基于离散元法的立轴冲击式破碎机转子的结构优化

为了改善立轴冲击式破碎机转子对物料的加速效果,采用离散元软件EDEM仿真分析了转子结构对物料加速效果的影响并提出了采用正交试验、离散元仿真和回归分析相结合的方法对转子结构参数进行优化。首先,通过EDEM建立立轴冲击式破碎机转子关键结构参数对物料加速效果影响的仿真模型,设计正交试验方案并进行仿真试验,再运用MATLAB软件对仿真结果进行回归分析,建立以转子抛料速度为衡量指标的物料加速效果与影响因素的关系模型,最后利用该模型对转子的结构参数进行优化,得出当转子直径为830mm、分料锥倾角为17°、导料板安装角度为38°时物料加速效果最好,为立轴冲击式破碎机转子结构的改进设计提供了理论依据。     

堆料机转载站结构参数设计的离散单元法的仿真

针对某工程项目中的转载系统输送量大、粒度小、带速高,以及输送机的回转角度随工作过程改变的特点,通过对物料静堆积角和动堆积角的仿真分析验证了所选用的物料堆积角参数的合理性;应用Pro-E进行三维建模,对系统的带速和输送量进行了标定;分别对原设计方案和改进的3种方案进行计算机仿真;应用冲击系数和输送带偏移量等评价指标对4种方案进行评价.通过计算机仿真得出,物料转载过程流通顺畅,无堵塞;在转载站的头部漏斗内加挡料板,使物料流形成垂直下落的状态;挡料板上的积料板起到了料打料的作用,可以有效地减小物料对头部漏斗的冲击力;悬臂带式输送机的回转角度对物料在输送带上的冲击力影响较小,但对物料在输送带上的偏移量影响较大,结果表明:偏移量在标准允许范围内,确定了合适的转载站结构参数.     

压缩机出口处导流板的模拟与改进

针对压缩机出口处导流板内流场的不均匀性,提出了几种导流板改进的方法来削弱漩涡的影响,提高均匀性。改进的方法为:添加短导流板、改变导流板的几何安装角、切割导流板以及降低导流板的弯曲度。借助Fluent软件对导流板改进前后的流动进行数值模拟,结果表明:降低导流板弯曲度或添加一半的导流板,均对漩涡削弱明显,效果好,其余方法的效果较差。     

基于射流冲击作用的舰机适配性数值分析与优化

准确分析和控制射流冲击对航母甲板环境的影响是新型喷气偏流板设计和布局的关键所在。为了确定射流冲击影响最小的偏流板布局,运用有限体积法,采用分区混合网格方案,结合雷诺时均纳维斯托克斯（RANS）方程和SST k-ω湍流模型对喷气偏流板在不同布局下的射流冲击效应进行三维数值模拟。选取舰载机双发动机全加力状态时喷气偏流板与发动机距离不同、喷气偏流板倾角不同共12种布局组合进行射流冲击效应的对比计算,计算结果显示了喷气偏流板各布局下的流场参数、传热特性、尾喷口温升、冲击力和力矩等分布规律。定性和定量分析了燃气射流冲击下温度场和速度场的危险区域,结果表明,偏流板与发动机距离5 m、偏流板倾角45°时的布局更有利于将燃气射流向上引导。在此基础上,基于倾角最小化原则及二次导流原理优化设计了一种导流隔热性能好、工作稳定性高的被动隔热式喷气偏流板装置。     

