立式双曲面网板水动力性能及流场可视化研究

网板是拖网作业系统中重要的属具之一,其水动力性能的优劣直接关系到拖网网口的扩张,并影响其生产效果和经济效益。采用单因素试验法,利用水槽模型试验和数值模拟(computational fluid dynamics, CFD)研究立式双曲面模型网板在不同展弦比λ(2.5、3.0、3.5、4.0)、弯曲度f/C(10%、15%、20%)、后退角Λ(0°、10°、15°)下的水动力性能,分析不同结构参数的网板水动力性能,对比两种方法的结果,并实现网板周围流场可视化。结果显示:①2号网板(λ=3.0、f/C=15%、Λ=10°)升力系数最大,冲角25°时,模型试验值为1.70,数值模拟值为1.88,阻力系数随冲角增大一直增大,且后部流速的模拟值和测定值平均偏差为4.40%,两种方法获得的结果吻合度高。②2号网板在流场分布中边界层分离点随冲角增大逐渐向翼端前沿移动,中心面后部涡旋随冲角增大一直增大,左翼板侧低压区随冲角增大呈先增大后减小趋势,网板尾部随冲角增大形成明显的翼端涡,产生涡升力对网板提供附加升力,使得立式双曲面网板比其他类型网板有较高升力。     

内冷油腔振荡冷却仿真方法研究

为了得出一种较为通用的活塞内冷油腔仿真分析方法,采用数值仿真研究方法,从湍流模型、多相流模型、压力速度耦合算法以及油腔几何模型进行油腔CFD仿真分析方法的研究。通过对比分析仿真所得的平均机油填充率、机油分布、壁面平均换热系数和换热系数分布,得出在进行活塞油腔CFD模拟时,标准k-ε湍流模型可以更为经济地进行流动传热计算。可保证计算模拟精度的多相流模型CLSVOF计算结果周期间变化更小,计算结果稳定。活塞油腔瞬态仿真计算时,压力速度耦合算法PISO计算得出的流动换热结果精度更高,收敛速度和达到计算稳定的速度更快,模拟所得流动传热情况更接近实际。全油腔模型模拟效果相对于简化模型效果更好。通过对油腔各壁面区域换热系数随曲轴转角变化的分析得出:振荡过程极大增强了顶面和底面的换热,油腔内壁面中顶部壁面周期平均换热系数最大;底部壁面换热系数变化趋势与顶部壁面变化趋势基本相反,这是由机油分布以及振荡规律决定的;由于侧部壁面未收到机油强烈的冲击,换热系数随曲轴转角变化相对较平缓。     

隔板长度对紧凑型高速磁力泵水力特性及叶轮径向力的影响

为探究蜗壳内隔板长度对紧凑型高速磁力泵外特性与叶轮径向力的影响,根据蜗壳型式及隔板长度的不同提出6种蜗壳方案.设单蜗壳为方案一,其余双蜗壳方案根据隔板长度从小到大依次设为方案二至方案六.采用ANSYS-CFX软件对不同工况下(0.8Q_d,1.0Q_d,1.2Q_d)各蜗壳方案泵内流场进行数值模拟,得到不同蜗壳方案的泵中心面静压分布云图,并进行径向力分析.采用方案四蜗壳作为泵实型样机进行试验,将试验值与计算结果进行对比.研究结果表明:相较于无隔板的单蜗壳泵,采用有隔板的双蜗壳泵有利于平衡叶轮径向力,在额定流量下单蜗壳在x,y方向的径向力最大分量分别为151.2,149.7 N,是双蜗壳方案四的1.5倍;随着隔板长度的增大,泵的扬程与效率均逐渐提高,叶轮径向力不断减小,3种工况下扬程的模拟值与试验值偏差均小于3.0%;试验表明数值计算结果具有可信性,研究结果可为紧凑型高速磁力泵在提高水力性能以及平衡叶轮径向力方面提供一定参考.     

园艺景观型香蕉树立式切片机设计与试验

提出一种香蕉树干回收利用预处理模式，并以此模式研发了一种香蕉树机械化切片、切散的预处理装置，该装置切片方案是由多把圆盘锯齿刀背刀交错布置于2条动力轴上，2条动力轴放置同一水平面且成一定夹角、相向转动，以此带动切片刀具相向转动切割。先利用CAD软件建立虚拟样机、仿真出几种典型的切片组合方案，再搭建切片物理样机，最后选取动力轴夹角、传送喂料速度、香蕉树干直径和切片刀具动力轴转速为试验因素，探究样机切片功率与各试验因素之间的影响规律。样机切片试验结果表明，该切片机构方案设计可行，影响因素试验结果可用，可为进一步香蕉树回收再利用的机具研发提供参考依据。      

