农用运输车用液力缓速器量纲分析与试验研究

为研究农用运输车用液力缓速器的制动机理,基于仔定理对影响液力缓速器制动性能的相关参数进行了量纲分析,得到了液力缓速器制动力矩与雷诺准则数、贝克莱准则数和欧拉准则数的关系式。以农用运输车液力缓速器样机THN15为例,综合运用台架试验和CFD计算,研究了不同充液率下雷诺准则数、贝克莱准则数和欧拉准则数对制动力矩的影响规律。结果显示：制动力矩都是随着欧拉准则数的增大而减小,随着雷诺准则数和贝克莱准则数的增大而增大;38%充液率时,雷诺准则数和贝克莱准则数随转速增大而减小,欧拉准则数则随转速增大而增大;95%充液率时,雷诺准则数和贝克莱准则数随转速增大而增大,欧拉准则数则随转速增大而减小。研究结果对完善农用运输车液力缓速器的设计及产品开发有较好的参考价值。     

冷冻干燥参数对塌陷温度的影响分析

利用冻干显微镜研究了溶液冷冻干燥过程中降温速率、升华压力、溶液质量分数对干燥层塌陷温度Tc的影响,采用差示扫描量热法测量了溶液的玻璃化转变温度T′g。实验结果表明,对于10%蔗糖/水二元溶液,降温速率虽然能改变冰晶大小,但对塌陷温度没有明显的影响。而对于10%叔丁醇/10%蔗糖/水三元溶液,T′g和Tc均随降温速率增大而显著降低。压力对塌陷温度影响不大。溶液质量分数不同,塌陷温度略有变化。     

不同质量分数NaCl和温度对黄原胶减阻特性影响的试验研究

为研究NaCl环境中黄原胶的减阻特性及温度对其性能的影响,通过在光滑圆管内进行不同质量分数NaCl的黄原胶溶液减阻特性试验,得到不同质量分数XG/NaCl溶液的减阻率随流动雷诺数的变化关系,并与黄原胶水溶液的减阻特性进行了对比.结果表明:黄原胶稀溶液(0.01%~0.02%)内,NaCl质量分数对溶液减阻率随雷诺数变化的影响较大,对黄原胶浓溶液(0.05%~0.06%)影响较小;高质量分数NaCl条件下,黄原胶质量分数低于0.03%时大致遵循B型减阻类型;当黄原胶溶液质量分数大于或等于0.03%时,溶液具有从低雷诺数下A型减阻到高雷诺数下B型减阻的转换特征;黄原胶溶液的减阻率在低雷诺数时对温度的变化较为敏感,高雷诺数下的减阻效果受温度影响较小.     

表面粗糙度对液膜润滑动压型机械密封性能的影响

以激光加工多孔端面机械密封为研究对象,建立符合Gauss概率分布的表面粗糙度模型,利用Fluent软件模拟研究了密封端面不同部位表面粗糙度对密封性能的影响规律,并通过正交试验进一步分析了不同部位粗糙度对密封性能的影响程度.结果表明:液膜开启力和摩擦扭矩随端面粗糙度、转速的增大而增大;泄漏量随端面粗糙度的增大而减小、随转速的增大而增大;3个部位表面粗糙度对开启力增大、摩擦扭矩增大和泄漏量减小的影响程度为动环凹腔区粗糙度影响最大,静环端面粗糙度影响次之,动环非凹腔区粗糙度影响最小.     

鸡蛋壳膜机械搅拌分离影响因素研究

基于Fluent研究了机械搅拌分离鸡蛋壳膜在不同搅拌转速、颗粒粒径和料液比下对颗粒悬浮状态、固含率分布、固相速度和搅拌功率等流场特性的影响。仿真结果表明:增大搅拌转速,有利于减小容器底部颗粒堆积,且利于颗粒悬浮,但功耗明显增大;增大颗粒粒径可减小底部中央区域的颗粒堆积,颗粒逐渐向四周扩散,但颗粒的悬浮高度会降低;增大料液比易在底部产生颗粒堆积。根据仿真结果进行了蛋壳膜分离试验,以搅拌转速、搅拌时间、料液比、分离液温度为影响因素,膜回收率和搅拌功率为评价指标进行二次正交旋转组合试验,得出最优因素参数组合。试验表明提高搅拌转速和搅拌时间可明显增大蛋膜回收率,当搅拌时间为18.57 min、搅拌转速为337.68 r/min、料液比为0.07 g/m L、温度为20.0℃时,膜回收率达到88.58%,功耗低,分离效果较好。     