新型人字形组合板式换热器及导流区的数值模拟

基于计算流体动力学(Computational fluid dynamics,CFD)方法,运用SOLIDWORKS三维建模软件和FLUENT软件对一种新型人字形组合板式换热器及四种新型导流区进行研究。分析了不同设计参数的新型人字形组合板式换热器换热系数和压降,得到优化后的设计参数;从流型、压降、出口流体均匀分配程度等方面对市面上常见的2种导流区进行分析,在此基础上提出4种新型导流区,通过数值模拟研究其导流效果。结果发现:新型人字形组合板式换热器J型板较市面上常见的M型板的综合性能更优。当组合板中大波纹倾角板片(②板片)的倾角为60°,波纹截距为18 mm、16 mm或者14 mm中某一值时,随着组合板中小波纹倾角板片(①板片)波纹倾角增大,无论是冷流体还是热流体,表面传热系数和压降均增大。当①板片的波纹倾角为30°或40°,②板片的波纹截距变化对组合板片的性能影响不大;当1板片的波纹倾角为50°,②板片的波纹截距变化对组合板片的性能影响较大。导流区的设计对流体分布情况起主要影响作用。市面上常见的某种常规型导流区导流效果差,压降大,某公司M系列巧克力块型的导流区导流效果较好,压降小。4种新型导流区比常规型导流区的导流效果更好,压降介于常规型和巧克力块型之间,其中新型导流区Ⅲ的导流效果最好,压降很小。     

基于有限元仿真技术的潮流能发电装置导流箱入射角度优化研究

以开发的新型潮流能发电装置为对象,利用有限元仿真技术进行导流箱入射角度的优化设计。通过对潮流流动特性分析构建了能够反映潮流非稳态三维流动特征的RNG模型,进一步建立了潮流冲击导流箱过程的有限元模型,并对潮流冲击导流箱的动态物理过程进行了有限元仿真分析,获得了不同入射角度下的导流箱受力迭代曲线、压力云图、水流速度矢量图和水流轨迹图。研究表明:导流箱入射角度最优范围为15°~25°,该范围内,水流冲击性能较好,高速水流数目较多;导流箱外侧对水流的聚集作用明显高于内侧,在潮流能发电装置设计中应注重对导流箱外侧结构的设计。     

基于EDEM的粉料称量冲击载荷仿真研究

称量系统作为混凝土搅拌站的核心模块,称量精度直接影响混凝土的质量和性能。针对落料冲击对称量精度的影响,在分析称量机理的基础上,通过三维软件建立称量系统简化模型,选取Hertz-Mindlin非线性接触模型进行离散元EDEM落料称量仿真,使用冲击系数表征冲击载荷大小。根据仿真结果对称量装置进行优化,设计了缓冲装置锥形溜料板,并对改进后称重模型进行仿真分析,对比冲击系数发现,改进后对称体的冲击载荷明显减小,称量精度得到了有效改善,为混凝土机械的设计与优化提供了理论依据。     

单板干燥室配风管速度均匀性的优化研究

喷气式单板干燥室的气流分配不均是影响单板干燥质量的主要因素。通过对配风管气流分配特性的实验和仿真研究,提出了一种导流板设计方案。通过对导流板中心孔间距、板厚、安装位置和孔径对配风管气流均匀性的影响进行分析,优化了导流板的设计参数。结果表明:相对于无导流板的配风管,导流板中心孔间距为45mm时,配风管的气流分配效果提升了41%;板厚为8mm,安装位置在分配管的2/5处时,配风均匀度分别提高了66%和67%;孔径为12mm时,气流分配效果提升了87%。     

冲击力仿真计算与试验研究

根据接触力学理论,应用虚拟平台,对冲击试验机冲击过程进行了仿真模拟和计算,得出了冲击力随时间变化的具体曲线,并和实际的冲击试验数据进行了对比,分析总结了两者的差别.     