干旱区平原水库坝后排水沟对下游农田土壤水盐运移的影响

干旱区平原水库的渗漏会抬高坝后农田地下水位,使土壤发生盐渍化,许多土地因此减产甚至弃耕。坝后设置排水沟是一种有效控制农田地下水位的措施。本研究采用排水沟调控坝后农田的地下水位,并利用HYDRUS模拟出在不同地下水位和深度的条件下土壤含水率与含盐量的变化情况,将实测数据与模拟数据相互对比,检验出模拟值的可靠度。研究结果表明:地下水位通过排水沟从1 m降到3 m,表层含盐量相差1.49～33.19 g·L~(-1),因此排水沟遏制地下水位越深,水盐运移越不明显,次生盐渍化越不容易发生,反之,则容易发生土壤盐渍化;地下水位相同时,土体种植植物可以降低含水率和含盐量,其中含水率最大变化为6.33%,含盐量仅相差0.08～4.56 g·L~(-1)左右,而且随着土层深度增加其影响的程度也逐渐减小。设置排水沟是解决坝后农田土壤盐渍化的较好方式。     

基于Design Builder模拟的郑州高层办公建筑能耗研究

以降低建筑能耗为目的,对郑州地区高层办公建筑能耗状况展开模拟研究,以其降低建筑能耗的可持续发展目标。研究方法基于数字技术同建筑设计协同,利用Design Builder软件,建立实验模型,通过模拟实验对影响建筑能耗的平面形状、建筑高度、建筑平面长宽比系数、建筑体形系数等设计参数展开研究。不同影响因素对高层办公建筑能耗影响作用不同,高度对能耗影响最大,前期方案设计中优先考虑建筑高度因素。当办公建筑平面形状相同,进深比例系数越大,能耗受体形系数影响越大,结论通过模拟实验的出来各设计参数同单位建筑能耗之间的关系式,从而为建筑设计人员进行绿色建筑设计提供理论支撑和数据基础。     

U型混合机内颗粒混合运动的离散元模拟

为探究机械搅拌式混合机内分层颗粒混合运动过程,应用离散元法对U型混合机内颗粒径向混合过程和运动规律进行模拟研究,定量分析转速对分层颗粒混合程度的影响。结果表明:U型混合机内对流、扩散和剪切作用机制对颗粒体系混合起着主要作用,颗粒运动存在小瀑布和不规则两种运动形态,颗粒混合系统可分为三个混合区域,三个混合区域之间的颗粒移动交换致使颗粒体系混合均匀,不同转速下各混合区域范围所占比例变化不明显。三种转速下,搅拌轴旋转圈数相同,混合程度相近。     

中亚天然气C线管道SPS仿真模拟

中亚天然气C线管道属于典型的输送压力高、流量大、管道跨度大、压气站数目多、输送工艺复杂的输气管道。为研究中亚天然气C线管道正常工况和事故工况下水热力参数的变化规律以及各种事故下管道的自救时间,采用SPS软件建立了中亚天然气C线管道仿真模型。模拟了正常工况下管道全线压力和温度参数,模拟结果与实际运行数据最大相对误差分别为1.90%和12.24%,验证了模型的可靠性;在此基础上分析了环境温度和管道粗糙度变化对全线输气效率的影响规律,确定了各种事故工况下管道最长的自救时间,可为中亚天然气长输管道运行管理提供参考。     

MacCormack算法在长输管道瞬变流动仿真中的应用

为了提高长输管道仿真精度和速率,基于MacCormack格式基本原理和流动方程建立了长输液体管道水力瞬变流动仿真模型。以某管道为例,分别采用该仿真算法和特征线法模拟了阀门关闭和流量增加引起的瞬变流动,并探讨了MacCormack格式中不同边界条件处理方法及Courant常数值对模拟结果的影响。结果表明:MacCormack格式可用于精确仿真长输管道瞬变流动过程,采用特征线法求解预估层边界参数后,其振荡幅度、收敛速度均优于特征线仿真方法;同时,采用特征线法处理MacCormack格式边界条件较线性外插法更易收敛。研究成果可为长输管道瞬变流动仿真提供参考。     

辣椒叶面积指数钾素响应模拟模型的构建

为揭示不同钾素水平下辣椒叶面积指数(LAI)随生理发育时间(PDT)的动态变化关系,选用黔椒10号、黔椒5号和中椒6号作为试验材料,设5个钾素水平(0 kg/hm~2、37. 5 kg/hm~2、75. 0 kg/hm~2、112.5 kg/hm~2和187. 5 kg/hm~2),定量分析不同钾素水平下辣椒LAI的变化特征,通过归一化处理,利用Curve Expert 1. 4对辣椒相对叶面积指数(RLAI)和相对生理发育时间(RPDT)进行动态拟合,并通过极限值法筛选出最优辣椒RLAI数学模型。结果表明:不同钾素水平下辣椒LAI随PDT呈左偏单峰曲线变化,同一品种间随钾素水平的增加LAI呈增大趋势;相同钾素水平下,LAI峰值为黔椒10号黔椒5号中椒6号;有理函数能够较好地模拟辣椒RLAI的动态变化,且具有一定的生物学意义;模型检验结果显示:模拟准确度k均接近于1,模拟精确度R~2均大于0. 97,根均方差(RMSE)均小于20%;模型参数在不同处理间具有一定差异性,品种和钾素主要通过控制参数b和d实现辣椒LAI的动态调控;辣椒LAImax对钾素反应比较敏感,呈线性正相关,决定系数R~2 0. 86。该模型的构建可为辣椒生长调控及优质高产奠定一定基础。