载体端面型式对车用催化器流场影响的数值模拟研究

采用ANSYS-CFD软件就载体的若干端面型式对车用催化器内部流场的影响进行了稳态流动数值模拟。结果表明,与常规的垂直端面载体相比,锥形端面载体的气流径向分布特性有明显的改善,在模拟的三种型式端面中,锥角为120o时气流的径向分布最为均匀。     

基于Fluent的节能型干燥窑内部结构优化研究

为使设计的节能型干燥窑内部结构能够满足锯材干燥生产时具有较为均匀的流场分布和较大的风速,本研究利用Fluent软件,对不同配气道宽度和不同进排气道结构参数下的节能型干燥窑内速度场进行数值模拟分析。结果表明,节能型干燥窑内材堆中下两层气流分布较为均匀,材堆顶层气流低流速区域随进排气道高度和配气道宽度的增加而有所减少,材堆内部的高流速区域随进排气道高度和配气道宽度的增加而略有加大。从气流在材堆内部整体流速和均匀性的角度出发,结合生产实际,设计节能型干燥窑内部结构时以进排气道高度为1 000 mm,配气道宽度为1 000 mm为最佳。     

顶风机型木材干燥窑气流循环的优化设计

对顶风机型木材干燥窑气流循环不均匀的原因进行了分析,为解决这一问题,在干燥窑顶部气流转向处,安装水平-垂直导流装置,同时在垂直风道一侧设置水平可调导流装置.利用Sc/Tetra软件进行模拟分析的结果表明,窑内气流速度提高,速度场分布的均匀性改善,锯材间隙的平均风速及干燥均匀性提高,提高了生产效率.     

木材干燥窑内部风速场的数值模拟研究

为构建木材干燥窑内部循环风速的运动模型,提出利用计算流体动力学软件Fluent,采用湍流Re-alizable模型,对风机给定的不同气流速度对干燥窑内气流分布的影响进行三维稳态数值模拟。结果显示：气流速度为3 m/s时与气流速度为2 m/s和4 m/s时相比,干燥窑内部速度分布均满足要求,且气流分布更为均匀。     

人工林尾巨桉原木内部轴向残余应变径向分布

采用"中心板锯割法"结合"应变片法"对人工林尾巨桉原木内部轴向残余应变径向分布进行测试和研究.结果表明:原木内部轴向残余应变径向上分布沿髓心的对称性较好,在靠近树皮处为拉应变,向髓心方向拉应变逐渐减小,到某个树干半径后减为O,随即转变为压应变,向髓心方向压应变逐渐增大,径向分布的回归方程为:y=-21.075+4.529 7x+890.75(r=0.87),在0.01水平相关性极显著,拉应变向压应变转变的树干半径为0.681R;在不同原木高度上内部轴向残余应变的径向分布模式相似,回归曲线相关性均在0.01水平极显著,但随着原木高度的增加相关性下降;原木直径影响内部轴向残余应变径向分布曲线的变化梯度,直径越小,曲线越陡峭.本研究提出原木直径对内部轴向残余应变径向变化梯度的影响具有一个临界值的观点,原木直径小于这个临界值时,随着直径的减小,内部轴向残余应变径向分布的变化梯度显著增大,对于本研究中的尾巨桉,原木直径的临界值为19.9 cm.     

微波干燥与常规干燥中木材内含水率动态分布

以黑胡桃木材为对象,采用X射线扫描含水率分布测试方法,分析、比较了微波干燥与常规热风干燥过程中木材内部含水率动态分布规律.结果表明:在微波干燥和常规热风干燥过程中,木材内层含水率均高于表层,存在着整体性的内高外低的含水率梯度场;在接个微波干燥过程中,木材内部虽然出现了部分内层含水率低于外层的情况,存在着含水率分布的局部不均匀,但并未出现与常规热风干燥相反的含水率梯度;在微波干燥中,木材内部各层与表层含水率的差值随着干燥时间的延长逐渐降低.随着干燥过程的进行,常规热风干燥中木材芯层与表层含水率差呈现出先增加后减小的变化趋势.     