带式输送机受料段的结构优化设计

通过对带式输送机系统受料段工作环境和情况的分析,在总结实践经验的基础上,建立了输送机系统受料段的数学模型,并利用仿真分析软件对各个参数对输送机系统受料段在工作时的振动情况的影响进行了仿真分析,根据分析结果采用增加导料槽长度同时增加托辊间距的方案来降低输送机系统受料段在受料时的振动冲击,提高其工作稳定性和使用寿命的方案,为确保输送机系统安全可靠工作提供了强有力的保障。     

转载溜槽衬板磨损预测的DEM仿真方法

针对EDEM自动划分网格较稀疏问题,采用Hypermesh划分仿真模型网格,利用Herz-Mindlin接触理论的Archard磨损模型对转载溜槽磨损问题进行仿真,在网格单元上提取出漏斗和溜管衬板的接触能量和磨损量,分析了磨损量与接触能量的关系。假设转载溜槽衬板磨损深度为物料与溜槽衬板的使用时间为线性函数,根据现场衬板磨损量的测量值,将衬板的磨损系数关系的看作隐式的单变量方程,应用EDEM软件的仿真结果求解出磨损系数的标定值。分析了漏斗和溜管的磨损机理。该方法可用于转载溜槽的磨损预测。     

基于 EDEM 的输送带动态跑偏仿真分析

针对带式输送机在运输物料过程中由于落料不均易出现输送带跑偏的问题,通过离散元法进行分析。运用单因素控制变量法进行 EDEM 仿真计算,分析了不同落料高度、不同落料速度及不同湿度状态下对物料流在导料槽出料口处速度与输送带跑偏的影响。通过对比与研究发现,物料落料高度、落料速度及物料颗粒湿度对带式输送机转运系统会产生影响,在此情况下单一改变某一参数会降低输送带跑偏趋势。研究发现,在一定条件下输送带跑偏趋势随落料高度增加而增加,也随落料速度增加而增加,但是与物料湿度成相反趋势,即物料湿度增大,输送带跑偏趋势减小。同时需注意物料湿度增加,物料附着导料槽影响下段输送带受料。     

变截面涡旋盘高速铣削仿真加工与实验研究

为减小变截面涡旋盘涡旋齿的变形,提高加工精度,需确定合理的铣削参数。开展了变截面涡旋盘高速铣削仿真与实验研究以确定铣削参数的合理取值范围;选用HT250变截面涡旋盘为研究对象,研究了更接近实际的材料本构模型、刀-屑摩擦模型和热传导控制方程等关键技术;建立了变截面涡旋盘几何模型和简化后的二维铣削模型,利用ABAQUS软件仿真切屑成形过程及不同的铣削参数对铣削力、铣削热影响的变化曲线;通过多因素正交实验加工变截面涡旋盘。结果表明:当主轴转速为3500 r/min、每齿进给量为0.1 mm以及切削深度为2.5 mm时进行铣削更加合理。铣削变截面涡旋盘的研究为加工参数的选择提供了依据和参考;依据实验后所得的铣削参数进行铣削可减小铣削力、铣削温度及齿变形,提高了变截面涡旋盘的加工效率和质量。     

单颗金刚石磨粒切削氮化硅陶瓷仿真与试验研究

为探索氮化硅陶瓷单颗磨粒切削加工的机理,进行单颗金刚石磨粒切削氮化硅陶瓷的仿真与试验。选用截角八面体模拟金刚石磨粒,基于Johnson-Holmquist ceramic硬脆材料本构模型,采用有限元网格法进行单颗磨粒直线切削仿真,分析工件材料的切屑去除、划痕形貌、应力动态变化与分布、切削力变化等现象,以及工艺参数对切削力的影响。制备单颗金刚石磨粒工具,在平面磨床上进行单颗磨粒切削氮化硅陶瓷的试验,进一步分析划痕形貌、切削力的变化,并验证有限元仿真的正确性。研究表明,划痕光直平整,塑性隆起很少,边缘存在较大尺寸的破碎,划痕内有局部小尺寸的破碎;划痕的深度和宽度比磨粒的切削深度和宽度尺寸略大。应力与切削力存在动态波动。随着砂轮速度的增加,切向力和法向力减小;随着切削深度的增加,切向力和法向力增大。切削力比在4～6之间变化。     

