场地膜秆分离装置进料口尺寸改变的数值模拟

为达到有效分离地膜的目的,研究场地膜秆分离装置内流场的压力分布和速度分布,获得适合场地膜秆分离装置进料口的尺寸,为场地膜秆分离装置的结构设计和优化提供比较重要的理论依据,建立了场地膜秆分离装置初始模型,采用ansys里的fluent模块对其腔体内流场的压力分布和速度分布进行了数值模拟,对比分析所得的结果。当进料口宽度为200 mm,进料口长度为400 mm,进料口中心位置距腔体中心位置为524 mm时为合理工况,此时下落粗细棉秆的范围较大,利于分离出地膜。     

木材干燥窑结构对窑内空气流动特性的影响

采用CFD技术模拟了不同结构木材干燥窑内气流运动规律,探讨了干燥窑结构和送风速度对窑内流场速度分布、流动结构以及流动均匀性等参数的影响,并采用导流挡板对窑内流场进行了改善。结果表明:在干燥窑内装置导流板后,气流在木材堆进口处基本变为水平流动,不同通道内的气流速度差别显著减小,从而提高了干燥窑内部速度场的均匀性;在相同的木材量下,送风速度的大小对窑内流场的均匀性影响不大。     

基于Fluent分析的棉田废地膜秸秆分离装置设计

针对棉田机械化回收的废地膜与棉秆、土壤等杂质混合难以分离,无法资源化再利用,且随意掩埋或焚烧易造成环境二次污染的问题,拟开展膜杂混合物分离技术研究,提出筛筒式膜杂分离原理,为膜杂分离机的设计提供参考。以残膜回收机回收的膜杂混合物为研究对象,开展物理特性研究,测出废膜、秸秆、土壤颗粒的悬浮速度,利用SPSS软件统计分析物料悬浮速度与受风面积的相关性,通过搭建膜杂混合物料风选试验台,分析膜杂混合物各组分在风选试验台气流场中的运动轨迹和沉降规律,确定了筛筒式膜杂分离装置关键部件最佳尺寸和工作参数,并采用Fluent进行流体域数值模拟,确定地膜和杂质分离效果的最佳进风速度为8.0 m/s,最优入风角度为6.00°。通过验证试验可知当筛筒转速为40 r/min,进风速度8.0 m/s,入风角度6.00°时,试验所得的膜中含杂率为9.73%、杂中含膜率为0.261%,验证了理论分析和结构设计的合理性及流体域数值模拟分析的正确性。本研究结果可为废地膜杂质分离及废地膜资源化再利用提供参考。     

棉秆粉碎与搂膜联合作业机关键部件设计与试验

【目的】针对新疆地区现有残膜回收机具残膜捡拾率低,立杆搂膜机具地膜自卸率低等问题,为有效解决新疆地区棉田残膜污染问题,研制了棉秆粉碎与搂膜联合作业机.【方法】首先对整机结构、工作原理、关键部件设计进行了说明,然后对试验因素运用Box-Benhnken中心组合试验方法,以刀轴转速、弹齿组数、机具前进速度进行试验与响应曲面分析,建立了响应面三维模型,并得出最优试验组合.【结果】当刀轴转速2 200 r/min、弹齿组数为12组、机具前进速度为4 km/h,残膜回收率为91.1%,棉秆粉碎合格率为91.5%;增加地膜自卸机构,卸膜率为96.7%.【结论】机具作业性能可靠,各项指标满足设计标准.     

圆管气-液旋流分离器的数值模拟

建立了圆管气-液旋流分离器结构设计简化模型,通过研究液滴和气泡的轨迹并结合传统分离器的设计经验,完成分离器的结构参数设计和计算。使用Fluent软件对单、双入口分离器内部速度分布和压力分布进行数值模拟研究。轴向速度在分离器中心区域方向向上,在该区域外侧向下,拟合了最大轴向速度与入口混合物速度的经验关联式;切向速度在分离器中心位置为0,在径向先增大后减小,在壁面处为0,漩涡在最大值两侧分为两层,内侧为准强制涡,外侧为准自由涡;径向速度数量级比切向速度和轴向速度均小,并且在轴线的两侧一正一负,在分离器中心位置为0,沿着径向先迅速增大后减小,在壁面处为0。在下部液相空间的截面上,压力在圆管壁面处最大,在中心处最小;在轴向上,随着液位的升高,压力逐渐增大。对比单、双入口分离器的模拟结果,双入口切向速度、径向速度和压力的分布对称性更好,流场更稳定,动能损失更小,由此证实了在单入口情况下,分离器流场的不对称性由入口效应所致。     