基于CFD技术的紧缩场暗室通风空调模拟优化

采用CFD技术对紧缩场暗室通风空调系统设计方案进行了模拟分析,结果表明:采用12送12回的送回风口布置方式最佳,该设计改变了暗室内空气气流分布形式,使暗室内空间的温度场和速度场分布更加均匀合理,满足了该工程特殊的通风空调技术要求,该研究在实际工程应用中具有重要意义。     

微波处理中木材内温度分布的数学模拟

从热传导的物理规律出发,建立微波加热过程中木材内部热传导模型,并通过理论模拟揭示不同微波加热方式对预处理中木材内部温度分布的影响规律。结果表明:微波处理过程中,木材内部的温度分布规律及均匀性与微波加热方式直接相关;当采用单向微波辐射的方式进行加热时,沿着微波入射方向,木材温度逐渐降低,木材内部温差较大,且温度分布均匀性较差;当使用双向微波辐射的方式进行加热时,木材内能形成内高外低的温度梯度,且温度分布均匀性较好。     

杉木胶合木湿应力研究

为揭示环境湿度变化引起的木材含水率非均匀性分布对胶合木构件内部湿应力的影响规律,从材料层面测试了变湿度条件下290个国产杉木木材的平衡含水率,以及横纹径向和横纹弦向干缩性、湿胀性、水分扩散系数、抗拉强度和弹性模量等物理力学性能参数,并从理论层面利用有限元模拟分析周期性变湿度条件下层板厚度对杉木胶合木湿应力的影响。研究结果表明:利用Nelson方程能够较好地拟合变湿度中杉木的平衡含水率;杉木横纹径向干缩和湿胀性均小于横纹弦向,横纹径向水分扩散系数、抗拉强度和弹性模量均高于横纹弦向,这决定于横纹径向排列的木射线以及管胞径面壁上大量纹孔导致的实质物质减少的微观构造;减小层板厚度有助于降低胶合木湿应力,当层板厚度由40 mm降至20 mm时,构件内部最大湿应力降低19.32%,但其最大值仍高于木材横纹抗拉强度,湿应力的降低程度不足以避免构件的横纹开裂;木结构工程设计和应用中必须考虑其他有效的方法减小湿应力以避免木材横纹开裂。     

对冲喷头设计与雾化试验

【目的】针对植保机械扇形喷头雾滴粒谱较宽、雾滴粒径均匀度较差等不足,基于射流和撞击流耦合作用原理,提出一种新型喷头结构方案,以改善喷头雾滴粒径均匀性和雾滴谱。【方法】采用快速成型制造技术的光敏液相固化成型(SLA)工艺,选用C-UV9400立体光造型树脂材料,制造出喷头终端喷孔出水口形状相同、出水口孔径d_1=1 mm、切槽角α=30°的扇形喷头和新型对冲喷头;利用喷头雾化性能测试系统检测2种喷头的雾滴粒径和雾滴分布情况,使用分布跨度评价雾滴粒径均匀性。【结果】在距喷头终端喷孔出水口100 mm处,喷施压力在0.3～0.8 MPa范围内变化时,扇形喷头和新型对冲喷头的分布跨度分别在1.65～1.82和1.07～1.23之间,分布跨度小表明雾滴粒径均匀性好、雾滴谱窄,且从测得的雾滴分布图发现,新型对冲喷头的雾滴分布较集中;当喷施压力大于0.6 MPa时,扇形喷头雾滴粒径变化趋向稳定,而新型对冲喷头雾滴粒径随喷施压力增大还能不断减小,表明新型对冲喷头具有调压范围宽的良好调压特性;撞击后会形成较大雾滴,较大雾滴并有一定速度具备较好的穿透性能和抗飘移能力;为使喷头达到较佳的病虫害防治效果,建立了喷头雾滴粒径多项式回归模型,为喷头选用提供依据。【结论】基于射流和撞击流耦合作用的对冲喷头具有雾滴粒径均匀性较好、雾滴谱较窄、调压范围宽和抗飘性较强的特点,可为开发精准施药植保机械装备提供技术支持。     

变容式多腔森林消防泵的内部流场仿真分析

在森林消防以水灭火装备领域,传统离心式消防泵输水距离近、扬程低,而基于三角转子发动机设计的容积泵较少,国内外在相关容积泵的研究上也很匮乏。容积式泵作为新的结构形式泵,具有体积小、输送距离远、扬程高等特点。对基于三角转子发动机进行设计的森林消防泵进行了内部流场仿真分析。建立该消防泵的三维模型,运用UDF编程实现该消防泵三维动网格仿真,选取双方程模型RNG k-ε湍流模型。进水口设为标准大气压,进水口边界条件设置为press-inlet,出水口边界条件设为press-outlet,并在该泵流场内部设置相关参数监测点、监测面,对该森林消防泵进行内部流场模拟,分析其内部流动特性。研究了森林消防泵在进出口管径相同的情况下,不同转速对该森林消防泵内部流场的影响,以及对泵的流速、流量、扬程等性能参数的影响,分别对不同转速下泵的压力场、速度场进行分析可知,在出入口管径不变的工况下,随着转速的提高,泵的出口压力、出口流量均有明显提升。在整个吸水排水过程中,进水排水流畅无滞留现象,泵的工作状态良好。选取流量和扬程作为评价泵性能优劣的指标,并对相关参数进行数值分析可知,提高转速可以提高泵的流量和扬程。当转速为5000 r/min时,最大出口流量为0.0127 m^3/s,最大出口扬程可达494.65 m。本研究成果对变容式多腔森林消防泵的设计具有一定的参考意义。     

