供气调节阀内部流场瞬态数值模拟研究

文章利用自编UDF程序对供气调节阀变压差工况进行瞬态数值模拟,得到流量随进出口压差的减小而减小;在压差较小时,流量的变化对压差的变化更敏感。利用UDF程序与动网格技术,控制阀芯的运动,对阀门的开启与关闭过程进行数值模拟分析,得到阀门内流量的变化受到阀芯形状的影响;在开度较小时,阀门内流量的变化对阀芯的运动更加敏感。     

矩形收敛流道内聚合物熔体三维等温幂律流动的数值模拟

本文利用罚有限无法 ,采用幂律本构模型 ,对聚合物熔体在矩形收敛口模内的三维等温流动进行了数值模拟。对于幂律模型 ,即使流量非常大 ,经过有限次迭代 ,计算都能够收敛 ,并得到合理的结果。流量越大 ,则主流动方向的流速从流道入口至出口加速上升的趋势越明显。在流道中心呈现拉伸流动 ,而壁面附近则为剪切流动。流道的中心部位存在比拉伸应力更大的第一法向应力差。在同一横截面上压力并不相同 ,因此以往关于在同一横截面上的压力恒定的假设是不恰当的。采用罚有限元法 ,速度场很小的误差就可能导致压力求解较大的误差 ,而且在流道壁面附近这种误差表现得特别显著 ,因此用罚有限元方法求解压力场有较大的局限性。     

基于MATLAB本煤层瓦斯抽采瓦斯流动的数值模拟

瓦斯是一把双刃剑,如果瓦斯利用的好,就是一种清洁型高热值能源,有很高的利用价值。如果治理不好就成为煤矿安全生产最大的阻碍,同时瓦斯也威胁着井下作业人员的生命安全。运用数值模拟来研究本煤层瓦斯流动性、瓦斯压力的规律,数值模拟结果和现场的具体情况相符合,说明数值计算在瓦斯方面有较大的价值。     

喷气涡流纺喷嘴内气流流动的二维数值模拟

 为探讨喷嘴内部气流流动特征对纤维加捻成纱的作用,建立计算流体动力学(CFD)模型,对喷气涡流纺喷嘴中的气流流动进行二维数值模拟,并根据计算结果分析喷嘴内高速气流的速度场和压力场分布。模拟结果表明:气流的最大速度可达超音速,由于切向速度所产生的离心力和加捻作用,纤维的尾端从纤维束中分离出来,并旋转加捻到纤维束上,形成具有真捻的纱线;喷嘴入口区域的压力小于外界气压,这有利于由前罗拉钳口处输出的纤维束吸入喷嘴。研究还表明CFD技术是研究喷气涡流纺喷嘴内气流流动的重要手段。     

基于CFD的中浓纸浆悬浮液在变径管内流动的数值模拟

中浓纸浆悬浮液(浆浓大于10%时)的纤维网络具有明显的强度,表观粘度值较高,其在管道内低速流动时,流场分为2个区域,文中根据CFD(计算流体动力学)的数值模拟研究了中浓纸浆在变径管内的塞流流动,模拟结果和实验结果同时表明,对于中浓纸浆,当在变径管道内流动时的初始流速较小时,整个流场分为近壁面的环形区域和除环形区外的主流区域;如果流速太低,极可能造成管道内近壁区的浆料滞流,而管道中心处的纸浆流动呈"沟流"现象.     

应用STAR-CCM+的旋流喷嘴内部三维流场数值模拟与分析

在环锭细纱机上安装旋流喷嘴,能较好地减少细纱毛羽。应用软件STAR-CCM+对旋流喷嘴内部流场进行数值模拟,表征了喷嘴纱道流场的分布情况,解析喷嘴纱道中径向、切向、轴向三向速度分布规律。当喷嘴气道与纱道相交方向和相切点不同时,结合气流对纤维的作用,分析旋流喷嘴纱道中的气流分布规律。从模拟结果得出：旋流喷嘴纱道与气道相切点沿X轴负方向长度为14mm,且喷嘴气道与纱道相交方向向上时,所形成的气流可以减少占大多数的顺向毛羽。     

水泥砂浆包装机中混合料在料仓内自由流动的数值模拟

为认知水泥砂浆混合物料靠重力自由流出的流动状态,对包装机出口处料仓内的水泥砂浆混合物的三维定常流场进行了数值模拟。考虑到物料在料仓内流动时是密实状态,因此简化为流体模型进行分析,同时综合考虑了混合物料所受重力和内摩擦力对流动性能的影响。模拟结果直观显示了料仓内的速度和流线等特征,研究结果对研究背压式水泥砂浆包装机的设计与改进提供了一定的理论指导。     