浑水水力分离清水装置清水流场特性试验研究

利用PIV技术，对浑水水力分离清水装置的清水流场进行了测试，得到了浑水水力分离清水装置内部流场的水流流速场、涡流场、涡流结构。给出了各测试平面的定量流场分布情况以及测试平面内的涡量场分布图、速度矢量分布图、速度分量应变率分布图和流场流线图。根据测试结果，给出了流场的切向速度分布和轴向流速分布。通过对流场的分析，初步探讨了浑水水力分离清水装置内清水流场的分布规律。     

浑水分离清水装置无悬板时的流场数值模拟

对浑水分离清水装置内部清水流场的分布规律进行了三维数值模拟。应用标准的k-ε紊流模型进行数值模拟，控制方程的离散采用控制容积积分法，应用SIMPLE算法进行求解。同时也对计算结果中的速度场进行了分析，初步探讨了该浑水水力分离清水装置内清水流场的分布规律，经整体分析发现，浑水水力分离清水装置内存在一绕中心旋转的偏心涡旋，在同一水平面上的切向流速由中心至边壁是先增大后减小的，在锥体区和重力区轴向流速分布都是先增大，后减小的。     

基于光纤技术的盐穴储气库溶腔过程油水界面监测

中国盐穴储气库在溶腔过程中为保证腔体形状和腔体侧溶,在腔体顶部注入柴油,若溶腔过程中油水界面位置不精准或失控,将会造成腔体顶板溶蚀、腔体形状不受控制、腔体体积损失及生产套管鞋处溶穿等问题,腔体稳定性遭到破坏,直接影响储气库的经济效益和运行安全,甚至导致腔体报废。传统工艺利用中子测井方法监测油水界面,作业程序较复杂、费用高且无法实现连续监测。利用腔体内柴油和卤水比热容不同,研发光纤测油水界面技术及设备(光纤油水界面仪),应用于金坛盐穴储气库8口溶腔井,实现了在不停产的情况下对油水界面深度的连续监测。现场试验应用表明:该技术具有可连续监测、精度高、费用低及操作简便等优点,目前已在金坛盐穴储气库全面推广应用。(图1,表1,参18)     

叶片式海流能发电装置的叶片流场仿真

为了解叶片形状对叶片式海流能发电装置流场分布的影响,以上海海洋大学研制的叶片式海流能发电装置为原型,采用FLUENT软件对7种不同形状的叶片进行了流场数值模拟,获得了不同形状叶片的速度云图及压力云图。通过比较分析不同形状叶片的外流场速度分布和压力分布情况可知,不同叶片形状对叶片式海流能发电装置外流场变化发展以及稳定运行具有一定作用。该流场分析结果充分证实了叶片形状的合理设计对实现海流能发电装置的受力情况和改善流场分布具有重要作用,并为后期装置的优化提供了可靠的理论参考依据。     

基于FLUENT割前脱粒联收机惯性分离室内流场模拟

为了深入研究4ZTL-1800割前脱粒联合收割机惯性分离室内气流的运动规律,通过建立惯性分离室物理模型,结合流体力学雷诺时均N-S方程,运用FLUENT软件对惯性分离室内流场进行数值模拟,得到不同后壁倾角下惯性分离室内流场特征,包括速度矢量图、压力分布图以及压力、湍流动能变化,通过对模拟结果的分析,得到了较好的后壁结构...     

