三维空气吹扫喷嘴射流流场分析

以平整机吹扫系统中三维空气喷嘴为研究对象,确定了喷嘴的结构参数;基于流体力学的基本方程和RNG k-ε湍流模型,建立了吹扫射流的数学模型。从喷嘴内部以及喷射外流场的流动状态、喷嘴轴线上的速度和压强分布、靠近钢板处的气流分布情况三个方面,对吹扫流场进行了稳态分析;采用自由表面模型,对吹扫流场和吹扫效果进行了非稳态分析。研究表明:该类型的喷嘴外部流场成窄带形分布;气流冲击钢板后,在钢板上形成冲击区和漫流区;所选喷嘴在高度为150 mm时沿着钢板宽度方向形成的打击范围为0.06 m,并且经过0.06 s,冲击点处的水分已经被吹扫干净,但是沿着钢板长度方向还有部分水分残留。     

斜射流对壁面传热特性影响的仿真分析

冲击射流是一种传热效率极高的方式,采用数值分析方法模拟了单束射流不同倾角条件下的冲击冷却过程,定量讨论了射流流场对壁面传热特性的影响,发现射流流速与滞止区和壁面射流区的传热性能具有强相关性.为此设计了组合式射流冲击冷却模型,仿真验证发现,在多喷嘴协同作用下,组合式射流继承了单束直射流和斜射流的优点,在保证滞止区传热效率...     

超声波冲击对低合金高强钢焊后基材疲劳强度的影响

随为了研究超声波冲击技术对低合金高强钢焊接后基材疲劳强度的影响,自制14 mm厚Q355C板材作为焊接试件板材,焊接接头采用T型接头,取10件试板进行超声波冲击后进行疲劳试验测试,再取件未采用超声波冲击的试板直接进行疲劳测试作为对照。结果显示,焊态和冲击态的焊接试板失效形式均为焊趾处开裂;采用超声波冲击的试板疲劳寿命为85～110万次,比对照试板疲劳寿命50～70万次的循环次数提高了约60%;超声冲击处理态比原始焊态提高一个疲劳强度等级,由FAT80提高到FAT90。说明原始焊态和超声波冲击态T型接头的疲劳失效形式为焊趾处开裂,焊趾处的疲劳强度应低于母材的疲劳强度,焊缝焊趾为焊接结构的薄弱环节;经超声波冲击处理的Q355钢T型接头的疲劳强度在原始焊态的基础上有一定提升。超声冲击技术是一种高效的消除部件近表面缺陷、引进有益压应力的方法,其提高疲劳强度的原理结合了机械修磨和锤击的方式,设备轻巧方便,噪声和粉尘污染极小,基本无场地要求,且超声波冲击提高疲劳强度的程度相较于其他技术效果更加明显,是较理想的提高焊缝疲劳强度的方式。     

近距离淹没冲击射流动态流场特性

近距离下淹没冲击射流具有重要的应用前景,但有关其动态流场特性的研究尚不充分。利用粒子图像测速技术（Particle image velocimetry,PIV）对冲击距离为H/D=1时的动态流场特性进行测量,研究雷诺数Re和喷嘴端面轮廓（壁面约束）对间隙内旋涡生成的影响,并对试验数据进行涡量分析与本征正交分解方法（Proper orthogonal decomposition,POD）分析。结果表明,雷诺数Re对不同喷嘴端面轮廓（壁面约束）的旋涡生成和迁移影响规律不同。雷诺数对直角型喷嘴的双涡环模式流态影响较小,但对圆角型喷嘴卷吸流态影响较大,且随雷诺数的增大流场出现动态对称涡旋,该对称涡旋逐渐向间隙外迁移且呈现出明显的周期性变化特征。涡量分析得到时均场的涡量大小与分布情况,通过与POD分析中瞬态场的含能大尺度结构分布相结合,揭示间隙外涡旋能量的来源与变化规律。通过前4阶瞬态脉动速度场重构,可以从微观时间尺度进一步说明瞬态速度场的突变性与周期性。研究成果将有助于加深对冲击射流本质的理解。     

气枪喷嘴除尘除水效率的实验研究

利用图像处理的方法对小尺度气枪喷嘴冲击射流的除尘除水效率进行研究,实现了对喷嘴除尘除水效率的定量测量。利用该方法对影响气枪喷除尘除水效率的各种因素进行研究,并将实验结果与用热线风速仪测量的结果进行了比较,得到了关于喷嘴工作最佳工况的一些结论。这些结论可对了解喷嘴的除尘除水工作原理及对气枪喷嘴进一步改进和优化提供帮助。     