偏转板伺服阀射流放大器结构参数优化研究

介绍了偏转板射流伺服阀的结构和工作原理。射流放大器是阀中重要部位,而喷嘴、接收孔、导流口的参数对阀性能影响较大。当喷嘴和接收孔为矩形时,改变矩形导流口长度,利用Fluent分析阀压力特性并从中得到一组最佳参数,保持矩形导流口面积不变,改变导流口形状为圆形和方形,分析上述3种导流口下的压力及流量特性。通过MATLAB/Simulink进行建模与仿真,验证了Fluent分析的正确性,为该类型伺服阀的结构优化提供了参考。     

Translohr有轨电车导向轨轮接触模型研究*

基于调研上海张江Translohr有轨电车线路导向轨磨耗的基础上,推断出导向轮与导向轨的两种稳定的接触状态：两导向轮的踏面与倒V形导向轨的两个顶面接触,以及一侧导向轮轮缘与导向轨一侧轨腰接触状态。在忽略接触点位置变化的前提下,提出导向轮与导向轨之间的接触关系可简化为四点单边弹簧的等效力学模型。在Matlab/Simulink环境中建立Translohr有轨电车的动力学模型,其中动力走行部模型中引入Dummy体以简化空间四连杆的导向机构。仿真计算Translohr有轨电车在不同半径曲线上的轮轨接触状态,并实际测量了Translohr有轨电车在上海张江线路的轮轨导向力。仿真结果说明在40 m半径曲线上处于导向轮踏面与导向轨顶面接触接触状态,在25 m半径的曲线上出现一侧导向轮踏面和轮缘接触状态。仿真得到的轮轨导向力数值与实际测量结果具有较好的一致性。建立的导向轮轨模型可用来研究Translohr有轨电车导向轨侧磨产生的条件和影响因素。     

带式输送机转载溜槽设计计算方法研究

针对带式输送机转载溜槽设计问题,回顾了带式输送机转载溜槽设计计算方法的发展,对连续模型方法、DEM、模型实验等方法进行了分析评价,给出了模型实验方法的模型设计的带速、滚筒直径、物料块度、密度的选择方法。分析了卸料轨迹的关键问题,对比了不同轨迹预测方法,给出了连续模型方法导流板、物料下落、进入底部曲线溜槽中物料运动的详细过程,导出了物料在导料槽中的速度表达式,对转载溜槽设计的基本步骤可能采用的方法进行了分析,为转载溜槽的设计提供参考。     

仿生非光滑表面在高压海水轴向柱塞泵配流副中CFD研究

采用半球凹坑单元构思光滑-非光滑交错分布的非光滑表面配流盘,通过CFD研究凹坑等分数(Nf)、直径(d)以及坑径比(З)对配流盘的水膜压力场、凹坑中速度场及举升力的影响。研究结果显示,非光滑表面可以产生动压效应,从而改善配流盘的润滑性能。当Nf=12,d=0.5 mm,З=0.7时,配流盘的润滑水膜所产生的举升力最大,效果最优。为高压海水轴向柱塞泵配流盘的非光滑表面设计提供了理论参考。     

Simulation and experiment study for aero-engine turbine blade grinding descaling with single grain

In order to explore the mechanism of aero-engine turbine blade grinding descaling, simulation and experiment were carried out on PW4084 first-stage high-pressure turbine rotor blade grinding descaling with single diamond grain. The essential parameters of grinding descaling simulation model were determined by experiment and theoretical analysis. Based on the JH-2 brittle material constitutive model, the grinding descaling simulation with single grain was conducted by FEM. The grinding crack micromorphology and the influence of different grinding parameters on grinding forces were analyzed, then the correctness of simulation results were verified by experiment. The results show that the grinding cracks are direct and brightness, little plastic ridges, with the larger size of broken edge and small partially broken. As the grinding speed increases, the normal force and tangential force reduce. As the grinding depth and grain negative rake increases, the normal force and tangential force increase.