基于Fluent的9R-40揉碎机内流场仿真与研究

锤片式揉碎机作为一种重要的秸秆饲料加工机械而被广泛地应用在饲料生产作业中。为研究揉碎机内部流场结构信息,运用计算流体力学软件Fluent对锤片式揉碎机内流场进行三维数值模拟,得到转子转速为2 800 r/min时揉碎机内流场的压力场结构信息和速度场结构信息。结果显示:气流高速区出现在抛送叶片的背风面,大小为60m/s;低速区出现在揉碎机转子中心处,大小为12m/s。压力最低区域在揉碎室与抛送室交界处锤架板之间转子中心附近,压力最高区域在锤片末端和抛送室下机壳内壁附近。揉碎室和抛送室交界处存在明显压降和紊流,有利于物料在气流的带动下从抛送室内抛出。抛送室区域存在涡流,且出料管处产生回流,容易造成物料堵塞,导致物料不易被抛出或二次揉碎,增加能耗。本研究通过对揉碎机内流场进行三维数值模拟,直观地显示其内部的静压力场和速度场结构信息;研究了物料在揉碎机内部的运动规律,为揉碎机流场结构优化提供了依据,继而为优化机具、提高整机效率提供理论基础。     

9RSZ-540型秸秆揉碎机的设计

介绍了9RSZ—540型秸秆揉碎机的总体配置，对其主要工作部件的结构形式进行了分析和确定，并对其工作参数进行了选择和计算。将揉碎(无筛)室与抛送室合二为一是该机的创新，加工青、湿玉米秸杆时效率较高是该机的特点。     

9R-40型揉碎机的改进与试验研究

本文揭示了农业物料揉碎的基本过程,通过对揉搓型揉碎机相关参变量之间单因数及正交试验研究,提出将揉碎室锤齿间隙沿喂入口至抛送口逐渐减小的方式,并在揉碎室内靠近抛送口处加装动、定刀片配合工作。经改进后的揉碎机较改进前生产率提高了46.3%,度电产量提高了10.4%,揉碎度上升了4.9个百分点。研究结果为探明该类型揉碎机的理论提供基础,也为今后揉碎机设计给出参考。     

锤片式揉碎机气流场数值模拟与试验

为研究揉碎机锤片结构参数与揉碎效率之间的关系,实现高效能揉碎,从空气动力学角度出发,分析在T型结构锤片的激励下,揉碎机内腔气流场结构与物料运动之间的关系。运用计算流体动力学（CFD）技术,分析揉碎机内腔气流场的压力场分布形态和速度场分布形态。模拟结果表明：揉碎机内腔气流轴向速度梯度较大,环流层的悬浮输送特性有利于物料充分揉搓和输送,整个揉碎室内从入料口到出料口轴向气流速度逐渐变大,流场速度梯度明显。设计验证试验,对模拟所得的风速与试验测得的值相比较,结果表明,仿真值与试验值变化趋势基本一致,二者最大相对误差为8%。     

叶片式抛送装置气流流场数值模拟与优化

应用计算流体力学软件Fluent对9R-40型揉碎机叶片式抛送装置内部的三维气流流场进行了数值模拟.并对计算出的出料直管处的气流速度与试验值进行了比较,检验了数值模拟的可靠性.同时,对其叶片数、叶片倾角、抛送外壳形状及出口处倒角等几何参数的不同变化作了对比模拟,得出4叶片、圆形外壳、后倾叶片更有利于抛送.且出口处圆弧半径不宜太大.     

抛雪离心风机内流场数值模拟及其结构参数优化

抛雪离心风机工作时,其内部流动是三维非稳态不可压缩的气固两相流动。按整车参数和清雪要求设计了1套抛雪离心风机,并采用CFD方法对其内部流场进行了数值模拟,初步揭示了其内部流场的速度和压力分布。在详细分析速度场和压力场的基础上,对抛雪离心风机的结构参数进行了优化,得到了4叶片、后倾10°的抛雪效率高的抛雪离心风机结构。      

结构参数对秸秆揉碎机抛送装置气动噪声的影响分析

针对目前秸秆揉碎机抛送装置存在噪声大问题,为了在设计阶段预测其结构参数对气动噪声的影响规律,采用计算流体力学与声比拟理论相结合的方法对饲草揉碎机抛送装置的气动噪声进行了数值计算,通过气动噪声试验进行了验证。基于此分析叶片数、叶片倾角及出料管高度对气动噪声的影响规律。研究表明:①出料口计算与实测总声压级差值为1.11 dB(A);进料口计算与实测值差值为0.50 dB(A),仿真与实测结果误差较小,可见气动噪声数值计算结果可信。②抛送部分叶片的角度对进料口噪声影响小、对出料口影响大,进出料口在3个叶片时产生的噪声都最低,增加出料管高度可降低装置尤其是进料口处的气动噪声。该研究可为秸秆揉碎机结构声优化设计提供参考。     