棉秆重组材热压传热的研究

【目的】研究板坯含水率、目标密度、热压温度及板材厚度4个因素对棉秆重组材板坯中心层升温的影响,为制定棉秆重组材的热压工艺提供参考。【方法】采用先进的温度在线测量手段,测定棉秆重组材热压过程中板坯中心层的温度,分析板坯含水率、目标密度、热压温度及板材厚度与棉秆重组材板坯中心层升温速度的关系。【结果】棉秆重组材板坯热压时中心层温度的变化曲线可分为3个阶段,即水分开始气化前的快速升温段、水分气化时的恒温段和水分基本气化完的慢速升温段。在快速升温段,板坯中心层的升温速度随着板坯含水率、热压温度的增加而加快,随着目标密度、板材厚度的增加而减小;在水分气化时的恒温段,随着板坯含水率、目标密度、板材厚度的增大,气化段的时间延长,热压温度越高,气化段时间越短;在慢速升温段,热压温度高,板坯升温速度快,板材厚度、目标密度大的板坯升温速度慢,板坯含水率对慢速升温段的升温速度几乎没有影响。【结论】在棉秆重组材板坯热压过程中,板坯含水率、热压温度、目标密度和板材厚度对板坯中心层升温速度均有不同程度的影响。     

国产化轴流式调压器结构改进及流场分析

轴流式天然气调压器是保障长输管道安全供气的重要设备,为提高调压器流场性能,对其主阀结构进行优化改进,借助Solidworks软件对调压器改进前后的主阀内部流道进行三维建模,并采用CFX软件对内部流场进行可视化研究,求解得到调压器内部压力、速度分布云图及速度矢量图;对改进前后阀内流道形状及阀后加入节流孔板前后调压器的流场特性进行对比分析,结果表明：改进流道形状及加入孔板后,主阀内部流场漩涡有所减少,局部最高流速明显降低,压力分布更加均匀,调压器流场得到优化,性能进一步提升。     

井间距对盐穴储气库小间距对井造腔的影响

中国盐岩赋存的主要特点是夹层多、盐层薄，对于单直井造腔方法有诸多限制，为此提出采用小间距对井造腔方法克服不良地质条件。该方法利用大尺寸造腔套管对井直流排卤，具有造腔速度快、建库周期短、盐层利用率高等优点。基于该方法开展不同井间距以及不同腔体连通方式的物理模型实验，探究井间距对腔体最终形态的影响规律。结果表明：井间距较小时，腔体水平方向长度小，未充分利用水平空间；井间距较大时，水平段的腔体溶解速度明显降低，且腔体形态不规则；预制对接井的造腔方法具有更高的成腔速率。实际对井造腔工程中双井间距需依据地质条件与工程需求确定。研究结果为盐穴储气库小间距对井造腔腔体形态设计及工艺参数优化提供了借鉴与指导。（图8，表3，参23）     

金坛盐穴储气库JZ井注采运行优化

JZ井是金坛盐穴储气库第一口先导性试验井,目前已投产5年。基于最新声呐测腔及力学特征分析,JZ井目前注采运行方式无法满足腔体稳定性要求,腔顶曾发生部分垮塌。利用有限元数值模拟软件对JZ井最新腔体形状进行注采运行方式优化和力学稳定性评价分析,结果表明:注采运行压力由原来的7~17 MPa优化至10~17 MPa;最低运行压力的停留时间实现量化表征,不超过10天;每年进行6次调峰可以保证腔体运行安全;腔体运行单日压降控制在0.5 MPa以内,采气速率控制在50×10~4 m~3/d。针对不同腔体形状优化相应运行压力范围及条件,对于保证金坛盐穴储气库安全运行及精细化管理具有重要意义。     

小型履带自走式拔棉秆机的研制

为减轻棉农的劳动强度,提高拔棉秆的效率,通过对南方地区棉田环境以及拔棉秆农艺要求的分析,设计并制造了一种小型履带自走式拔棉秆机。该拔棉秆机拔秆机构选取前置悬挂式,根据提辊式拔秆原理,反转旋转辊刀将棉秆从棉田中拔出。拔棉秆机的试验结果表明:在拔棉秆机旋转辊刀的转速为415r·min-1,拔棉秆机的前进速度为0.80m·s-1的工况下,生产效率为0.29hm2·h-1,棉秆拔净率为95.2%,拔棉浅耕耕深为12cm左右,此时拔棉秆机漏拔率低,对土壤层破坏较小,方便后续农作物的种植,满足棉田生产农艺的要求;同时该拔棉秆机具有不对行的优势,创新设计了泥土分离和棉杆压缩机构,整机使用功率较低,能较好的适应南方地区小块复杂地势的棉田。     

