密炼机流体不同转速比混沌混合特性研究

利用有限元法和网格叠加技术,计算了密炼机二维流场的速度场分布。利用有限时间李雅普诺夫指数(FTLE)、拉格朗日拟序结构(LCS)和Poincaré截面等参数,从拉格朗日动力学视角研究了转速比对混沌混合的影响规律。借助李雅普诺夫指数(LE)和平均对数拉伸定量分析了不同转速比的密炼机流场混沌混合强度。结果表明,由于密炼机流场中LCS的封闭状态,扭结成为近转子区和远转子区物质交换的通道。转速为15 r/min∶15 r/min密炼机流场的扭结折叠尺度强于转速为15 r/min∶5 r/min,因此同步周期性转子密炼机具有相对较高的混合效率。为密炼机流体的流动和混合机理研究提供了新的研究思路和方法。     

转速突变对竖直井钻柱系统动力学特性的影响

钻井过程是一个非常复杂的瞬态响应过程。钻头突遇硬质岩石等突发状况使钻柱转速瞬时降低、随后经历一个加速过程恢复到正常转速。为了研究钻柱在这种情况下的动力学特性,应用有限元软件ANSYS分析了竖直井钻柱系统的恒转速和突遇硬质岩石后的加速过程,得到了两种工况的钻柱振动响应规律。结果表明,突遇硬质岩石后,由于钻头与岩石的撞击作用造成钻柱转速突变,钻柱与井壁发生碰撞,碰撞程度跟转速恢复时间有很大关系,转速恢复时间短,碰撞程度低,钻柱受力小;转速恢复的时间长,钻柱振动明显加剧,与井壁的碰撞频繁,受力增大。转速突变加剧了钻柱的振动响应。     

双层涡轮搅拌桨三维流场数值模拟

利用计算流体力学(CFD)软件,采用标准k-ξ紊流模型,分析了非稳态情况下双层涡轮搅拌槽内流体的三维紊流流场、紊流动能及能量耗散,讨论了不同桨间距对流场、紊流动能及能量耗散的影响。     

柴油机曲轴轴系非线性振动特性的数值研究

考虑了轴系的变转动惯量、活塞与气缸间的非线性干摩擦和非线性弹性恢复力等因素,建立了柴油机轴系非线性动力学模型.利用数值积分法研究了非线性阻尼和转速等参数对柴油机轴系系统响应的影响.通过系统响应的时域波形图、幅值谱图、相轨迹图,分析了曲轴轴系的周期、拟周期、混沌等复杂的非线性动力学现象.结果表明:变转动惯量和活塞与气缸间的非线性干摩擦对发动机曲轴系统的非线性振动行为具有较大的影响.     

啮合同向三螺杆挤出机中心区的复杂混合特性

建立了三角形排列三螺杆挤出机轴截面有限元模型,重点研究了三螺杆挤出机中心区的流动和混合规律。计算了中心区的混合指数、剪切速率和速度,并采用粒子束分布指数研究了中心区分布性混合性能。在此基础上,从微观角度分析了单个粒子在中心区运动过程中瞬时的剪切速率、拉伸率和对数拉伸率等评价参数。结果表明,在三螺杆挤出机轴截面内,中心区物料的流动性较差,但任意时刻都不存在流动"死点"。中心区内运动的微观流体粒子处于不断重复的压缩和拉伸状态,中心区具有较好的混合能力。     

大型机组电机转子振动特性的有限元分析

电机转子是石化机组设备中的关键设备。针对某大型机组中电机转子振动偏大问题,利用有限元法对该转子的动力学建模,并考虑了轴承支承刚度和阻尼随转数变化的非线性,计算了转子系统的临界转速和稳态不平衡响应等问题,研究不平衡量分布对转子振动特性的影响,找出了影响转子动力学特性的主要因素,为转子系统的故障诊断和排除提供了理论依据。     

双螺杆非啮合螺纹元件错列角对挤出特性的影响

高粘度物料在双螺杆挤出机中的流动情况非常复杂,很难用解析法求解。利用大型有限元软件AN-SYS对4种不同错列角的非啮合螺纹元件进行了流场分析,讨论了错列角对速度场、压力场、流量和回流量的影响。计算结果表明:随着两螺杆错列角的增加,两螺杆在啮合区的物料混合、交换能力逐渐增强,分散性混合能力逐渐增加;随着两螺杆错列角的增加,螺杆的物料输运能力逐渐降低,分布性混合能力增强。在实际生产中,应当根据加工物料种类的不同,选择不同的错列角,以便在满足产品质量的同时,获得较佳的生产能力。     

搅拌桨排列方式对流场影响的有限元分析

利用有限元法分析了搅拌釜反应器内物料的非稳态流动情况,计算了反应器内物料流动的宏观速度场和分析线的速度分布,研究了3层搅拌桨3种排列角对物料流动特性的影响。结果表明,搅拌桨排列方式会对流场产生比较大的影响。排列角为120°的3层搅拌桨混合效果最好,其次是排列角为90°的3层搅拌桨,而搅拌桨排列角为0°的在役反应器的混合效果最差。实践证明,在反应器内采用排列角为120°的3层搅拌桨之后,产品质量得到了改善,减少了搅拌时间,提高了生产效率。     

新型偏心三螺杆挤出机流体混合特性分析

在传统的三螺杆挤出机的基础上,设计了一种新型偏心三螺杆挤出机。该三螺杆挤出机中具有螺杆几何结构偏心、螺槽构型呈梯度变化特殊以及较高的面积利用系数等特征。利用有限元法对聚丙烯（PP）熔体在新型偏心三螺杆挤出机中流动和混合规律进行三维数值模拟,给出偏心三螺杆挤出机中压力和速度分布规律,计算了3种偏心螺杆挤出流场的停留时间分布、分布指数、分离尺度、最大剪切应力等混合表征参数。结果表明,螺杆偏心距不仅决定了螺杆端面形状,也改变了螺槽梯度的变化程度。随着螺槽梯度的逐渐减小,挤出机内粒子团聚效应逐渐降低、物料剪切作用逐渐增强。在3种新型偏心三螺杆挤出机中,偏心距e=3 mm的新型偏心螺杆挤出机的混合性能相对较好。     

影响板料冲压成形质量因素的有限元分析

板料在冲压成形过程中经常出现起皱、鼓包及拉裂等缺陷。板料成形过程包括了非常复杂的物理现象, 涉及力学中的几何非线性、物理非线性和边界非线性, 很难用解析法研究。利用大型非线性有限元软件ANSYS/LS -DYNA, 对板料拉深过程进行了数值模拟, 分析了成形后可能发生的缺陷, 讨论了冲压速度、摩擦因数及压边力等因素对板料成形质量的影响。结果表明, 凸模和凹模0 交界处的板料首先变形, 应力及应变最大值出现在凸模圆角部位外侧板料上。板料凸缘增厚量最大, 凹模圆角处板料减薄量最大;凸模与板料间摩擦因数越大, 边缘应力越大, 板料凸缘越不易起皱, 而侧壁应力受凸模与板料间摩擦因数的影响较复杂;适当的增加凸模虚拟模拟速度不但可以提高计算效率, 并且能够保证计算精度。