破碎机锤轴转动对爆炸过程影响的数值模拟

为了研究破碎机内部锤轴转动对爆炸过程的影响,以常见的易燃、易爆气体甲烷作为模型气体,利用数值模拟软件Fluent模拟破碎机内的爆炸。采用滑移网格模型,从爆炸过程中压力变化、火焰扩散效应两个方面研究了锤轴转动对爆炸过程的影响。结果表明:锤轴转动对爆炸产生最大压力的影响可以忽略,但锤轴转速越快,达到最大压力的时间越短,最大压力上升速率越大;锤轴转速越快,破碎机内部气体流动越快,火焰扩散效应越明显,完成爆炸的时间越短。     

破碎机锤轴转动对爆炸过程影响的数值模拟

为了研究破碎机内部锤轴转动对爆炸过程的影响,以常见的易燃、易爆气体甲烷作为模型气体,利用数值模拟软件Fluent模拟破碎机内的爆炸。采用滑移网格模型,从爆炸过程中压力变化、火焰扩散效应两个方面研究了锤轴转动对爆炸过程的影响。结果表明:锤轴转动对爆炸产生最大压力的影响可以忽略,但锤轴转速越快,达到最大压力的时间越短,最大压力上升速率越大;锤轴转速越快,破碎机内部气体流动越快,火焰扩散效应越明显,完成爆炸的时间越短。     

锥顶钢储罐内部可燃气体爆炸冲击荷载的CFD模拟

钢储罐常用于液化天然气、石油等易燃易爆物的储存,一旦起火爆炸,短时间内将产生极大的爆炸冲击波,造成储罐严重破坏并带来灾难性后果。爆炸冲击荷载的合理确定是钢储罐爆炸破坏分析与安全设计的重要基础。利用计算流体动力学FLUENT软件,基于k-ε湍流模型和EDC燃烧模型,建立了能够模拟储罐内部爆炸流场变化情况的CFD模型,获得了特定位置处的超压时程,与TNT当量模型相比其模拟结果更接近罐内可燃气体爆炸的实际情况。进一步考察了储罐高径比、可燃气体浓度与种类以及初始压力等因素对爆炸冲击荷载的影响。研究表明:储罐高径比越大、罐内初始压力越大、可燃气体活性越高、越接近化学计量比浓度时,气体燃烧反应速度越快,爆炸冲击荷载越大。     

压电喷墨液滴撞击光滑壁面铺展行为的数值研究

目的 研究典型流体相关无量纲参数对墨滴在光滑承印物表面铺展行为的影响,确定各无量纲参数对铺展直径、铺展因子和稳定铺展时间的影响规律。方法 利用Ansys软件,建立墨滴撞击光滑壁面的数值计算模型,采用VOF模型追踪液滴形状,采用PISO算法计算压力速度耦合。引入韦伯数、雷诺数、奥内佐格数来分析墨滴撞击光滑承印物表面的铺展行为。结果 计算获得不同韦伯数、雷诺数、奥内佐格数下墨滴的最大铺展直径、最终平衡铺展直径、最大铺展因子和最终铺展时间。结论 韦伯数和雷诺数对墨滴最大铺展直径的影响较大,对最终平衡直径的影响较小。韦伯数或雷诺数越小,回缩阶段越短,越快达到平衡。韦伯数、雷诺数与最大铺展因子呈明显正相关。奥内佐格数对墨滴的最大铺展直径、最终平衡直径的影响都较小。奥内佐格数越小,回缩阶段越短,越快达到平衡,奥内佐格数与液滴最大铺展因子呈不明显的正相关性。     

内含气体对蜂窝纸板异面动态冲击性能的影响

目的以六边形蜂窝纸板为对象,研究内含气体对其异面冲击性能的影响。方法通过动态冲击实验分析内含气体对接触力、最大接触力、最大位移、最大应变和吸收能的影响,得出不同孔隙率时,蜂窝纸板的接触力-时间曲线,最大接触力、最大位移、最大应变、吸收能与冲击能曲线和吸收能-孔隙率曲线。结果在给定冲击能的情况下,最大接触力与吸收能随着孔隙率的增大而减小,最大位移及最大应变随着孔隙率的增大而增大。在孔隙率一定时,最大接触力、最大位移、最大应变和吸收能随冲击能线性增大。此外,冲击能越大,接触力达到峰值的时间越短,接触持续时间越长。结论在动态冲击实验中,内含气体使蜂窝纸板吸收冲击能的能力明显增强,并且当冲击能一定时,孔隙率越大,蜂窝纸板越容易被压变形,吸收能越少。     

