薄壁堰泄流能力的数值模型计算及模拟自由水面的评价

【目的】研究数值模拟技术对矩形薄壁量水堰自由水面和泄流量的模拟能力。【方法】应用基于CFD的流体分析软件FLUENT,采用带自由表面的k-ε气液两相紊流数学模型,并使用自定义UDF函数处理入口条件,对整个流场进行数值模拟计算,得到了整个流场的流态分布图、泄流量、自由水面和压力分布等水力参数。【结果】将模拟得到的自由水面和泄流量与实测值进行对比,二者吻合良好,说明所选数值模型能够准确模拟矩形薄壁量水堰的流场特性。【结论】本研究采用的数值模拟技术,能成功模拟矩形薄壁量水堰的自由水面和泄流能力,可以为量水堰的水力设计提供参考依据。     

4ZQ-13型落地红枣捡拾机的设计

【目的】研制落地红枣采收机械,为落地红枣的采收提供支持。【方法】针对新疆红枣种植面积大,落地红枣人工捡拾采收费时费力的问题,基于气力式捡拾的优点,设计了4ZQ-13型落地红枣捡拾机,并运用CFD(Computational fluid dynamic)仿真分析方法探究气流分配装置内速度场的分布规律与喷嘴出口风速的均匀性。【结果】仿真分析表明,4ZQ-13型落地红枣捡拾机的气流分配装置满足落地红枣捡拾要求,但气流进口区流场有扰动,该区域的喷嘴出口风速低于其余喷嘴,其余区域流场分布均匀。对4ZQ-13型落地红枣捡拾机进行的台架试验表明,其捡拾率为76.5%,伤枣率为0,其中气流进口区喷嘴的漏捡率较高,需进一步优化该区域结构。【结论】4ZQ-13型落地红枣捡拾机满足落地红枣捡拾要求。     

梭锥管混浊流体分离装置水沙分离试验研究

运用均匀正交设计法和投影寻踪回归分析法(PPR)对梭锥管混浊流体分离装置(简称梭锥管)进行了结构优化试验研究。根据前期研究结果,确定了锥圈间距、进流量、倾角、底孔孔径作为正交试验的4个主要影响因素,选择UL9(34)对梭锥管混浊流体分离装置进行了均匀正交试验,应用投影寻踪回归分析方法对试验结果进行了数据分析和计算机仿真优化。结果表明,与前期研究结果相比,梭锥管的水沙分离效果与其纵轴线与水平面的倾角大小有关,当倾角为60°时,水沙分离效果较好,浓缩率达到了1.73。进流量和锥圈间距相同的梭椎管,底孔越大,耗水率越大,表面负荷率随着底孔的增加逐渐减小,而锥圈间距对耗水率和表面负荷率影响很小。进流量不变时,浓缩率随着底孔孔径和锥圈间距的减小而增大。     

基于Curve软件的喷嘴参数研究

针对LICHENG VP11003扇形喷嘴的喷雾参数进行分析,寻找既符合现代社会节能要求又可满足农作物生长要求具有最佳喷雾效果的喷嘴设计方案.该试验在哈尔滨博纳科技有限公司生产的喷雾性能试验台上进行,测出LICHENG VP11003扇形喷嘴在不同压力下各参数值.实际测试结果为:VP11003扇形喷嘴在压力0.2、0.3和0.4 MPa下的流量分别为0.76、0.85和0.96 L/min;雾锥角分别为98.8°、105.0°和112.5°.利用Curve软件对其参数进行模拟分析得出喷嘴在压力0.1、0.5 MPa下的流量和雾锥角分别为0.66、1.06L/min和90.4°和116.2°.试验证明根据选择的拟合方程式可以计算出其更多压力下的参数值.     