Hybrid drying with high-frequency heating and hot air under atmospheric pressure IV: water movement in <Emphasis Type="Italic">Cryptomeria japonica</Emphasis> wood during high-frequency heating

 The relations among internal temperature, internal pressure, and moisture content distribution in sugi square lumber during high-frequency (HF) heating were determined to clarify the mechanism of water movement during the combination of HF heating and hot air exposure. Green sugi square lumbers were subjected to HF heating under atmospheric pressure. The water movement and pathways in the lumber during HF heating were also investigated. Results showed that internal pressure is the driving force of water movement. HF heating causes a rise in the internal temperature and internal pressure in sugi square lumber. Ordinarily, water in lumber evaporates from the surfaces of lumber during hot air drying. However, with HF heating the internal pressure is generated by the increased temperature, and liquid water is driven not only parallel to the grain but also perpendicular to the grain of the lumber. The ratio of the amount of liquid flow in the parallel and perpendicular directions ranged from 2 : 3 to 1 : 3. When the movement of water in the lumber was traced with a 0.5% aqueous solution of acid fuchsin, water was found to move through the lumber in the longitudinal direction and then flow in a direction perpendicular to the grain or in the radial and tangential directions. Received: June 15, 2001 / Accepted: February 8, 2002 Acknowledgment The authors thank Dr. O.R. Pulido, Institute of Wood Technology, Akita Prefectural University, for discussions and for proofreading this paper. Part of this research was presented at the 51st Annual Meeting of the Japan Wood Research Society, Tokyo, April 2001 Correspondence to:Y. Kawai     

天目山柳杉古树的液流特征研究

应用热扩散技术法,于2010年4—8月对浙江天目山自然保护区内的2株柳杉古树的树干液流进行连续观测,结合所测定的相关环境因子,分析了柳杉树干液流和耗水量的变化规律,以及液流与各环境因子的关系。结果表明:不同季节柳杉树干液流速率日变化规律基本一致,呈单峰波动曲线,但树干液流启动时间、达到峰值时间及迅速下降时间存在明显差异;树干液流密度与光合有效辐射、空气温度和水汽压差间存在极显著正相关,与空气相对湿度和CO₂浓度呈极显著负相关;液流密度随树干直径的增加,无明显变化差异,但液流速率和日均耗水量均随树干直径的增加而增大;胸径75.6 cm柳杉和胸径62.8 cm柳杉的日均耗水量季节变化过程相同,但2者变化差异较大,6月份日均耗水量最低,分别为(49.356±14.883) kg和(9.531±4.297)kg;4月份日均耗水量最高,分别为(110.022±21.890)kg和(49.352±2.629)kg。     

基于三维数值模拟的风力灭火机叶轮改进设计

风力灭火机的主要技术指标是出口全压与风量.其叶片形状是影响风机蜗壳内部流场结构、风机出口全压与流速的重要因素.通过对林海集团公司现有6MF-28风力灭火机内部流场的全压场与速度场进行三维数值模拟分析,对叶片形状进行了改进设计.数值分析表明,叶轮叶片改进后蜗壳内部流场得到明显改善,风机全压、出口速度及全压功率分别提高7%、3%和11%.     

流速与压强对马尾松木材气体渗透性的影响(英文)

在1.3×10-6到1.0×10-5m3·s-1的流速条件下,测量马尾松的纵向空气渗透系数.在所使用的流速范围内,空气流速与样品两端的空气压强差呈现线形与非线形的关系,其非线形的分量随空气流速或压强差的增大而增强.空气流速或压强差对样品的纵向空气渗透系数有影响,在6个所测量的试样中,5个试样的纵向空气渗透系数最大值与最小值的相对差在3.1%到5.7%之间,而1个试样的相对差则达到了34.2%.根据本文的研究结果,应该使用不同的气体流速(气体压强差)测量木材样品的气体渗透系数,用所测得的这些结果的几何平均值或以流速与压强差为权重的加权平均值作为样品的气体渗透系数,并指明测量气体渗透系数时不同的气体流速或压强差的范围.     