低雾化气压对喷射成形雾化过程的影响

利用计算流体动力学(CFD)软件Fluent模拟分析低气体压力对雾化过程压力场、速度场和温度场的影响规律,并通过实验验证,为喷射成形雾化过程气体压力参数的选择和实验的可行性研究提供理论依据。结果表明:气体压力为3.0×10~5Pa时,导流管出口处压力达到极小值,为1.16×10~5Pa,雾化颗粒200～500μm,初晶Si颗粒3～7μm,雾化效果最佳。当气体压力在2.0×10~5～4.0×10~5Pa范围内时,气体压力越大,"驻点"的总压力和速度越小,气流交汇处总压力和速度越大,雾化颗粒冷却速度越快。     

卡腰对导爆管雷管延时精度的影响?

通过改变雷管的卡腰尺寸和卡腰位置来探究卡腰对雷管延时精度的具体影响。试验研究表明,卡腰工艺会影响延期体的燃烧速度和燃烧稳定性,对于相同的延期体结构,卡腰尺寸越大,燃烧速度越快,气体堵塞效应越小,燃烧越稳定,雷管延时精度越高;当其他所有条件一致,雷管的卡腰位置由延期体上端移到延期体底端时,延期体的燃速变慢,受气体压力影响更小,燃烧更稳定,雷管延时精度更高;此外,当卡腰尺寸或卡腰位置变化时,药芯直径的大小会影响雷管延时精度的改变幅度。     

低压环境下喷雾特征实验研究北大核心CSCD

对蒸馏水分别通过压力雾化喷嘴和直流喷嘴喷射到低压环境的喷雾过程进行了实验研究,分析了环境压力、工质温度、工质流量对压力雾化喷嘴喷雾锥角和直流喷嘴喷雾瞬态特征的影响。实验结果显示,当采用压力雾化喷嘴时,环境压力越低,工质初始温度越高,喷雾锥角越大;工质流量越大,工质冲转旋转叶片速度越快,喷雾锥角也越大。当采用直流喷嘴时,环境压力越低,工质温度越高,工质流量越大,液柱出现破碎所用的时间越短。直流喷嘴的喷雾现象表现为随时间生长的过程,喷雾形态经历了液柱—液柱破碎—液柱完全雾化的过程。工质温度、环境压力直接影响工质的过热度,来影响闪蒸的剧烈程度,从而改变喷雾形态。     

加速老化作用下发射药的内弹道性能研究

为研究发射药内弹道性能随着储存时间增长的变化,通过高温加速老化试验的方法模拟得到不同储存时间的发射药。利用密闭爆发器装置对不同老化时间下的11/7发射药、7/14发射药的内弹道参数进行测试,得到发射药燃烧过程中压强随时间以及燃速随压强的变化过程。试验结果表明随着老化时间的增长,发射药的最大膛压越高;发射药老化时间越长,在相同的压强下发射药燃速越大。但是不同老化时间发射药的最大膛压值及燃烧值相差幅度不大。     

低压环境下喷雾特征实验研究

对蒸馏水分别通过压力雾化喷嘴和直流喷嘴喷射到低压环境的喷雾过程进行了实验研究,分析了环境压力、工质温度、工质流量对压力雾化喷嘴喷雾锥角和直流喷嘴喷雾瞬态特征的影响。实验结果显示,当采用压力雾化喷嘴时,环境压力越低,工质初始温度越高,喷雾锥角越大;工质流量越大,工质冲转旋转叶片速度越快,喷雾锥角也越大。当采用直流喷嘴时,环境压力越低,工质温度越高,工质流量越大,液柱出现破碎所用的时间越短。直流喷嘴的喷雾现象表现为随时间生长的过程,喷雾形态经历了液柱—液柱破碎—液柱完全雾化的过程。工质温度、环境压力直接影响工质的过热度,来影响闪蒸的剧烈程度,从而改变喷雾形态。     

