滤筒结构对除尘器性能影响的CFD研究

结合某型号除尘器结构参数,分析不同滤筒结构下除尘器内气流分布规律,以流量分配均匀性和滤袋表面过滤风速作为评价指标,对其处理风量为1945m~3/h时,内部流场展开数值模拟分析,确定不同滤筒结构的选用标准。研究表明:圆形滤筒各筒流量分配系数接近1.0;椭圆滤筒的最大流量不均匀幅值为0.0109;四筒结构布置中,圆形滤筒的综合流量不均匀幅值最小,值为0.1396;在常规工况四筒结构布置时,建议选取圆柱滤筒或矩形滤筒作为除尘器滤芯,以提高除尘性能。     

离心力影响条件下的履带车滑移转向性能分析

针对传统履带车转向力学模型不考虑离心力的影响,为了准确计算履带车实际转向过程中的各个转向性能参数,在深入研究履带车转向机理的基础上,建立了综合考虑离心力和履带滑移/滑转等影响因素下的履带车转向数学模型,并以某一具体车型为例进行了数值求解。研究结果表明:车辆转向过程中产生的离心力会对转向性能产生影响,与传统转向模型分析结果相比,考虑离心力影响时的履带接地段压力呈现梯形状分布并非传统上认为的均匀分布;车辆在黏性度大的土壤上行驶时履带的滑移/滑转也会影响转向性能。实车试验也验证了模型的正确性。该研究成果为履带车的设计与优化以及平稳转向控制等提供理论依据。     

低阻力湍流促进器设计与流动特性分析

设计了一种梯形截面的新型螺旋型湍流促进器,分析了速度、湍动能、湍流耗散率、压力、壁面剪切力等物理量的指标变化以及在流场中的分布状态,结合数值模拟分析法探索螺旋型湍流促进器强化传质过程的作用机理,并与传统半圆形截面螺旋型湍流促进器的流体动力学性能和能耗进行了对比。研究表明,梯形截面螺旋型湍流促进器流场的最大速度为1.44 m/s,湍动能平均值为0.023 K,壁面剪切力平均值为9.55 Pa,轴向压力降与壁面剪切力的比值为165;半圆形截面螺旋型湍流促进器流场的最大速度为1.17 m/s,湍动能平均值为0.02 K,壁面剪切力平均值为7.35 Pa,轴向压力降与壁面剪切力的比值为155;梯形截面的螺旋型湍流促进器流场的流体动力学性能要优于半圆形截面螺旋型湍流促进器,且压力降与壁面剪切力相比增加幅度较小,即相对阻力更小,在满足强化传质要求的同时消耗更少的能量。     

Cu(Qc)2强化Pebax混合基质膜分离CO2

为了提高Pebax-1657的CO₂分离性能,本文制备了对CO₂有吸附作用的金属有机骨架Cu(Qc)₂,将其加入到Pebax-1657基质中,制备混合基质膜,用于CO₂的气体分离。通过扫描电子显微镜、热重分析、红外光谱和X射线衍射对溶液浇铸法制备的膜进行表征,通过膜的气体渗透性能测试考察填料含量、操作压力和混合气对膜气体渗透性能的影响。结果表明,Cu(Qc)₂在Pebax基质中随机有效地堆叠形成了高选择性的气体传输通道,极大地提高了CO₂/N₂的选择性。随着Cu(Qc)₂填充量的增加,CO₂渗透系数和CO₂/N₂选择性均呈现先上升后下降的趋势。当Cu(Qc)₂的质量分数为3%时,呈现最佳的CO₂/N₂分离性能,CO₂ 渗透系数和CO₂/N₂选择性分别为102Barrer和84,与Pebax-1657膜相比,分别提高了45.7%和40.0%,突破了Robeson分离上限,表明该混合基质膜在CO₂的分离应用上具有潜力。     

基于CFD的锥形散射器强化清灰特性数值模拟及优化

针对外滤式滤筒除尘器作业时,尘粒附着在滤料表面,导致过滤效率低、系统阻力高等问题,课题组提出加装锥形散射器,辅助提升压缩气体喷吹压力,干扰流场实现清灰;并采用计算流体力学数值方法对除尘器清灰过程的流场进行模拟.研究结果表明:无散射器的喷吹清灰过程中,滤筒上、中、下的侧壁正压峰值随着喷吹距离的变化,无明显规律呈现;加装锥...     