超细木粉的加工原理与运动分析

通过对超细木粉的形态分析,提出了超细木粉颗粒的粒径范围为600～1 500目;介绍了超细木粉加工设备的结构与原理,分析了制备超细木粉的粉碎过程及粉碎力,以及超细木粉的制备方法及所采用的设备对粉体产品的粒度大小、粉体形状及分散性等的影响。提出采用高速旋转搅拌式磨削粉碎方法,将粉碎设备与粉体分级设备连为一体,对未达到加工目数要求的颗粒进行循环式加工,提高了加工效率;在分级装置的不同位置安放两个转速不同的离心风机形成不规则的气流流场,能减少木粉收集时的颗粒团聚,提高了粒度分布的均匀性和木粉质量。     

胡杨蒸腾耗水的单木测定与林分转换研究

利用热脉冲技术,在黑河下游额济纳天然绿洲内测定胡杨单木边材液流在不同位点、方位的变化,结果表明:液流速率随深度的增加而增大,在15 mm处达到最大值,随后随深度增加而减小,越靠近形成层,液流启动越早,减小滞后;在4个方位上,南、西面液流速率远远高于北、东面;南面比西面液流启动较早,下降较快;西面液流速率下降滞后于南面;在北与东面,2个方位液流速率变化不大.在此基础上,采用边材面积作为纯量,对胡杨近熟林耗水量进行了推算.胡杨林边材面积与胸径之间存在较高的相关性,两者之间的关系可以用幂模型很好地拟合.通过实测标准地的胸径分布,推算出林地边材面积的分布,利用热脉冲测定单木液流通量,推算出黑河下游胡杨近熟林年生长期(4-10月)耗水量为3 172 m3·hm-2.     

木麻黄南北方位边材液流季节动态及其对蒸腾耗水测算的影响

利用TDP径流计对福建沿海木麻黄南北方位的边材液流动态进行长期监测，并同步检测空气温湿度、太阳辐射等环境因子，分析南北方位液流速率的相互关系、对蒸腾耗水量测算的影响以及与环境因子的关系。结果显示，木麻黄南北2个方位测得的液流速率存在显著差异和线性相关。木麻黄生长季（5～10月）内单株蒸腾耗水量与日总太阳辐射和昼间平均空气水汽压亏缺的指数饱和曲线拟合效果较好。采用单方位树干液流速率测算的整株蒸腾耗水量与2个方位的测算值相差18．19％。     

木材可压缩流体渗透中滑流的研究

在气体平均压力倒数为1.4-48atm~(-1)范围内测定了长白鱼鳞云杉和红松木材可压缩流休渗透中滑流效应及影响滑流的因素,论述了木材中流体流动形态和机理。研究表明,两种木材可压缩流体渗透中均产生滑流,但长白鱼鳞云杉中滑流高于红松。前者滑流渗透性与真渗透性百分比、比名义渗透性与真渗透性比、滑流因素分别为69.39％、1.69、0.356atm;后者分别为37.64％、1.376、0.197atm。滑流的大小与木材有效毛细管半径、真渗透性和气体平均压力有高度紧密相关。木材有效毛细管半径愈小,真渗透性愈低,或气体平均压力愈低,则滑流效应愈大。     

大青山油松人工林树干液流动态及其蒸腾耗水规律研究

应用TDP(Thermal Dissipation Probe)技术对大青山古路板林场的30a生油松人工林树干液流以及不同林分密度下的树木蒸腾耗水规律进行了研究。结果表明:1)在生长季内,树干径向断面形成层以下不同部位输水能力差异较大,最大流速位于形成层下3cm。2)油松树干液流的日进程呈现明显的昼夜变化规律。在11:00左右达到峰值,其值可达0.286 6~0.306 0cm3/s。3)树干液流量(Y)与树木的胸径(X)之间的关系可用Y=0.0053EXP(0.4823X)的指数函数模型表达。4)在相同立地条件下,随着阴坡林分密度从2 147株/hm2增加到4 463株/hm2,单株蒸腾耗水量从0.543 4cm3/s降低到0.319 7cm3/s,而林分蒸腾耗水量变化幅度较小,平均蒸腾耗水量为0.3710±0.0489(5)mm/h。结果指出,大青山30a生油松人工林经营密度应控制在3 307株/hm2左右。