球形密闭容器内氢气浓度对混合 气体燃爆特性的影响

为了研究不同体积分数的氢气 空气混合气体的燃爆压力及压力上升速率,采用20 L球形容器进行实验研究,并利用Fluent软件基于Navier-Stokes方程组以及k-ε湍流模型进行数值模拟研究。通过数值模拟研究氢气燃爆过程中的压力变化、温度分布及火焰传播过程,得到的模拟结果和实验结果基本吻合。结果表明,随着氢气体积分数的增加,最大燃爆压力呈现先增大后减小的趋势,在氢气体积分数为30%时达到最大,为0.761 5 MPa;升压速率最快,为0.299 2 MPa。数值模拟获得了燃爆过程不同时刻的可燃气体组分质量浓度分布、压力场、温度场和气流速度矢量,为实际应用中防爆、抑爆提供了理论依据。     

冲压式空投气囊着陆缓冲性能仿真研究

目的 以冲压式空投气囊为研究对象, 对气囊的着陆缓冲过程进行有限元仿真, 以研究其缓冲性能。方法 使用SolidWorks软件建立了气囊和装备的几何模型, 导入到有限元分析软件Ansys/LS-DYNA中划分网格, 加载并进行求解, 并用后处理软件Ls-prepost对仿真结果进行分析, 得出了气囊的体积和压力变化曲线, 以及空投装备的位移、 速度和加速度的变化曲线。结果 气囊在着陆缓冲过程中的最大压力为0.198 MPa, 空投装备的着陆冲击加速度峰值为175 m/s（ 2 17.9g）。结论 空投装备的最大冲击过载是17.9g, 装备最大过载Amax＜允许过载20g, 气囊满足性能要求。气囊内压力峰值对于气囊的设计有重要影响, 以气囊峰值压力0.198 MPa为参考标准, 在气囊材料选取和气囊加工方面要确保气囊能承受相当的峰值压力, 以避免缓冲时气囊发生爆裂。     

Exergy analysis of gas turbine trigeneration system for combined production of power heat and refrigeration

A conceptual trigeneration system is proposed based on the conventional gas turbine cycle for the high temperature heat addition while adopting the heat recovery steam generator for process heat and vapor absorption refrigeration for the cold production. Combined first and second law approach is applied and computational analysis is performed to investigate the effects of overall pressure ratio, turbine inlet temperature, pressure drop in combustor and heat recovery steam generator, and evaporator temperature on the exergy destruction in each component, first law efficiency, electrical to thermal energy ratio, and second law efficiency of the system. Thermodynamic analysis indicates that exergy destruction in combustion chamber and HRSG is significantly affected by the pressure ratio and turbine inlet temperature, and not at all affected by pressure drop and evaporator temperature. The process heat pressure and evaporator temperature causes significant exergy destruction in various components of vapor absorption refrigeration cycle and HRSG. It also indicates that maximum exergy is destroyed during the combustion and steam generation process; which represents over 80% of the total exergy destruction in the overall system. The first law efficiency, electrical to thermal energy ratio and second law efficiency of the trigeneration, cogeneration, and gas turbine cycle significantly varies with the change in overall pressure ratio and turbine inlet temperature, but the change in pressure drop, process heat pressure, and evaporator temperature shows small variations in these parameters. Decision makers should find the methodology contained in this paper useful in the comparison and selection of advanced heat recovery systems.     

考虑织布弹性的软着陆气囊缓冲特性研究

对缓冲气囊模型进行合理简化,从能量守恒和热力学基本方程出发,计入气囊织布弹性势能的影响,建立了缓冲气囊的物理解析分析模型,同时采用LS-DYNA对其有效性进行了验证。并基于该模型,进行了水平圆柱式气囊缓冲特性的研究。研究结果表明对于带固定排气口的水平圆柱式气囊,忽略织布弹性,得到的最大冲击过载值要比弹性织布气囊低,若织布的弹性模量小于0.2 GPa时,织布弹性对缓冲性能的影响更加突出。初始充气压力以及排气口面积对此类气囊缓冲特性同样有显著的影响。增加初始充气压力可以降低气囊缓冲过程中的最大冲击过载,但是有效载荷触地速度有所提高。排气口面积过小,释能不充分,气囊将发生反弹,排气口面积过大,能量转化不够,有效载荷触地速度较高。     