滴头间距对双点源交汇入渗影响的模拟研究

【目的】研究滴头间距对双点源滴灌土壤水分入渗的影响。【方法】应用HYDRUS 3D软件,在滴头间距分别为10,20,30和40 cm时,对湿润峰交汇时间、交汇面土壤含水量、湿润峰运移速率和湿润体的形状变化进行模拟研究,并进行试验验证。【结果】湿润峰交汇时间随着滴头间距的增大呈指数级增加,湿润峰运移速率与滴头间距之间呈幂函数关系;随着滴头间距的增加,湿润体形状依次从1个近似半球体向近似半药囊形、半花生壳形及2个分离的近似半球体转变,湿润体内高含水量区域也从2个逐渐转化为1个。以土壤剖面含水量、湿润峰运移距离及总入渗量为指标进行验证试验,结果表明,土壤含水量、湿润峰运移距离及总入渗量的模拟值与实测值均具有较好的一致性。【结论】滴头间距对双点源滴灌土壤水分入渗影响显著,土壤水分三维数值模拟模型能较准确地反映双点源入渗条件下粘壤土的水分运动规律。     

滴灌灌水器迷宫流道的内部流体数值模拟与流动分析

【目的】研究滴灌灌水器的结构参数对其水力性能的影响。【方法】提取齿形迷宫流道灌水器齿宽、齿底距、齿高为结构控制参数,在CAD几何建模的基础上,应用基于CFD(Computational Fluid Dynamics)的流体分析软件FLUENT,对灌水器迷宫流道内流体的流动进行数值模拟,得到流量压力关系以及流场可视化图,由此分析了各参数对灌水器性能的影响,以及流道内水流的速度矢量分布规律。【结果】当齿高保持恒定时,齿宽和齿底距均与流量、流态指数呈正相关关系,且齿宽对流量、流态指数的影响较齿底距更显著;而齿宽和齿底距保持不变时,齿高与流量、流态指数呈负相关关系。【结论】齿宽相对越小,灌水器消能效果与抗堵塞性能越好。因此,可以通过适当减小齿宽和齿底距、增大齿高等措施改善灌水器的水力性能。     

中红侧沟茧蜂触角超微结构

【目的】明确中红侧沟茧蜂触角感器的种类、分布、形态及内部结构。【方法】利用扫描电镜和透射电镜对中红侧沟茧蜂触角进行观察。【结果】扫描电镜结果表明中红侧沟茧蜂触角由柄节、梗节和16节鞭节组成;雌蜂、雄蜂触角上均存在以下6种感器：毛形感器、刺形感器、板形感器、锥形感器Ⅰ、锥形感器Ⅱ和腔锥感器;雌蜂、雄蜂间各种感器的长度、分布和数量没有明显差别。透射电镜结果表明毛形感器和腔锥感器角质层壁厚,壁上有孔,内腔有神经树突;刺形感器和锥形感器Ⅰ角质层壁厚,壁上无孔,内腔有神经树突;板形感器角质层壁薄,壁上有孔,内腔有神经树突;锥形感器Ⅱ角质层壁厚,壁上无孔,内腔无神经树突。【结论】明确了中红侧沟茧蜂触角感器内、外部超微结构,为寄生蜂嗅觉感知行为提供了理论依据。     

畜禽舍末端水喷淋废气处理系统的颗粒物净化性能分析与优化

【目的】畜禽养殖舍排出的大量颗粒物及吸附的臭气成分和微生物会对大气环境和周边人员的健康造成严重破坏,降低废气中颗粒物浓度是畜禽舍末端废气净化技术的核心目标之一。【方法】针对畜禽养殖末端卧式水喷淋净化技术,通过自主搭建的卧式水喷淋系统颗粒物净化效率试验平台,设计正交试验方案,采用极差分析和方差分析方法,研究通风风速、喷嘴压力、喷嘴额定孔径及喷嘴雾化角度等关键调控参数对颗粒物(PM2.5和PM10)净化效率的影响规律,并运用参数优化模型获得针对不同粒径颗粒物的最优调控参数组合。【结果】研究结果表明,影响PM2.5净化效果的主次顺序为喷嘴压力>通风风速>喷嘴额定孔径>喷嘴雾化角度;影响PM10净化效果的主次顺序为喷嘴压力>喷嘴额定孔径>喷嘴雾化角度>通风风速。通过优化求解,最优参数组合为通风风速为1.5 m/s、喷嘴压力为60 kPa、喷嘴额定孔径为11.1 mm、喷嘴雾化角度为120°。验证试验结果表明,最优参数组合的PM10净化效率为40.4%,PM2.5净化效率为41.1%。【结论】研究结果可以为畜禽舍末端废气处理系统颗粒物净化设备的设计和运行参数调...     