缓蚀剂液膜分布规律的数值模拟

为了实现后续正常加注工艺对缓蚀剂膜的有效修复、补充,保证缓蚀剂的防腐蚀作用,对目标管段内缓蚀剂预膜层分布情况以及随流动情况变化规律进行研究,使用Fluent软件,基于欧拉-欧拉模型,建立RNG k-ε双方程模型描述管道内复杂的湍流流动,采用VOF模型模拟预膜工艺形成的缓蚀剂液膜在管壁的流动规律,计算预膜工艺形成的缓蚀剂液膜在气流作冲刷和重力作用下沿输气管道内壁分布情况以及缓蚀剂表面张力对液膜分布的影响.结果表明:缓蚀剂液膜在重力作用下向管底沉降,约占管道截面的1/3,弯头部位二次旋涡的存在会破坏缓蚀剂液膜原有的分布,向二次旋涡夹带方向移动,所以在工程实际中应重点监测这些部位.表面张力越大,壁面黏附功越大,壁面处缓蚀剂分布越均匀并且含量越高,最高缓蚀剂含率可以达到100%.因此在预膜工艺时,推荐选用壁面黏附性强且表面张力大的介质.     

导轴承刚度对水轮机轴系自振特性的影响

为研究水轮发电机组轴系横向自振特性,采用有限元方法对轴系进行离散,利用能量法获得运动方程,根据简化的实际机组轴系参数,采用Matlab软件计算机组轴系各阶的固有频率、主振型以及临界转速,分析导轴承刚度系数的变化对机组轴系临界转速和主振型的影响．计算结果表明:当仅改变其中1个导轴承刚度时,上导轴承对机组临界转速几乎没有影响,下导和水导轴承对临界转速的影响较大．当导轴承刚度达到一定值时,临界转速不再随其增大而增大,出现“饱和”现象;而同时增加3个导轴承的刚度,机组轴系的临界转速有较大的增大．上导轴承的改变对前三阶振型几乎没有影响,下导和水导轴承的改变会导致某一阶的振型与原振型相反．工程中估算机组临界转速时需充分考虑导轴承刚度对机组的影响．     

气液叉流下受热液膜的热质传递特性

采用VOF两相流模型研究了气液叉流条件下受热液膜热质传递特性,在模型中添加了表面张力源项和气液相间传质源项.为了验证所建立模型的可靠性,采用非接触式红外热成像测温方法,进行了相应的气液叉流试验.对叉流条件下受热液膜热质传递过程进行了试验和模拟计算,结果显示无量纲壁面温度计算结果与试验结果吻合很好.应用所建立的模型,模拟计算并分析了表面张力、固液接触角、液膜流量等因素对液膜流动侧形和热质传递性能的影响,结果表明：在其他参数保持不变的情况下,表面张力从0.014 N/m增大到0.072 N/m的过程中,液膜覆盖面积由82.7%减小到73.2%;固液接触角从30°增大到60°的过程中,液膜覆盖面积由80.6%减小到69.4%;液膜流量越小,液膜厚度越小,越有利于液膜的蒸发;相反,较高的液膜流量会使液膜厚度增大,阻碍了液膜蒸发,从而使外掠过液膜的单位体积空气含湿量减小.     

机械搅拌分离鸡蛋壳膜影响因素研究

基于Fluent研究了在不同搅拌转速、颗粒粒径和料液比下对颗粒悬浮状态、固含率分布、固相速度和搅拌功率等流场特性的影响。仿真结果表明:增大搅拌转速,有利于减小容器底部颗粒堆积,且利于颗粒悬浮,但功耗明显增大;增大颗粒粒径可减小底部中央区域的颗粒堆积,颗粒逐渐向四周扩散,但颗粒的悬浮高度会降低;增大料液比易在底部产生颗粒堆积。根据仿真结果进行了蛋壳膜分离试验研究,以搅拌转速、搅拌时间、料液比、分离液温度为影响因素,膜回收率和搅拌功率为评价指标进行二次正交旋转组合试验,得出最优因素参数组合。试验表明提高搅拌转速和搅拌时间可明显增大蛋膜回收率,当搅拌时间为18.57 min,搅拌转速为337.68 r/min,料液比为0.07 g/mL,温度为20.0℃,膜回收率达到88.58%,功耗低,分离效果较好。     

紫菜降压肽酶膜耦合反应制备工艺RBF神经网络优化

以条斑紫菜为原料，利用建立的酶膜反应器制备紫菜降压肽，为获得最大蛋白转化率，采用径向基人工神经网络模型(RBF-ANN)对该工艺进行优化,并采用交互验证的方法优化并建立最优模型。通过模型的模拟及优化，得到间歇式酶膜耦合制备紫菜降压肽的最佳工艺条件：底物质量浓度1.0 g/mL、加酶量4%、反应温度50℃、pH值9.0、循环泵转速300r/min的条件下反应60min。其蛋白转化率为55.67%，多肽得率为22.27%，单位酶产肽量为13.91，IC50质量浓度为0.492 mg/mL。在优化工艺条件基础上进行连续酶膜耦合研究，结果表明：与传统酶解反应相比，蛋白转化率提高21.98%，多肽得率提高8.79%，单位酶肽产量比间歇反应提高     

