混凝土搅拌运输车搅拌罐内部流场的CFD分析

搅拌叶片是搅拌设备的主要部件,叶片周围的流动是相当复杂的三维、非定常、不可压缩粘性流动,搅拌罐内流体的流动状态直接影响搅拌叶片的性能.为了进一步获取搅拌罐内部三维流场的其它参数,为搅拌叶片的设计提供理论依据,以有限元法为依据,对搅拌罐内部流场的速度、压力进行CFD分析,初步得出了搅拌罐内部流场主要特征和分布规律.     

搅拌针形状影响搅拌摩擦焊过程金属塑性流动规律的数值模拟

考虑材料参数随温度的变化关系以及搅拌工具的实际结构,利用Fluent流体力学软件建立了搅拌摩擦焊的有限体积模型,对搅拌针的形状影响材料塑性流动行为的规律进行了研究.结果表明,材料的流动速度随着到焊件表面以及到搅拌针旋转轴的距离增加而减小;当减小搅拌针的锥角以及减小搅拌针的螺纹槽宽度时,焊件内部材料的流动速度得到提高.当搅拌工具在焊接过程中顺时针旋转时,对于左螺旋搅拌针,搅拌针附近的材料向下流动,而热力影响区材料的流动方向向上,此规律与右螺旋搅拌针时相反.     

搅拌摩擦焊接过程流体数值模拟概述

为了对搅拌摩擦焊接机理有进一步的理解，需要对FSW过程中塑性材料的流体流动进行深入研究。搅拌摩擦焊接过程的数值模拟是研究FSW过程中塑性材料流体流动的一种重要手段。介绍了FSW过程数值模拟的一些研究进展，对资料中建立的模型和模拟结果进行了简要的描述。     

搅拌针形状对搅拌摩擦焊焊缝截面形貌的影响

采用镶嵌异种材料作为标识材料的方法,用不同搅拌针形状的搅拌头,进行了搅拌摩擦焊试验.结果表明,搅拌针形状影响焊缝塑化金属流动的行为,导致焊缝截面形貌发生变化.搅拌针表面的反螺纹使搅拌针周围塑化金属向下流动,迫使搅拌针端部周边金属向上运动,焊核中心处于焊缝横截面下部;正螺纹使搅拌针周围塑化金属向上流动,迫使轴肩下方及周边金属向下运动,焊核中心处于焊缝横截面上部.改变搅拌针形状及长度,可以改变搅拌针下方及附近区域塑化金属的流动形态,从而改变焊缝底部的成形及包铝层进入焊缝的深度.     

回填式搅拌摩擦点焊过程的材料流动规律模拟

利用流体力学软件ANSYS FLUENT模拟了回填式搅拌摩擦点焊过程的材料流动行为,着重分析了搅拌头旋转速度与回填速度对材料流动的影响规律并加以试验验证.模拟结果表明,材料的流动速度随着到套筒内外壁距离的增加而减小,流动速度最大值出现在套筒端面的外壁处.在套筒内部,流动速度最小的材料位于焊点的中心处,此处的材料流动状态可通过增加旋转速度进行改善;从扩大焊点有效面积的角度来讲,增加搅拌头的旋转速度优于增加回填速度.上述规律得到了试验验证.     

搅拌头形状对铝合金搅拌摩擦点焊流场的影响

采用商用CFD软件包中的FLUENT软件对2A14铝合金搅拌摩擦点焊过程中材料的流动情况进行了三维数值摸拟.为分析搅拌头轴肩底面轮廓对材料流动的影响,分别建立了平面轴肩和凹面轴肩.当采用凹面轴肩时,材料流动状况更明显.为分析搅拌针的形状对点焊稳态过程流场的影响,建立了圆柱形、三角形和方形三种不同形状的搅拌针模型.与圆柱形搅拌针相比,三角形和方形搅拌针引起的材料流动的范围更大.本文在计算过程中,没有考虑热耗散.     

