/s,出入口的最大压降是478.6 Pa,相较于螺旋水套在流动特性方面都有很好的提升,对冷却水套结构设计和高速电主轴驱动电机共轭传热提供了参考。     

复杂铅铋精矿氧化熔池熔炼过程的热力学模拟

采用热力学平衡模拟方法研究复杂铅铋精矿富氧熔池熔炼过程中的元素分配行为,分析氧料比(OFR)和硫分压(pSO2)对Bi、Pb、As、Sb、Cu和Ag分配行为的影响,并对比模拟计算结果与工业数据.结果表明,该过程中OFR在6.3～6.8 kmol/t之间有利于最大化Bi、Pb、Cu和Ag在金属相中的分配,进一步增加OFR...