甘薯秧回收机抛送装置气固耦合模拟与试验优化

为解决甘薯秧回收机抛送功耗高的问题，同时提高抛送装置抛送性能及甘薯秧回收率，对回收机抛送装置的风机结构及工作参数进行优化设计。分析抛送装置甘薯秧动力学特性及功耗影响因素，应用CFD-DEM气固耦合法对抛送装置的输送过程进行数值模拟，揭示回收机内气流速度场分布和碎甘薯秧运动规律。以抛送装置比功耗、甘薯秧回收率、抛送速度为试验目标，风机转速、叶片数、叶片倾角为试验因素进行三因素三水平中心组合仿真优化试验并进行试验验证。优化试验结果表明：当风机转速为880r/min、叶片数为3、叶片倾角为7°时，抛送装置比功耗、甘薯秧回收率及抛送速度分别为718m2/s2、92.79%、5.96m/s。对比试验表明抛送装置优化改进后比功耗降低15.83%，甘薯秧回收率提高1.75%，抛送速度提高5.49%。     

涡旋压缩机动静涡旋盘流场模拟分析

为了研究涡旋压缩机工作工程中动静涡旋盘啮合流场工质瞬态流动过程,建立了带有轴向和径向间隙的三维流场分析模型。利用CFD动网格技术实现动涡旋盘运动设置,并采用RNG k-ε湍流模型以R134a为工质完成了工作腔内工质流动的数值模拟分析。研究工质速度场、温度场和压力场的动态分布规律,分析了速度、温度和压力分布不均匀的原因,探索了工作腔之间由于泄漏导致的传热和传质过程对瞬态流动过程的影响。     

齿间间隙对双螺杆透平泄漏影响的数值模拟

为降低泄漏流对双螺杆液力透平效率的影响,以2/3齿双螺杆泵透平为例,根据双螺杆泵内齿间间隙的构成原理,首先建立其简化几何模型,利用透平腔内存在相对运动引起的剪切流动与各级腔室压差导致的压差流动理论,建立起齿间泄漏通道的数学模型.使用SCORG和Pumplinx软件对双螺杆液力透平进行全流场数值模拟,得到了双螺杆透平不同齿间间隙下的流场分布和流量变化规律.研究结果表明:不同间隙下螺杆的压力分布规律保持基本一致,每个密封腔室内的压力分布基本均匀,从进口到出口各相邻腔室的压力呈线性下降趋势;螺杆在齿间间隙附近出现多处泄漏通道,在各腔室压差的作用下,第一级腔内没有出现明显的高流速区域,从第二级腔内开始发生明显的高速泄漏;随着齿间间隙的不断增大,同一级腔内的齿侧间隙泄漏面积、泄漏速度以及流体从进口到出口的泄漏流量和容积损失都随之增大,当齿间间隙为0.04,0.08,0.12,0.16和0.20 mm时,由该间隙所造成的容积损失的值分别为4.03%,4.57%,5.00%,5.43%和5.72%.     

基于Fluent的打叶机内部流场数值模拟

烟草打叶机内部流场会影响打叶工艺的效果,为揭示烟草打叶机内部空气的流动规律,利用三维建模软件Creo通过滑移网格技术建立打叶机箱体结构及流场区域模型,并通过流体力学软件Fluent进行模拟仿真,得到打叶机内部的流场压力、速度、温度分布图。从数值计算结果看出,合理范围内的进风速度与刀辊转速不会对机箱内部压力、速度分布造成过大影响,在通入热流体后,打叶机内部温度呈现均匀分布,出料区内部会形成旋转回流场造成烟叶堆积,通过添加挡板或者底部进风口能够消除旋转回流场。     

青贮秸秆铡揉机的设计与试验

鉴于铡揉的青(干)玉米秸秆、麦秸等农作物秸秆及牧草物料适用于养殖牛羊牲畜及生物质能发电等领域,可有效推动粮改饲政策进一步实施,设计了一种青贮秸秆铡揉机。为此,提出了青贮秸秆铡揉机的设计方案,并对青贮秸秆铡揉机的输送喂入装置、铡揉装置及抛料装置进行优化设计,并通过试验数据计算得到青玉米秸秆的物料相对含水率平均值为55%,秸秆铡揉长度为1 060mm,秸秆破节率的平均值达91%,标准草长率为8 9%。设计的青贮秸秆铡揉机对于助推畜牧养殖业的产业化发展,提高畜牧养殖产品肉奶品质、避免秸秆资源浪费及减少环境污染具有重要的现实意义。     

旋流自吸泵突台结构数值模拟及对性能的影响

基于大涡模拟方法,设定适当的边界条件,利用三维非结构四面体网格进行网格划分,采用有限体积法对控制方程进行离散,应用CFD软件Fluent对旋流自吸泵的内部三维湍流流场进行数值计算,得到泵内部流场的分布情况以及突台附近区域的流动情况.为了研究突台结构对性能的影响,对应不同突台结构,分别计算了不同工况下的流动情况,预测旋流自吸泵的宏观性能并绘制了性能曲线.通过对数值模拟结果的分析和对比,在获得旋流自吸泵宏观性能曲线的基础上,分析突台附近区域的内部微观流场与宏观外部特性之间的关系.结果表明,突台结构对扬程、效率影响较大,而对于功率影响较小.基于CFD辅助设计,通过对突台尺寸参数不同方案的性能的对比分析,获得突台尺寸参数的最佳值,从而为泵的改进设计提供参考.     