管道入口段雾化加注天然气减阻剂的数值模拟

采用数值模拟的方法研究天然气管道减阻剂的雾化加注过程,首先对气体管道入口段的稳态流场进行模拟,得到收敛的气流场,再将减阻剂作为一系列离散相雾滴从入口喷嘴注入后进行耦合计算,分析各雾化条件对雾滴索泰尔平均直径（SMD）及其在入口段管壁上吸附特性的影响。模拟结果表明：喷雾压差、喷雾流量、喷嘴直径和喷射角度是影响天然气管道减阻剂减阻效果和减阻距离的关键因素。喷雾压差越大,喷雾流量越小,雾滴的SMD越小,越容易吸附在入口段的管壁上;喷嘴直径和喷射角度对雾滴的SMD影响不大,但喷射角度较小时,雾滴能被气流携带更长距离。研究成果可为天然气减阻剂的工程应用提供一定的理论指导。（图6,表5,参17）。     

复杂边界大尺度流场模拟中同位网格的实施

【目的】针对目前常用的复杂边界大尺度流场模拟方法(构建基于正交曲线坐标变换和交错网格的数学模型)的不足,构建具有更强适应性及更高效率的数学模型。【方法】以沿水深平均的平面二维水流运动数学模型为基本讨论模型,在复杂边界大尺度流场模拟中引入同位网格,给出了一般曲线坐标系下平面二维水流运动控制方程的通用转换形式及基于同位网格的通用离散方程,研究了一般曲线坐标系下基于同位网格SIMPLE算法的实施办法。【结果】构建了一般曲线坐标系下基于同位网格布置计算变量的数学模型,并将其运用到新疆博斯腾湖流场模拟的计算实例中,结果显示,计算成果合理可靠,与实际情况相符。【结论】在具有复杂边界大尺度流场模拟中成功实施了同位网格,其算法可以用于解决天然河流、湖泊、水库及河口海岸等的流场模拟问题。     

双曲线型薄壁堰泄流规律的数值模拟

【目的】推求双曲线型薄壁堰堰流的基本方程式,确定双曲线型薄壁堰的流量系数,为实际工程中流量的控制和测量提供参考。【方法】根据双曲线构建了双曲线型薄壁堰,通过能量方程式推导其流量的计算公式;数值模拟了4种不同堰顶水头的过流能力,根据模拟的流量数据利用最小二乘法拟合流量与堰顶水头的关系式,与理论推求的堰流基本公式相结合确定双曲线型薄壁堰的流量系数,辅以RNGk-ε湍流模型数值求解气液两相流时均方程;使用半隐式SIMPLE(Semi-implicit method for pressure-linked equations)算法求解速度与压力耦合方程组,并用VOF(Volume of fluid)法模拟自由水面。【结果】理论公式计算的流量与数值模拟的流量相差甚微,相对误差在0.3%以内,证明本研究推求公式正确。【结论】双曲线型薄壁堰的流量与堰顶水头成正比关系,该关系为流量的控制和测量提供了便利。     

设施农业文摘

【篇名】新疆现代化温室经营类型【作者】孙全洪【机构】西北农林科技大学陕西杨凌新疆农业职业技术学院新疆昌吉【刊名】塔里木大学学报,2006年01期【关键词】新疆现代化温室引进推广经营类型【篇名】CFD在温室领域的国内外研究现状【作者】陈忠购张燕飞【机构】浙江林学院园林学院浙江林学院林业与生物技术学院【刊名】农机化研究,2006年05期【关键词】园艺学计算流体动力学综述模拟温室内部环境【篇名】IP模式工厂化农业湿温气参数测控装置研制【作者】刘桂雄洪晓斌徐静刘少群【机构】华南理工大学机械工程学院华南农业大学教学科研基…     

输气管道站场调压阀噪声的产生机理

针对输气管道分输站场存在的噪声超标问题,以忠武线武汉东站调压阀噪声为研究对象,利用气体动力学原理对噪声产生的过程进行分析,采用流体动力学模拟技术对噪声源内部流场进行模拟.通过理论分析和流场模拟,得到调压阀噪声产生的机理为机械振动噪声和流体动力学噪声,其中前者为调压阀的主要噪声.研究得到噪声与调压阀开度的关系：在一定的开度范围内,噪声值随着开度的增大而增大.研究结果可为输气管道站场的降噪技术研究提供指导.     