熔喷非织造衣架型模头中聚合物流动数值模拟

熔喷非织造设备中聚合物熔体分配流道主要采用衣架型模头,衣架型模头的设计对于熔体分配的均匀性乃至最终产品的均匀性至关重要。采用二维有限元方法对熔喷非织造衣架型模头中聚合物的流动进行了数值模拟,研究了衣架型模头的几何参数和流体特性对速度场的影响。结果表明:随着歧管倾斜角度和成型面高度的增大,模头出口处流率分布的均匀性逐渐提高;模头出口处流率分布还受流体幂律指数的影响,即针对某一幂律指数设计的衣架型模头,无论幂律指数增大还是减小,模头出口处流率分布的均匀性都将趋于恶化。     

空气冷却器开缝翅片传热与流动特性的数值模拟研究

文章采用CFD软件FLUENT对空压机中间冷却器用开缝翅片和平直翅片的流动和传热进行了三维数值模拟。通过建立管翅结构的局部模型,利用标准κ-ε湍流方程,研究了温度、速度等在翅片附近的分布,并对比了平直翅片和开缝翅片的模拟结果。结果显示:开缝翅片对空气流动有较大扰动作用,在开缝结构附近出现了大量涡流,强化了空气和冷却水之间的传热过程。在同样条件下,开缝翅片空气侧换热系数比平直翅片大8%,而开缝翅片的压力降比平直翅片也相应增大。     

X型开缝翅片传热与流动性能的数值模拟

对X型开缝翅片的流动与传热性能进行数值模拟,并把计算结果与平片和开缝翅片的计算结果进行比较.结果表明:从3种开缝翅片的JF因子看,X型开缝翅片的最大,说明其性能最优.2种X型开缝翅片管的尾迹区较小,因此该种结构能有效减小尾迹区对换热的影响.     

基于Fluent-EDEM耦合的茶叶红外杀青机

针对目前茶叶杀青机存在杀青不均匀、热能利用率低等缺陷,提出了一种以红外辐射为热源的滚筒式杀青机,将红外热源置于滚筒中心,采用Fluent-EDEM耦合杀青过程中的离散场、流场和温度场,并进行耦合分析,在流体软件Fluent中设置湍流模型和辐射模型,在离散元软件EDEM中建立茶叶与茶叶及茶叶与滚筒的接触模型,耦合求解计算得到杀青机滚筒内流场温度分布和杀青叶升温曲线,实现对茶叶杀青过程中流场的数值模拟,并与同型号的电加热滚筒内流场模拟结果进行比较。模拟结果表明,电加热结构的温度流场在滚筒内均匀分布,热能利用率低;而红外杀青机滚筒内流场温度分布主要集中在滚筒右部及底部,能将大部分热能直接辐射到杀青叶上,热能利用率高,该杀青装置能使杀青叶在短时间内快速升温,从而快速钝化酶的活性,提高茶叶品质。红外杀青机滚筒内的温度实测值与模拟值的相对误差约为0.99％,说明模拟过程中参数设置是合理的。     

涡流纺纱中纺纱腔内气流结构数值模拟

 利用Fluent软件对涡流纺纱中流场进行了三维动力学模型仿真,研究了进气喷嘴、纺纱腔与空心锭子之间间隙、出口负压强度等参数对纺纱腔内气流结构的影响,并讨论其对纱线特性的影响。研究结果显示：在流量相同情况下,纺纱腔内涡流强度和均匀性与进气喷嘴方向及数量、纺纱腔与空心锭子间隙等相关。进气喷嘴轴线方向越接近纺纱腔横截面方向、纺纱腔与空心锭子间隙越小,涡流强度越大,而进气喷嘴数量越多,涡流形态越均匀稳定;间隙出口负压强度决定纺纱腔内轴向气流速度,该参数由纱线种类及其特性决定。     

低脉冲浆泵叶轮的三维造型及其内部的湍流数值模拟研究

用Pro／E软件对低脉冲浆泵叶轮的三维设计方法进行了研究，将AutoCAD下低脉；中浆泵叶轮二维木模图中的点参数转化为Pro／E下的．points文件格式，自动生成曲线，将曲线拟合成曲面后建立叶片与叶轮实体。然后将低脉冲浆泵叶轮的三维流道实体以STEP格式输出并导入商用CFD软件FLUENT的前处理软件GAMBIT中生成网格，选用两相湍流模型和SIMPLEC算法对纸浆在低脉冲浆泵叶轮流道内湍流场进行了数值模拟。     

Experimental investigation and numerical simulation of three-point bending fatigue of 3D orthogonal woven composite

This paper reports the three-point bending fatigue behavior of three-dimensional (3D) orthogonal woven composite (3DOWC) in experimental and finite element analysis (FEA) approach. In experimental, the S–N curve was obtained to illustrate the relationship between applied stress levels and number of cycles to failure. The stiffness variation was recorded to present the degradation of mechanical properties of the 3DOWC during the process of fatigue loading. Furthermore, the fatigue damage morphologies of the tested 3DOWC coupons were given to indicate the damage modes of different parts (resin, yarns, and their interface) of the composite under the range of stress levels. In FEA approach, a user-defined material subroutine UMAT which characterizes the stiffness matrix and fatigue damage evolution of the 3DOWC was developed and incorporated with a finite element code ABAQUS/Standard to calculate the maximum deflection of the 3DOWC during each loading cycle. The bending deformation at different loading cycles was also calculated. From the comparisons between FEA and experimental approaches, it is indicated that the proposed model is reasonable for calculating the fatigue bending deformation.     