搅拌摩擦焊接三维流动模型

建立了搅拌摩擦焊焊接过程中塑性软化层的流动行为物理模型,该模型根据不同部位的流动特点将软化层的流动分成三部分,轴肩端面附近的软化层流动、搅拌针上部的软化层流动和搅拌针端部附近的软化层流动行为。轴肩端面附近的软化材料首先流入搅拌针行进过程中于搅拌针后部形成的空腔内,剩余软化材料围绕着轴肩侧面缓缓地由前进侧流动到搅拌针的后部,并于轴肩后部侧表面上形成了焊缝表面弧形纹的弧峰;搅拌针上部附近的软化层以剪切的方式从搅拌针前部流动到搅拌针后部;搅拌针端部附近的软化层以挤压的方式从搅拌针的前部流动到搅拌针的后部。     

搅拌摩擦焊接头形成过程的二维观察与分析

用紫铜作标示材料，进行了LF6铝合金的搅拌摩擦焊试验，焊后在与焊缝表面平行的截面上，观察了标示材料在焊缝中流动的痕迹。结果表明，搅拌摩擦焊过程中，焊缝材料在水平面的流动与焊缝中心是不对称的，在焊缝的前进边，材料既向搅拌头前方流动也向搅拌头后方流动；在焊缝的返回边，材料只是向搅拌头后方流动，且有部分材料进入前进边。根据试验观察结果，建立了焊缝金属在水平面上的二维挤压模型，并用运动分解、合成的方法研究了探针周围热塑性材料的流动趋势，模拟了标示材料在焊接过程中的流动状态，模型能较好地解释试验所观察到的现象。     

加压浸出搅拌釜内气液传热传质过程数值模拟

为了探究加压浸出搅拌釜内流场及温度分布规律,本文基于Fluent软件,采用SST k-ω湍流模型、欧拉-欧拉多相流模型以及多重参考系方法,在不考虑化学反应的前提下,耦合气液流动、传质和传热,构建加压浸出搅拌釜内流体流动及传热传质的数学模型,并分析了釜内气液流场、温度场的分布特征。结果表明：流体会在釜内形成两个主要循环区,桨叶后方出现“气穴”现象;靠近球形釜壁处流体存在明显的分层现象和局部高温区;釜壁处挡板对搅拌流场及温度场分布的影响较大,靠近挡板的位置流场分布更加紊乱,温度更均匀。     

搅拌摩擦搭接焊用搅拌头形貌优化研究进展

搅拌摩擦焊是一种新型固相连接技术,它的出现为铝合金等轻质合金的连接提供了新的有效途径。文中综述了关于搅拌摩擦搭接焊接头的基本特征、材料流动机理、搅拌头形貌优化等方面研究成果,并在此基础上对搅拌摩擦搭接焊中搅拌头的优化进行了展望。     

RH真空精炼循环流动特性的水模型研究

以某RH精炼装置为原型,基于相似原理建立了1:7的水模型,对RH精炼过程钢液循环流动行为进行研究.考察了提升气体流量、浸渍管插入深度对RH内循环流量和混匀时间的影响规律,分析了循环流量和混匀时间的关系.     

610管道检测机器人速度控制装置研究

针对目前常规管道检测机器人在大流速天然气管道内由于运行速度过快而导致无法应用的问题,提出利用速度控制装置对管道机器人进行主动调速。设计 610管道机器人速度控制装置,并对其开展了静态试验、动态试验和工业试验研究。静态试验压力可到10 MPa,有效检验了速度控制装置泄流阀在高压运转情况下的密封性及动作准确性。动态试验结果表明： 610速度控制装置泄流阀开启量在1/2区间对速度控制装置产生的压差影响最为明显,当泄流阀开启量超过 2/3 区间对速度控制装置产生的压差影响很小。工业试验针对带固定泄流孔的管道机器人启动力问题,测试了泄流阀开启固定泄流面积时的启动力,建立了泄流状态下机器人启动压差方程,并测试了速度控制装置的实际降速能力,为大口径、大流速工况下管道检测机器人的调速技术提供了理论和试验基础。     

Design and optimisation of a multi-powder feed system for the HVOF deposition process

Currently no specific method exists for the deposition of High Velocity Oxy-Fuel (HVOF) thermal spray functionally graded coatings. This paper investigates the design and optimisation of a multi-powder HVOF thermal spray device in order to deposit aluminium/tool-steel functionally graded coatings. A multi-powder feed device concept was developed. The concept was based on a stand alone two powder chamber device which integrates with common hopper systems to allow the mixing of two powders during thermal spray deposition. This concept was verified by simulation the design of this device for multi-powder flow using Finite Element Analysis (FEA) to arrive at the optimum dual feed design. The FEA model predicted the mixing and flow of two powders of various ratios' of mass flow rate and velocity based on an optimum designed shape and pressure ratios' of nitrogen gas in the chamber to pick-up shaft of 2.25:1. This yielded the best results in terms of carrying the powders from the mixing zone into the nitrogen gas flow path, inside the pick-up shaft and on towards the HVOF gun. Post finite element analysis the device was manufactured for the utilisation within the HVOF process. Optimisation tests of the device included; powder flow bench tests and HVOF thermal spraying of graded deposits. The results revealed a calibration graph for the two powders in question and the compositional variation across the deposit during functionally graded deposition. The composition of the graded deposits were close to that anticipated hence this showed the suitability of the newly designed multi-powder deposition system in mixing two powders for the purpose of producing HVOF graded coatings.     