气液叉流下受热液膜的热质传递特性

采用VOF两相流模型研究了气液叉流条件下受热液膜热质传递特性,在模型中添加了表面张力源项和气液相间传质源项.为了验证所建立模型的可靠性,采用非接触式红外热成像测温方法,进行了相应的气液叉流试验.对叉流条件下受热液膜热质传递过程进行了试验和模拟计算,结果显示无量纲壁面温度计算结果与试验结果吻合很好.应用所建立的模型,模拟计算并分析了表面张力、固液接触角、液膜流量等因素对液膜流动侧形和热质传递性能的影响,结果表明：在其他参数保持不变的情况下,表面张力从0.014 N／m增大到0.072 N／m的过程中,液膜覆盖面积由82.7％减小到73.2％;固液接触角从30°增大到60°的过程中,液膜覆盖面积由80.6％减小到69.4％;液膜流量越小,液膜厚度越小,越有利于液膜的蒸发;相反,较高的液膜流量会使液膜厚度增大,阻碍了液膜蒸发,从而使外掠过液膜的单位体积空气含湿量减小.     

气泡雾化喷嘴泡状流喷雾特征试验与仿真

建立了气泡雾化喷射可视化试验系统及喷嘴内部和喷雾场中气液流动模型;采用试验和仿真方法对一特定可视化喷嘴的泡状流喷雾特征进行了研究。结果表明,喷雾表面存在气相膨胀凸起现象,气相膨胀凸起宽度随液相流量和气液质量比增加而增大,凸起间距随气液质量比增加而减小;在相同气液质量比下,喷雾锥角随液相流量增加而增大,较高液相流量时液相流量的影响变弱,喷雾贯穿距在较低气液质量比时随液相流量增加而增大,较高气液质量比时则减小;低气液质量比时,喷雾形态受气液质量比影响明显,喷雾锥角和贯穿距随气液质量比增加而增大;液滴碰撞率随喷雾轴向距离增加而减小并逐渐趋于稳定;喷孔出口气液流量脉动对喷孔出口截面附近液滴轴向速度的影响只局限于很短距离内;随着与喷孔出口轴向距离增加,液滴直径分布范围变宽、液滴峰值数量减少,液滴峰值直径和液滴直径分布向大直径方向移动;随着与喷孔出口轴向距离增加,大尺度液滴区内液滴粒径增大,大尺度液滴区的径向范围变宽。     

大出口角叶轮离心泵输送粘油性能计算

采用FLUENT计算了44°大出口角叶轮离心泵输送水和粘油的水力性能,通过研究叶轮理论扬程、滑移系数、水力损失系数等重要参数,重点研究了液体粘度对泵水力性能的影响,并将计算的泵扬程和效率与试验数据进行了对比.分析了＂扬程突升＂现象和叶轮理论扬程曲线出现驼峰的原因.结果表明,计算的泵扬程和效率与试验值仅能部分吻合.虽然能够预测出＂扬程突升＂现象,但是不能象试验那样在较宽粘度范围内得到维持.小流量工况的蜗壳与叶轮的强烈作用是叶轮理论扬程出现驼峰的原因.增加叶片出口角会使各个工况下的蜗壳和小流量下叶轮水力损失加大,但大流量下叶轮水力损失下降.     

弧形挑膜齿残膜清理滚筒运动分析

对弧形挑膜齿残膜清理滚筒的结构、工作原理和主要工作部件进行了研究，对弧形挑膜齿的运动轨迹方程进行分析，建立残膜相对弧形挑膜齿的运动微分方程，讨论机组前进速度、滚筒转速等因素对拾膜性能的影响，通过弧形挑膜齿残膜清理滚筒实地测试，证明该机构设计合理，残膜回收率可达85％。     

基于动网格的上游泵送机械密封性能参数分析

为了准确获得上游泵送机械密封的液膜厚度,采用Pro/E软件建立螺旋槽上游泵送机械密封的三维参数化模型,应用Fluent软件的动网格技术,同时考虑空化的影响,对机械密封微间隙内流场进行了数值模拟.将得到的液膜厚度与有关文献的测试结果进行对比分析.在同时考虑空化模型和动网格技术的基础上,计算分析了工况参数对液膜刚度和泄漏量的影响.结果表明,应用动网格计算的液膜厚度与测试结果所获得的结果基本一致,最大相对误差为19.6%,最小相对误差为0,平均相对误差为8%,从而验证了动网格技术在机械密封内流场模拟中的可行性;机械密封内流场计算应当考虑空化问题,才能得到比较真实的内流场特性;液膜厚度、泄漏量和液膜刚度随着转速、介质压力的增大而增大,端面螺旋槽在产生泵送效应的同时也产生动压效应.     

