流体流变性对错位六弯叶桨流场特性的影响

利用计算流体力学(CFD)的方法,以高黏牛顿流体和假塑性非牛顿流体为研究对象,对错位六弯叶桨在层流域的搅拌流场特性进行了研究。结果表明:数值计算得到的功率值与实验测量值吻合较好,搅拌雷诺数对假塑性流体搅拌流场的量纲一速度和切应变速率影响较大,因此提高转速对改变流场的速度及切应变速率分布是一个有效的办法;而流体的流变性只对假塑性流体的量纲一速度有明显影响,对切应变速率影响较小,当流变指数n<0.3时与n基本无关。当流动由层流向过渡流转变时,搅拌桨的流量准数及泵送效率有显著提高;假塑性流体的流变指数降低时,其泵送效率显著下降。研究进一步认识了错位桨在不同流体中的搅拌流场特点,为高黏假塑性流体搅拌桨的设计、应用以及开发新型搅拌桨提供了参考。     

基于流固耦合的错位桨搅拌假塑性流体动力学特性

基于ANSYS Workbench分析平台,采用双向流固耦合计算方法,对错位六弯叶搅拌器）6PBT）和六弯叶搅拌器）6BT）的动力学特征进行了对比分析,根据桨叶与流体之间相互耦合运动特性,探讨了宏观流场的结构和搅拌功耗特性,分析了桨叶的变形和等效应力分布,并对6PBT桨在静态和预应力状态下的模态进行了对比研究。结果表明：同6BT桨相比,6PBT桨叶端部变形量增加了8%,端部应力提高了61%,而根部应力降低了6.7%,应力沿径向呈均匀化分布,这表明错位桨对流体的作用力更大,能够更快地传递能量,同时桨叶强度也得到相应提高;6PBT桨的静模态与预应力模态振型分布一致,在施加预应力后模态频率无明显改变,说明桨叶流场的流固耦合作用和预应力对桨叶模态的影响不大;随转速的增大,6PBT 桨的节能效果显现,体现出错位桨的优势。     

错位六弯叶桨搅拌假塑性流体流场宏观不稳定性数值模拟

采用分离涡模型,对错位六弯叶(6PBT)搅拌槽内流场结构和宏观不稳定性(MI)进行了数值模拟。工作介质分别选用去离子水和不同质量分数的黄原胶水溶液,并将水的速度场分布与PIV实验结果进行了比较。通过采集监测点的速度时间序列,结合MATLAB软件编程,计算得到流场宏观不稳定频率的变化。结果表明:流场结构和速度矢量的计算值与PIV实验数据吻合较好,分离涡模型的计算结果可靠;提高转速,槽内假塑性流体MI频率峰值增大,脉动强度提高,当转速达到225 r·min-1时,MI频率特征消失,频谱图呈现谱带现象,意味着流场进入混沌;流体的流变性对MI没有影响,MI现象是流体流动的共有特征。     

系统工程分析程序与方法

系统工程分析是广泛用于为提高各项经济建设优化方案和科学管理水平的新兴科学技术手段。文章阐述了系统工程具有集合性、层次性、相关性、目的性、整体性、环境适应性特征,并指出了分析程序及基本方法。     

波节管换热器的研制开发与应用

对波节管换热器的结构做一简介,阐明波节管换热器的结构特点及其设计和制造要点。     

混沌转速搅拌混合及实验研究

将混沌映射与脉冲宽度调制(PWM)技术相结合,开发了一种混沌转速搅拌混合技术. 该技术基于一维逻辑斯蒂映射获得混沌数值序列,然后将该数值序列赋予PWM占空比,经全桥驱动电路转变成混沌电压信号,从而使搅拌轴驱动电机转速呈混沌状态. 采用酸碱中和脱色法对甘油溶液进行了搅拌混合实验研究. 结果表明,在最大转速相同的条件下,为使甘油溶液完全混合均匀,常规匀速搅拌需近9 min,而混沌转速搅拌仅需20 s,后者所用时间仅为前者的5%.     

基于流固耦合的错位桨搅拌假塑性流体模态分析

模态分析是指运动构件在正常工作时为避免发生共振现象而运用的一种分析方法。文章采用基于双向流固耦合的运算方法,对错位六弯叶桨(6PBT)在静模态和预应力模态下的固有频率和振型图进行对比分析。预应力模态分析在流变指数分别为n=0.9、0.7和0.5的黄原胶溶液(一种比较典型的假塑性流体)中进行。结果表明:流体流变性对桨叶的振型分布和模态频率基本没有影响,在静模态和预应力模态下6PBT桨的振型分布相同,均表现为1～6阶为扭转振型,7～10阶为弯曲振型,桨叶的模态频率并未发生较大变化,说明搅拌介质与桨叶的相互耦合作用并没有对6PBT桨的模态造成很大影响。因此6PBT桨在搅拌不同流变指数的假塑性流体时,其固有频率和振型分布具有稳定性的特点,在很大程度上降低了搅拌桨在搅拌过程中出现共振现象的概率。     

新型绕丝式超高压容器绕丝层应力分析

提出了一种新型绕丝式超高压容器的结构,并对其进行了应力状况分析,推导出了绕丝层的应力计算公式。所作的理论分析也可用于其它型式的缠绕容器,对进一步探讨和研究超高压容器的性能具有一定的参考价值和现实意义。     

具有穿透裂纹缺陷球罐的安全评定

球罐作为储存和运输的压力容器,广泛应用于化工、石油等领域,在其加工使用过程中,容易出现裂纹等缺陷,导致安全隐患。通过ANSYS软件对一出现穿透裂纹的Q370R球形储罐进行有限元分析,应用J积分理论并采用通用失效评定图方法对缺陷进行评估。该方法可为含缺陷压力容器安全评价提供参考。     

新型绕丝式超高压容器钢丝层强度分析

对新型绕丝式超高压容器的缠绕钢丝层进行了预应力分析,推导出了钢丝层在预紧状态下的屈服压力计算公式,对进一步探讨和研究超高压容器的性能具有一定参考价值。