基于Fluent的工厂化水产养殖增氧锥的数值模拟及结构优化设计

利用Fluent软件中的Mixture模型和标准湍流模型对设计的不同结构增氧锥内部流场进行了数值模拟,得到了流场内部多相流的速度分布云图及速度矢量图,揭示了不同结构增氧锥气液接触起点处管内流体的流动状态.通过对增氧锥模拟数据的分析,得出氧气进气管布置在增氧锥锥顶竖直进水管的中下部最为合适,并通过增氧试验验证,证实仿真结果与试验结果吻合.     

基于正交试验的喷射除冰影响因素试验研究

针对风电机组叶片覆冰问题，喷射除冰法是解决该问题的一种有效方法。为了探究多因素对喷射除冰效果的影响，以覆冰叶片为研究对象，利用室外除冰试验台进行单因素试验，选取喷射流量A、喷射角度B、喷嘴与叶片间距离C、氯化钙除冰液温度D、喷射流量×喷射角度A×B、喷射角度×喷嘴与叶片间距离B×C，以除冰速度为评价指标进行9因素3水平正交试验。结果表明，影响喷射高温化学试剂除冰法的因素大小顺序为喷射流量A>喷射角度B>除冰剂的温度D>喷射流量×喷射角度A×B。因此，在喷嘴射程范围内，除冰效率最优搭配方案为喷射流量1.223 L/min、虹吸式锥形喷头、除冰剂温度75℃。此试验为风电机组叶片喷射除冰提供依据。     

设施农业文摘

【篇名】节能型连栋日光温室的研制【作者】金雪均【刊名】上海农业学报2004年02期【机构】上海市农业机械研究所上海201106【关键词】连栋日光温室;结构设计【摘要】节能日光温室是适合我国华北和西北大部分地区采用的具有中国特色的新型保护地栽培设施。节能型连栋日光温室是结合单栋日光温室和连栋温室的结构特点而设计的一种新颖温室。该文阐述节能型连栋日光温室的特点与结构设计要点,最后通过实例设计及试验分析进行阐述。【篇名】连栋塑料温室喷雾降温及外遮荫降温试验研究【作者】程绍明楼华粱崔绍荣【刊名】农机化研究2004年02期【…     

基于混合模型的管道输沙特性数值模拟研究

【目的】探索管道水沙两相流的流场结构和输沙特性,为进一步研究管道输沙过程中阻力损失随含沙量、流速等的变化规律奠定基础。【方法】采用多相流混合模型和标准k-ε湍流模型,利用管道清水层流和湍流流场模拟,验证所选模型的可行性,并将模拟得到的管道流场以及阻力情况与实测值和计算值进行对比,确定模型参数,进一步结合小浪底水库现场管道抽沙试验,对管道流量(Q)为620和950m3/h工况下含沙量(Cv)分别为3.74%,10.53%,22.64%,37.74%和45.28%的5种含沙水流进行数值模拟计算,并分析其流场结构和流速、含沙量的垂向分布等水力特性。【结果】根据模拟值与实测值以及计算值的综合对比情况,选定粗糙度0.6mm、粗糙常数0.6、入口湍流强度25%为参数组合来模拟分析管道含沙水流的流动特性,得到了5种含沙量工况下管道输沙过程中的水沙两相流分布和管道横断面的流速分布,以及5种含沙量下横断面流速的垂向分布和含沙量的垂向分布规律,具体表现为:在管道流量Q=620和Q=950m3/h时,管道中心断面水沙呈上小下大的悬移质分布形态,随着水流含沙量的增加,管道底部沙量逐渐增大,当含沙量增加至45.28%时,管道中的水沙几乎为稠密的沙浆,在垂向分布上管道含沙量出现顶部小而底部大的现象。另外,管道的断面流速呈现出顶部流速大而底部流速小的现象,且随着含沙量的增大,高流速区扩大且逐渐向管道顶部上移,与大流量工况相比,小流量时高流速区集中且上移明显。垂向流速分布不再呈对称分布而出现管道顶部大、底部小的分布形态,且随着含沙量增大,不对称性更加明显。【结论】多相流混合模型可用于管道输沙流场的模拟计算,模拟结果表明,挟沙水流极大地改变了管道清水流场时呈轴对称分布的流速形态,表现为管道顶部低含沙区流速大,底部高含沙区流速小,且含沙量越高,不对称性越显著;随着流速增大,水流挟沙能力大大提高,流速分布的不对称性显著降低。     