异速双轴流脱粒装置的研制

全喂入联合收割机的高损失率、高含杂率和高破碎率一直是我国全喂入联合收割机发展的瓶颈.为此,从研发一种全新的异速双轴流脱粒装置着手,将前脱粒滚筒的转速设计为786r/min,后脱粒滚筒的转速设计为1001r/min;作物先喂入转速较低的前脱粒滚筒,使易脱粒的谷粒脱粒下来;然后将尚未脱净的茎秆投入后脱粒滚筒,使剩余的较不易脱粒的谷粒在较高转速和更强力的打击下脱离出来;再辅以脱粒室端盖及凹板筛、振动筛的优化设计,为联合收割机提供一种脱净率高而破壳率低的高效谷物脱粒装置.     

气调保鲜液氮充注沉浸式汽化器工作特性研究

针对液氮充注气调方式液氮温度较低,直接充注将对果蔬产生冻害问题,为提高液氮汽化器出口温度的控制精度,提高冷量利用率,设计了一种蓄冷液氮充注沉浸式汽化器并搭建试验平台,研究盘管长度、蓄冷剂类型和液氮流量等因素对汽化器工作特性的影响。基于传热理论建立了汽化器出口温度计算模型。计算得到的汽化器出口温度与试验值基本一致,相对误差为2.01%和8.06%。试验结果表明:盘管长度、蓄冷剂类型和液氮流量都对汽化器工作特性有显著影响,盘管长度和液氮流量与充注时间呈线性关系,随着盘管长度增加或液氮流量减小,相关系数升高;当盘管长度为3 m、液氮流量为0.0075 kg/s和蓄冷剂类型为水时,汽化器的换热性能较佳,而当盘管长度为3 m、液氮流量为0.01 kg/s和蓄冷剂类型为水时,汽化器的蓄冷效率较佳。     

Surface films affecting velocity profiles of slowly moving water in open channels

Summary Rates of movement of surface films and underlying water were measured using observable solid and liquid tracers. Water flow rate, surface width, water depth, and channel length were varied in flumes in which the water was allowed to flow over a broad weir crest at the tail end. In some runs the surface was blocked 5 cm in front of the weir. When this was done, velocity of the surface film immediately upstream from the block decreased to a small fraction of its previous value and this area of slow surface velocity built upstream with time, extending to as far as several meters under steady state conditions. In this reach, the film at the air-water interface of the water causes drag on the moving water similar to that at a solid-water interface.Water surface in channels one cm wide and 100 cm long stopped moving when the shear force caused by water flowing beneath it dropped to less than 0.0013 dynes/cm². This indicates structure in the surface which does not deform or shear at rates proportional to the force applied. Average water flow velocities from 0.3 to 1 cm per second provided shear stresses in excess of 0.002 dynes/cm² and moved these surface films. However, the velocity distribution across the surface of the channel was not parabolic, and indicated that most of the shear in the film was taking place near the edges of the channel. Extrapolation of these observations to water film dimensions present in unsaturated soils indicates that air-water interfaces in unsaturated soils are usually static.     

地膜回收机的自动电控系统优化

为了实现地膜完整回收与重复利用,设计了自动控制系统,并建立了土壤清除模型和图像识别判定规则,对控制系统进行优化,简化了控制流程。分别建立切土力与土壤深度模型和刨土力与土壤深度模型,通过土壤深度,直接计算所需力。采用视觉识别的方法判定地膜是否出现,对采集图像进行灰度化和二值化分析,选取高亮区域面积占比和轮廓周长,作为判定地膜出现的依据。对系统进行测试,结果表明:地膜识别率保持在93%以上,伤膜率控制在0.71%~2.86%,浮土清除率保持在80%以上,具有较高的控制精度。     

射水抽气器最大吸气流量

为确定抽气器的工作范围,分析了单通道长喉管射水抽气器(即液气射流泵)在被吸气体为常压情况下最大吸气能力,认为喉管内液气两相混合的位置和流动状态是影响最大吸气流量的重要因素,喉管内发生两相临界流是有相变时抽气器的一种极限工况。采用一维流动公式计算了正常情况下最大吸气流量,试验数据说明在合理的抽气器尺寸情况下计算值与试验值一致。