Mathematical Modeling and Experimental Validation of the Warm Spray (Two-Stage HVOF) Process

The warm spray (WS) gun was developed to make an oxidation-free coating of temperature-sensitive material, such as titanium and copper, on a substrate. The gun has a combustion chamber followed by a mixing chamber, in which the combustion gas is mixed with the nitrogen gas at room temperature. The temperature of the mixed gas can be controlled in the range of about 1000-2500 K by adjusting the mass flow rate of nitrogen gas. The gas in the mixing chamber is accelerated to supersonic speed through a converging-diverging nozzle followed by a straight barrel. This paper shows how to construct the mathematical model of the gas flow and particle velocity/temperature of the WS process. The model consists of four parts: (a) thermodynamic and gas-dynamic calculations of combustion and mixing chambers, (b) quasi-one-dimensional calculation of the internal gas flow of the gun, (c) semiempirical calculation of the jet flow from the gun exit, and (d) calculation of particle velocity and temperature traveling in the gas flow. The validity of the mathematical model is confirmed by the experimental results of the aluminum particle sprayed by the WS gun.     

基于AMESim的泵车水泵液压系统流量匹配装置设计与研究

清洗水泵是泵车上必不可少的装备,水泵实际须配的功率很低(约3 k W),而泵车发动机功率很大(287 k W),现所有泵车水泵的液压系统,均采用定量泵-定量马达系统,在发动机高速运转、定量齿轮泵系统流量很大时,水泵将泵出高压水,而发动机怠速、系统流量低时,系统基本没法正常泵水工作。针对此问题,提出了一种定量泵-定量马达系统流量匹配的设计方法,该方法能保证水泵系统在泵车发动机从怠速到全速各工况下,均能正常工作、泵出高压水,并且利用AMESim软件,建立流量匹配装置的仿真模型,对流量匹配装置工作的动态特性进行仿真分析。仿真结果表明,该系统的动态工作性能完全满足设计的要求。     

新型数字式液压油缸行程检测器

介绍了一种新型的、适用于复杂恶劣环境中的内插式活塞杆行程及工作位置检测器的结构、特点与工作原理。     

背压正流式恒间隙法电解加工实验研究

以一种可实现恒定加工间隙的方法为对象,设计了电解液背压式正向流动的方式,以提高加工过程的稳定性。采用有限元方法开展了流场仿真研究,优化了出液口结构。分析表明:与开放式正向流动相比,背压式正向流动加工间隙内的流场更均匀稳定。为了验证流场设计的合理性,开展了恒间隙法脉冲电解加工对比实验。结果显示:与开放式正向流动相比,背压式正向流动加工过程的电流波动量从23%下降到4%,加工表面粗糙度值从Ra1.237μm下降到Ra0.608μm。实验结果证明采用背压式正向流动有助于提高恒间隙法电解加工的稳定性和表面质量,为电流效率曲线的精确测定提供了有效途径。     

在真空炉系统中液环-罗茨机组的运行程序

介绍了在真空炉设备中真空获得系统的组成,以及液环一罗茨机组的适用环境,并针对该机组的运行原理提出合理的运行程序,以使该系统设备得以安全可靠运行,并使该真空机组稳定运转,且最大程度延长机组的使用寿命。     

裙板式冷床上钢装置的改进

针对河北敬业集团公司第一棒材生产线裙板式冷床上钢装置存在裙板导板系统经常乱钢，裙板斜面、大侧面及销孔磨损严重，裙板长轴系统振动大的问题，通过降低加速辊辊面标高，使裙板向下的运动行程增加40mm，解决了因钢筋跳到槽外造成乱钢的问题；在裙板斜面和大侧面、导板斜面、单齿矫直板上开槽加装耐磨合金条，提高了其使用寿命；将裙板油缸的支座移位至离辊道梁下支架最近的位置后，减少了裙板长轴系统的振动。因此，减少了裙板系统的检修时间，提高了作业率。     

同轴式电液比例流量阀特性研究

介绍同轴式电液比例流量阀的结构特点、静动态模型及实验研究,理论分析与实验结果一致,为阀的优化设计提供了理论基础。采用流量反馈及前向通道的PID调节,有效地提高了阀的静动态特性。