滚筒气力式排种装置中心轴气孔位置对气场的影响

滚筒气力式精密排种装置一直是国内外科研的攻关重点。依据气孔分布位置不同,设计两个方案的负压半轴,利用Fluent软件进行滚筒流场模拟,分析中心轴轴孔位置对流场的压力分布和速度分布的影响。模拟分析结果表明:气孔位置集中靠近中心轴中部位置时,流场中压力分布和速度分布都比较均匀和稳定,吸气流虽有少量相互重叠,但扰动现象较少,这些对提高负压室吸种和运种的工作效率和质量都是有利的。     

不同速度下地膜单向拉伸撕裂特性

为研制田间残膜回收后的膜杂分离设备,须对地膜在不同速度下的拉伸撕裂特性进行研究。通过自制拉伸设备对地膜作单向拉伸试验,同时用录像设备对拉伸试验过程的图像进行采集,并对采集到的延伸量、位移和时间等参数进行统计分析。结果表明,新地膜的断裂延伸率与厚度成正比,旧地膜的断裂延伸率比同厚度的新地膜降低42. 75百分点;地膜拉力和拉伸应力整体随着拉伸速度的增加而增加,旧地膜的平均拉力比同厚度的新地膜降低40. 94%,新地膜拉伸应力受厚度影响较小;地膜拉伸断裂时间随着速度的增加而缩短;拉力对地膜的冲量值随着拉伸速度增加而整体呈指数递减趋势,新地膜的冲量值受地膜厚度影响较大,旧地膜比同厚度新地膜的冲量值减少71. 98%。结果可以为残膜碎料机常出现的进料口吞料慢或不吞料现象提供理论支撑,并为膜杂分离设备设计提供理论依据。     

基于脉动风作用下的大跨度桥梁拉索风场数值模拟

采用Kaimal脉动风速谱,利用MATLAB模拟脉动风的瞬时风速时程并导入计算流体力学软件中,选择RNGk-ε模型,考虑在高雷诺数的作用下,对大跨度桥梁的拉索风场数值模拟。采用结构性网格建立流场模型,分别选取30 m和80 m高度处分析流场和风压力系数的变化;选取50 m高度处分析速度矢量;选取80 m高度处分析流速和迹线变化;选取拉索中心位置、拉索尾端分析拉索周围压力分布,并进行数值模拟。计算结果表明,对比文献中风洞试验的结果,流场中流体的分布特征符合类似研究的结论,可以得到合理精度的数值解;在拉索周围上、下表面形成涡街,涡流沿中轴线运动并呈现对称的形状;拉索表面压力分布和文献中风洞试验结果较吻合,并且符合工程实际。     

基于二次回归正交旋转组合设计的棉秆剪切和弯曲特性试验

采用二次回归正交旋转组合设计方法研究棉秆的剪切和弯曲特性。通过试验研究取样部位、含水率和加载速度对棉秆剪切强度的影响,含水率和取样部位对棉秆弯曲强度的影响。研究结果表明,当含水率为30%时,位于棉秆下部剪切强度达到最大,为8.69 MPa。在研究棉秆剪切强度的3个因素中,含水率和取样部位对棉秆剪切强度影响较显著;在研究棉秆弯曲强度的2个因素中,含水率对棉秆弯曲强度影响较显著。本研究建立了棉秆剪切强度与含水率、取样部位和加载速度的回归模型及棉秆弯曲强度与含水率、取样部位的回归模型,所得模型与实际拟合效果较好,从而为棉秆切割、收获机械的设计参数优化提供技术支持。     

棉秆拔秆机拔秆装置的设计与试验

为小型履带自走式棉秆拔秆机设计了拔秆装置。该装置主要由旋转刀辊、输送钉齿、压缩滚筒、清理滚筒等组成,针对南方行距不一的复杂地势,能实现不对行拔取,清理棉秆根部泥土,且不易拔断棉秆。对影响棉秆拔净率和拔断率的主要因素——机具前进速度、刀辊旋转速度、辊刀入土深度进行了单因素和多因素正交试验。结果表明:影响棉秆拔净率和拔断率的因素大小依次是辊刀入土深度、刀辊旋转速度、机具前进速度;当辊刀入土深度为15 cm、刀辊旋转速度为415 r/min、机具前进速度为0.8 m/s时,棉秆拔净率可达95.8%,拔断率仅为9.6%。