汽车安全气囊爆炸威力的确定方法

安全气囊是一种汽车被动安全性保护系统,其中充填的化学物质能在车辆撞击事故中瞬间引爆并释放大量气体。安全气囊在制造、集中运输、集中存储、使用过程中经常发生意外爆炸事故,造成人员伤亡和设施破坏。为了准确计算汽车安全气囊的爆炸威力,基于典型气囊气体发生器的化学组成和爆热能量相似理论,提出了汽车安全气囊爆炸等效TNT当量的一种理论确定方法。结合安全气囊的三种爆炸反应方程式,确定了三种小型汽车典型安全气囊的等效TNT当量分别为32.6 g,37.3 g和31.6 g,平均TNT当量为33.8 g。基于计算结果,建立了等效的安全气囊爆炸有限元模型,通过将有限元计算结果与已有安全气囊爆炸试验结果进行对比分析,验证了该计算方法的可靠性和计算结果的准确性。     

燃气发生器条件下穿刺C/C复合材料喷管的烧蚀性能研究

研究了穿刺C/C复合材料喷管在酒精/氧气燃气发生器模拟的液体火箭发动机富氧燃气环境中的烧蚀性能, 分析了穿刺C/C复合材料的烧蚀机理及燃气参数对烧蚀性能的影响. 结果表明, 喷管喉部线烧蚀率为(0.055±0.029)mm/s, 质量烧蚀率为0.186kg/(m²·s). 喷管收敛段下游到喉部区域烧蚀最严重, 收敛段上游其次, 扩散段烧蚀最弱. 烧蚀过程是热化学烧蚀和气流冲刷综合作用的结果, 燃气温度和氧化性组分H₂O和CO₂含量决定穿刺C/C复合材料热化学烧蚀率, 压强和流速影响穿刺C/C复合材料的机械剥蚀.     

Thermodynamic analysis of natural gas reciprocating compressors based on real and ideal gas models

The accurate modelling and investigating effects of various parameters of the reciprocating compressors are important subjects. In this work, based on first law of thermodynamics, conversation of mass and real and ideal gas assumptions, a theoretical analysis has been constructed to simulate natural gas reciprocating compressors. For computing the thermodynamic properties of natural gas based on real gas model, the AGA8 equation of state has been used. Numerical results validated with previous measured values and showed a good agreement. The effects of important parameters such as: angular speed, clearance and pressure ratio have been studied on the performance of the compressors. The results reveal the in-control volume temperature for ideal gas is more than real gas model but the mass flow rate and work for real gas is higher than ideal gas model. On the other hand, the indicated work that required for compression is greater for ideal gas model.     

某型气囊充气展开过程研究

目的为了研究气囊充气展开过程体积和压力的变化特性,优化气囊设计方法及理论。方法文中采用3种方法,分别从理论分析、实验研究和数值模拟的角度出发,得到气囊充气展开过程气囊体积和囊内压力随时间的变化曲线,并将3种方法得到的结果进行对比。结果实验结果与数值模拟所得气囊平衡压力最大误差不到8%,气囊体积的相对误差为7%。理论分析、数值模拟与实验结果较一致,说明了该方法的有效性和正确性;气囊充气体积可分为快速展开、体积缓慢增长和状态稳定3个过程。囊内压力同样可分为初始阶段、突升阶段和平衡阶段。结论文中提出的方法对一般气囊均具有普适性,具备一定的工程价值。     

超音速火焰喷枪气体温度场和压力场的数值模拟

超音速火焰喷涂喷枪内的气体状态(温度、压力等)直接影响喷涂粒子的加热、加速效果,从而决定涂层质量。为获取喷枪内温度场、压力场及气体质量分数分布,采用finite-rate化学模型和Realizable k-ε湍流模型进行流体动力学计算。模拟结果显示:O2和C3H8分布直接影响喷枪内燃烧区的位置,从而影响化学能-动能的转变;燃烧室主燃区的位置、大小与温度梯度、燃烧气体成分梯度密切相关;超音速火焰喷涂喷枪内气体压力呈阶梯状分布,所产生的动态压差迫使燃气沿压力梯度传播;燃烧室内高压气体经拉瓦尔管转换,使压降转变为动能。