凝聚槽类型对转杯内气流场影响的数值模拟

为探究G、T、U、S型凝聚槽对36 mm直径转杯内气流场的影响,在软件Fluent中对三维流场进行数值计算分析。结果表明:在相同工艺条件下,凝聚槽在1周(0°~360°)范围内,4种槽型的速度大小为G型T型U型S型,在0°与360°位置处静压大小为G型S型U型T型,其余各角度位置处静压大小为S型U型T型G型。各槽型内气流静压和速度趋势基本一致,以T型槽为例,输棉通道内的静压位于-32 886.15~18 224.56 Pa之间,转杯内的静压大部分处于-13 719.63~-7 330.80 Pa之间;输棉通道内的气流随着管道直径的减小而加速运动,在出口处达到最大值261.81 m/s。     

3D numerical simulation of asparagus sterilization in a still can using computational fluid dynamics

The heating and cooling cycles during thermal processing of asparaguses in a still can using Computational Fluid Dynamics (CFD) is the subject of this paper. The CFD code “Fluent®” was used to predict the temperature distribution and the velocity profile in the can. Experiments were run using a metal can containing 1 and 8 asparaguses filled with 4% NaCl brine and immersed in boiling water. Results obtained by CFD for temperature profiles were in good agreement with experimentally determined values. After validation of the model, further simulations were carried out for cans containing 0, 1, 8 and 19 asparaguses and for glass jars containing 19 asparaguses. It was shown that the brine flow depends on the number and spacing of the asparaguses in the can. By increasing the number of asparaguses in the can, the brine velocity increased being higher at the beginning of the heating and cooling phases. The slowest heating zone and the slowest cooling zone are located at a height of about 13.5% of the can height from the bottom and about 13.5% of the can height from the top, respectively, and they are not affected by the number of asparaguses. The final temperature during the heating phase was slightly affected by the number of asparaguses, while the heating rate was affected by the type of the container. Brine velocity did not affect the temperature inside the asparaguses indicating that the main resistance to heat transfer lies inside the asparaguses. The results clearly show that heating of the asparaguses is not uniform but the top of the asparaguses receives higher heat treatment than the bottom since the top of the can is heated faster and is cooled at a slower rate. These results could contribute to the optimization of thermal processing of asparaguses in order to minimize quality losses, such as texture, flavor and nutritional value, while keeping the product safe.     

培养箱内部热流场的数值模拟及开关门过程的影响

基于CFD软件Fluent,对某种新型二氧化碳培养箱及其工艺参数,建立气体流动、传热的数学模型。对其内部的流动、传热进行非稳态数值模拟,并对开关门过程的影响进行分析。结果表明:培养箱打开外门5s内,外界空气对箱内温度影响不大;打开玻璃门25s内,外界空气对箱内温度影响区域顺序分别为从门框附近到箱体内部,从箱内下部到上部,从开门位置的左壁面到已开启的外门一侧的右壁面附近区域;关闭外门后,箱内靠近背壁面以及右壁面附近区域温度的恢复效果较好,靠近门附近区域的温度较难恢复。     

油辣椒制品流场数值分析

为研究油辣椒制品的均匀灌装技术,以油辣椒制品的均匀搅拌为研究内容,以油辣椒固液二相流混合物为对象,分析平直桨叶倾角分别为0°、30°、45°、60°时的搅拌效果。以Fluent软件为计算平台,对运算结果进行分析得到,桨叶倾角30°时搅拌效果较理想,但底部仍存在局部搅拌死角。减小桨叶与搅拌槽底部距离后重建模型,结果表明,混合物流动情况进一步改善,固相在混合物中分布均匀,与预期效果相符。可将此方法作为油辣椒制品自动化灌装技术的研究数值计算方法。     

多孔辊筒紧密纺三维流场的数值模拟

通过建立流体动力学模型,对多孔辊筒紧密纺纱系统集聚区流场进行模拟,分析槽宽、内胆负压、导流块对集聚区流场运动的影响。研究表明：多孔辊筒紧密纺纱系统是利用负压效应来产生集聚气流;内胆空气负压小时,抽气管出口速度大;吸风斜槽不同宽度和不同负压对气流集聚产生不同的集聚效果;紧密纺纱装置有导流块比无导流块的集聚效果好。经对比,数值模拟和实验结果得到了比较一致的结论,为气流聚集型纺纱装置的应用提供了可靠的理论依据。