气枪喷嘴除尘除水效率的实验研究

利用图像处理的方法对小尺度气枪喷嘴冲击射流的除尘除水效率进行研究，实现了对喷嘴除尘除水效率的定量测量。利用该方法对影响气枪喷除尘除水效率的各种因素进行研究，并将实验结果与用热线风速仪测量的结果进行了比较，得到了关于喷嘴工作最佳工况的一些结论。这此结论可对了解喷嘴的除尘除水工作原理及对气枪喷嘴进一步改进和优化提供帮助。     

一种基于惯性冲击原理的亚微米粒子采样器研究

惯性冲击器是一种常用的粒子分离装置,广泛应用于气溶胶研究领域。为了收集环境空气中的微生物粒子,设计了一种基于惯性冲击原理的亚微米粒子采样器,其采样流量为3 L/min,理论切割粒径为0.45μm。利用流体力学分析软件Fluent对采样器内部流场和粒子运动轨迹进行了仿真,分析了关键参数对采样器收集效率的影响,并优化了设计参数。根据得到的优化参数制作了一个粒子采样器,实验表明,该采样器能够实现对环境空气中0.5μm以上的粒子高效率收集,满足实际检测要求。     

单喷嘴冲击式气动旋转驱动器的三维流场数值模拟

文中建立了单喷嘴冲击式气动旋转驱动器的三维几何模型和网格划分，定义了计算域，应用流体动力学方法对其进行了三维流场数值模拟。分析了旋转驱动器内的流场分布情况和局部流场细节，并通过实验对质量流量和输出转矩的计算结果进行了验证，实验结果与计算结果基本一致。三维流场数值模拟结果对旋转驱动器的性能评价与结构改进提供了理论依据。     

铝褶皱夹层板的抗低速冲击性能

通过有限元方法对比研究了两种常见提高铝褶皱夹层板抗冲击特性的方法。增大面板厚度和芯层壁厚均可提高夹层板的抗冲击性能,而增大芯层壁厚可使结构的吸能特性和吸能效率更优。在实际应用中,夹层板受到的外来冲击是随机的,因此对夹层板不同角度冲击的损伤进行了仿真分析。发现随着冲击角度的增大,夹层板损伤减轻,褶皱芯层的损伤程度逐渐小于上面板,夹层板总体吸能降低。     

减振器冲击响应及破坏的仿真研究

为提高减振器在冲击载荷下的阻尼力性能及防止活塞杆、阀片的冲击疲劳破坏,建立了瞬态双向流固耦合冲击响应有限元系统,开展了冲击响应及破坏仿真研究。深入研究了ROE欧拉求解器对数值振荡的控制及流固耦合显式算法,并讨论了多种降低流固耦合仿真计算规模、提高计算精度和稳定计算的方法。以实车路试冲击加速度信号为激励,完成了减振器在冲击载荷下流固耦合的仿真,并获得了上腔流场压力历程曲线。依据流场压力、加速度信号,考虑固定环压装过程,获得了减振器在冲击下的阻尼力性能,并获得了切槽处冲击应力的分布。结果显示:在冲击载荷下,减振器的阻尼力上升更快、波动更剧烈、最大值也更大,活塞杆在冲击载荷下的最大应力为96.4 MPa,具有较好的抗冲击疲劳断裂能力。     

Numerical simulation ultrahigh waterjet (WJ) flow field with the high-frequency velocity vibration at the nozzle inlet

This paper presents an investigation of ultrahigh pressure waterjet (WJ) flow field with the high-frequency velocity vibration at the nozzle inlet by computational fluid dynamics method. The velocity field of the flow inside the WJ nozzle is obtained. The influence of vibration parameters, such as amplitude and frequency on the flow field are studied. The results of investigation indicate that the flow velocity at the WJ nozzle outlet has almost the same vibrating type with the inlet velocity vibration. During a vibration cycle, the velocity field of the flow is changing greatly. The serials value of the vibration frequency and amplitude are taken to test their influence on the flow field. The simulation results show that the flow field also changes greatly with the different frequency and amplitude. Based on the obtained results, the mechanism of system pressure vibration influence on the water jet flow field inside the WJ nozzle is obtained, and a new method is provided to optimize the machining process with the aim to improve the machine efficiency and surface quality of the work piece.     