基于双圆盘覆土的种肥分施装置设计与试验

【目的】针对免耕条件下玉米播种施肥时,采用自然回土方式存在的种肥间距不稳定、种子覆土量不足等问题,采用主动覆土方法,设计一种基于双圆盘覆土的种肥分施装置。【方法】设计基于双圆盘覆土的种肥分施装置,利用EDEM对该装置的作业性能进行离散元仿真,研究圆盘直径、圆盘入土深度、圆盘张角、排种管前后间距及圆盘后方开口间距对种肥间距和种子覆土厚度的影响,并在此基础上选取圆盘直径(150,175,200,225,250 mm)、排种管前后间距(60,80,100,120,140 mm)及圆盘后方开口间距(110,135,160, 185,210 mm)为试验因素,利用3因素5水平二次正交回归试验,分析各关键因素对种子覆土厚度的影响。与不加覆土圆盘的装置进行田间对比试验,对基于双圆盘覆土的种肥分施装置作业效果进行验证。【结果】利用Design-Expert软件得出了影响种子覆土厚度的主次因素:圆盘后方开口间距、排种管前后间距、圆盘直径;最优组合是圆盘直径201 mm,圆盘后方开口间距103 mm,排种管前后间距115 mm。田间试验表明,设计的装置种肥间距与种子覆土厚度与仿真优化结果的相对误差分别为7.63%和11.45%;设计的装置种肥间距和种子覆土厚度较不加覆土圆盘的装置分别增加了14.30%和19.30%,种肥间距与种子覆土厚度的变异系数分别为5.21%和7.26%。【结论】所设计的基于双圆盘覆土的种肥分施装置作业效果满足种肥分施要求,为后续种肥分施技术与装置的研发提供了依据。     

蓄冷式冷藏箱降温过程的数值模拟及试验验证

【目的】研究蓄冷式冷藏箱降温过程中的温度变化速率和温差。【方法】采用CFD模拟软件对冷藏箱内流场进行非稳态数值模拟;建立包括冷藏箱内部和外部环境在内的三维耦合模型;分析蓄冷式冷藏箱降温过程中贮藏室内温度场分布规律;得出贮藏室内横截面和纵截面流场分布图。基于所建立的模型,研究不同风机风速、回风道面积和冷条初始温度对贮藏室流场的影响。【结果】模拟结果表明,冷藏箱可以在8 min内将贮藏室温度从16℃降低到0℃,正对回风道的区域温度较低,其他区域温度分布比较均匀。模拟结果与试验结果比较吻合,贮藏室温度变化平均绝对误差为0.68℃,温度分布平均绝对误差为0.29℃。提高风机风速,增大回风道面积,降低冷条初始温度可以缩短降温的时间,贮藏室温度变化速率随着降温时间逐渐减小;贮藏室内的温差随风速的增加而减小,随回风道面积的增大和冷条初始温度的降低而增大。【结论】该研究结果可为蓄冷式冷藏箱降温参数的优化设计提供一定的参考。     

进口结构对迷宫流道滴头性能影响的模拟研究

【目的】分析进口栅格结构对滴头性能的影响,为迷宫流道滴头的设计提供参考。【方法】应用计算流体力学CFD方法,对不同进口结构的滴头流道流场进行数值模拟,分析进口数目、进口宽度、进口高度和缓水区深度对滴头性能的影响。【结果】进口流量在不同进口栅格之间分配,距离迷宫流道越远的进口栅格流量越小,流量主要集中在靠近迷宫流道的几个进口栅格;在总进口栅格断面面积大于迷宫流道最小断面面积的情况下,不同进口栅格结构几乎对滴头流量没有影响,而对各进口栅格之间的流量分配影响较大;随着进口高度和缓水区深度的增加,不同进口之间流量和流速的分布更加均匀,低速区面积减小,可降低进口处泥沙沉积,提高滴头的抗堵塞性能;单纯增加进口数目并不能从根本上改善进口处的堵塞状况,片式滴头进口数目以3~5个为宜。【结论】进口栅格结构对滴头性能影响很大,应深入研究以优化滴头性能。