吸尘装置颗粒物冲蚀磨损特性数值分析

为探究道路除尘装备吸尘装置作业时受颗粒物冲蚀磨损特性,采用计算流体动力学(CFD)方法和离散相模型(DPM),研究气固两相流作用下颗粒对其磨损特性.结果表明:颗粒物对内隔板、管路和四周隔板均产生不同程度磨损,其中壁面最大冲蚀磨损率出现在吸尘腔左侧.气固两相流冲蚀率计算中,Genenic算法准确性较高,而Finnie算法计算的冲蚀率最大值和平均值均偏低,McLaury和Oka算法计算的冲蚀率波动幅度较大.针对冲蚀磨损最严重的吸尘管,提出增加其上下径比的改进方案.优化后,吸尘管路最大和平均冲蚀磨损率均实现降低,抗冲蚀效果实现提升.     

旋风除尘器最优化设计及CFD数值验证

结合某型号旋风除尘器的结构参数,建立除尘效率数学模型。通过MATLAB进行最优化求解,利用计算流体力学方法对优化后的模型进行除尘效率验证。结果表明:当筒体直径为328.0mm、总高度为1287.5mm、排气管直径为195.1mm、插入深度为246.2mm、入口高度为131.3mm、宽度为65.6mm、筒体高度为656.5mm时,总除尘效率最高且最大值为97.1%;采用MATLAB最优化计算及CFD数值模拟相结合的方法,克服了单纯实验周期长、费用高等缺点,对旋风除尘器最优化设计具有重要的工程应用价值。     

基于BP神经网络的湍流促进器多目标优化

利用CFD软件STAR-CCM+对螺旋缠绕式湍流促进器的8种设计参数进行流场数值计算,以壁面剪应力和轴向压降为指标,比较不同参数的湍流促进器强化效果。建立了基于遗传算法优化的BP神经网络,使用神经网络对不同的设计参数进行流场效果预测,网络拟合精确度达到了0. 99 718。以最小化轴向压降最大化平均壁面剪应力为目标,利用NSGA-Ⅱ算法进行多目标优化,计算出Pareto最优支配前沿,在最优支配前沿中寻找到合适的设计点,并对预测出的优化参数进行建模并模拟验证。结果分析表明,与初始设计参数相比,在中心杆直径选取为10. 8 mm、螺距为6. 5 mm时,流场的轴向压降增加了1. 7%,平均壁面剪应力提高了9. 7%。     

气体在聚三氟丙基甲基硅氧烷膜中的渗透性

为提高有机蒸汽膜的耐溶胀性,选用分子中含有C—F键及不对称结构的橡胶态聚合物聚三氟丙基甲基硅氧烷(PTFPMS),采用溶液浇筑法制备了均质膜,测试了包含全氟烃类在内的10种气体在聚合物膜中的渗透性,并对渗透系数与压力及临界性质之间的关系进行了研究。结果表明,全氟烃类气体的渗透系数较小,低于永久性气体及具有相同碳原子数的烷烃气体;随着压力的增加,CO_2和C_3H_8等吸附性较强的气体渗透系数不断提高;而对于H_2、O_2和N_2等气体,渗透系数变化不大;除H_2、CO_2和全氟烃类外,气体渗透系数随着临界温度的提高而增加;气体分子尺寸大且易被压缩的烷烃气体更容易渗透,渗透系数随着碳原子个数的增加而增大,但对于全氟烃类气体则表现出相反的渗透行为。