蔬菜育苗基质块成型机设计与试验

基质块育苗移栽具有护根护苗、缓苗期短、成活率高等优点,相比穴盘钵苗,基质块苗市场保有量仍相对较少,主要受限于基质块成型加工设备配套不足,因此本文设计了一种蔬菜育苗基质块成型机,实现自动铺土、压块、投块、输送等功能为一体,通过对整机结构和传动系统、钵盘机构、压块及投块机构等关键部件进行设计,以蚯蚓粪—土壤为原料对影响基质块成型的3个因素进行正交试验,得出优选参数组合为蚯蚓粪—土壤混合配比1∶3、压缩比0.65、含水率10%,此时尺寸稳定性为98.96%,抗压力为246.86 N,散坨率为4.15%,可极大地满足基质块育苗移栽的要求,从而为基质块成型加工的研发提供理论参考。     

车用催化转化器入口管结构改进模拟与试验

利用催化转化器流场的二维模型对多种入口管结构的催化转化器流动分布和压力损失进行了数值计算,并提出一种组合型入口管。通过模拟与试验表明,与常规结构催化转化器相比,组合型入口管可明显改善流动均匀性,降低压力损失约1/4,提高催化转化器效率,延长使用寿命,减小对发动机动力性的影响,但起燃变慢。     

多功能饲草揉丝机内物料-气流耦合运动特性分析

多功能饲草揉丝机在实际应用中存在容易堵塞以及抛扔距离不满足使用要求等问题,这些问题均与机内物料-气流耦合运动特性有关。为了探究揉丝机内物料与气流耦合运动规律,采用计算流体力学(Computational fluid dynamics, CFD)以及离散元(Discrete element method, DEM)耦合方法,建立物料揉丝过程中气流与散碎物料耦合作用模型,并对物料与气流之间的耦合运动规律进行数值模拟,通过气流速度测试与物料抛扔距离试验验证耦合模型与数值计算的准确性。研究表明：出料口4个测点的气流速度仿真值与实测值相对误差均在8.1%以内;额定转速范围内3种转速下物料平均抛扔距离数值计算结果与实测值相对误差均小于5%,验证了物料-气流耦合模型与数值计算结果的准确性。饲草物料破碎后沿着揉碎室内壁面做环流运动,并沿着出料管远离进料口一侧被抛出机外。揉丝机稳定运转后室内颗粒运动的最大速度始终在某一平均速度上下波动,速度均值体现了物料颗粒在锤片打击力作用下获得动能的大小。颗粒物料获得动能越大,装置越不易堵塞,物料的平均抛扔距离越远。研究结果可为揉丝机内物料-气流耦合运动特性优化、避免...     

旋流泵的流动规律

对80X-13.5型旋流泵进行了数值模拟计算,泵内部流动区域选用Pro/E造型,用Gambit软件采用分块非结构六面体网格划分方法对模型进行网格划分及部分边界条件的设定,运用雷诺平均N-S方程和标准k-ε双方程湍流模型结合SIMPLEC算法,来数值模拟旋流泵内部三维不可压湍流场.数值模拟计算选取工作介质为清水,并认为是牛顿流体且局部各向同性;认为旋流泵的内部流场是以定常角速度绕固定轴的旋转流场,属于复杂的三维不可压湍流流动.数值模拟得出了旋流泵内的速度和全压分布图,并试分析出了旋流泵的内部流动区域分布.分析认为,周向流动是旋流泵内部的主体流动趋势,旋流泵内部流动状态可归结为贯通流和循环流.数值模拟的结果验证了已有流动模型的正确性,并且在数值模拟基础上重新划分的流动区域可以反映清水条件下80X-13.5型旋流泵的内部流动情况,可为此种泵型旋流泵的设计提供参考.     

变螺距诱导轮内流场空化数值计算

介绍了变螺距诱导轮的设计方法,确定了IH65—50—160型离心泵前置变螺距诱导轮的主要设计参数,采用Euler多相流模型和标准k-ε湍流模型、应用三维非结构四面体网格建模对离心泵前置变螺距诱导轮进行了三维数值计算,得到了其内部空化流场的压力分布和气液分布情况,并对空化工况下诱导轮内的气液分布规律和压力场进行了细致的分析.结果表明：采用圆弧叶片进口可以改善诱导轮进口前缘的工况条件,增强自身的抗空化能力;通过分析叶片出口压力波动和进口气相份额升高的现象,探讨了流道内产生漩涡的原因.