喷嘴雾化流场数值仿真及结构改进研究

针对空气喷嘴形状对雾化性能影响的问题,对不同扇面结构参数下的空气喷嘴的雾化性能进行了研究,对空气喷嘴结构参数与雾化流场之间的规律进行了归纳,提出了一种空气喷嘴的结构模型,基于雷诺N-S方程与标准K-ε湍流模型以及标准壁面函数法,采用CFD方法对不同扇面孔数量及不同扇面锥角下的空气喷嘴的雾化性能进行了数值仿真,分析了空气喷嘴不同扇面参数的改变对雾化性能的影响,并通过搭建喷枪台架实验,对优选的结构模型进行了实验验证。研究结果表明,仿真结果与实验数据基本符合要求,改进后的空气喷嘴雾化性能得到了改善,为今后空气喷嘴结构的优化设计提供了一定的参考。     

Sampling Efficiency of the Tsi Aerodynamic Particle Sizer

Abstract

The Aerodynamic Particle Sizer (APS) has been tested and used in a variety of laboratory and field situations for indoor air quality research of both industrial and livestock buildings. The APS is capable of providing rapid, real-time measurement of particle size distribution. However, no literature was found in which the sampling efficiency of the APS was addressed. This paper presents a method to evaluate the sampling efficiency of the APS, considering both the aspiration efficiency and the penetration efficiency. Six tests were conducted and measurements were taken by a cascade impact sampler and the APS simultaneously. The results obtained by the APS were compared with the results of the cascade impact sampler.     

空气喷嘴的喷雾特性研究

对空气喷嘴进行了实验室测试,研究了空气喷嘴的单位打击力、线性打击力和有效覆盖宽度与喷雾距离的关系,噪声和空气流量与空气压力的关系,对选择合适的空气喷嘴有一定的指导作用.     

个体空气粉尘采样器的设计

针对厂矿生产环境监测需求,设计了一种个体空气粉尘采样器,给出了设计原理、系统框图及程序流程图。该采样器采用89LPC9408单片机芯片作控制器,多参数大屏幕液晶显示,采用定制高效隔膜泵,运用脉宽调制技术和闭环控制,具有体积小、效率高的优点。经工矿企业、卫生防疫等部门使用表明,采样器性能稳定,采样流量准确,操作方便,完全能满足1个工班连续采样的需求。     

燃气喷嘴出口二维形状参数优化设计

国内外对燃气流道几何形状优化的研究还比较少,而生产企业一般通过尝试得到参数,缺乏理论依据.对燃气喷嘴出口处气体流动就是先采用二维模型进行的有限元模拟,给出出口处通道内流体的二维数学描述及数值处理方法,并采用四边形结构网格,考核了网格数和时间步长,对不同内部流道型线的喷嘴气体流动进行数值模拟.可以得到,对于窄矩形喷嘴,进口处的形状对流场运动的分布有较大的影响,轴对称收缩喷嘴的收缩角大小主要影响气流出口附近的流动,对流动具有不同的阻滞效果.     

一种电磁式自动取样机的设计

为克服以电机拖动方式实现自动取样的取样设备结构复杂,工作时易堵塞、难清理等问题,结合实际生产要求,利用电生磁原理,运用交流接触器、延时继电器等电器元件设计、组装出相应的电路控制机构,并用拉板、弹簧、存料桶等共同组装完成了一种电磁式自动取样机。实践证明,该设备具有制造容易、机构简单、易于清理、耗能较低等特点,能够满足生产要求,具有一定的推广价值。     

高温高流速环烷酸冲刷腐蚀流场数值模拟研究

采用CFD技术对高温高流速环烷酸喷射试验装置的流场进行数值模拟,主要分析了喷嘴至壁面距离H、喷嘴出口流速U和流体温度T的变化对喷嘴外部区域流场分布情况的影响。结果表明:随着U的增大,H和T的减小,壁面剪切应力逐渐增大;近壁处湍流强度随U的增大和H的减小而增强;减小H能增强喷射流体冲刷效果,但是H过小时,喷嘴出口压力过大,影响设备安全运行。为了提高试样壁面冲刷腐蚀效果,达到加速试验和安全运行目的,建议H取4～8 mm为宜。     

一种新型导流式油气润滑喷嘴

设计了一种新型导流式油气润滑喷嘴，测试并比较了该类型喷嘴与普通针型喷嘴的气相参数、射流形态和产生的油滴尺寸及分布。试验结果表明，导流式喷嘴相对于针型喷嘴供油效率高，在保证润滑效果的同时，油气润滑系统的供油量可减少40%左右，压缩空气的消耗量可减少28%左右，降低了能耗，节约了成本。     

基于FLUENT的吹雪车喷气管道气流场分析

螺杆压缩机具有排气稳定、排气压力高、排气流速高、排气温度高等特点,鉴于目前吹雪车采用存在问题,研究创新地将螺杆压缩机应用于吹雪车上作为吹雪车气源,采用流体动力学计算软件FLUENT根据压缩机喷气口喷射气流特性及圆形射流特点进行喷气连接管道气流场几何模型的建立和网格划分,采用RNG-湍流模型对吹雪车喷气管道气流场进行数值模拟,为吹雪车设计提供依据,对设计的合理性进行验证,结果表明吹雪车设计合理,满足吹雪作业要求。