开启涡轮式搅拌器的流场分析及结构优化

对于开启涡轮式搅拌器的搅拌流场,采用多重参考系法、标准κ-ε湍流模型和SIMPLE算法,应用Fluent软件对其进行数值模拟,并用PIV实验进行验证。结果表明:数值模拟与实验结果基本一致,选用的MRF模型符合实际;对叶片数为4、桨叶倾角为45°、桨径为100mm的常用开启涡轮式搅拌器在转速为120r/min时进行模拟,发现桨叶区产生径向流,在挡板附近形成漩涡,在釜底存在搅拌死区;对搅拌器叶轮设计参数进行优化,发现当桨径为170mm、桨叶倾角为45°、叶片数为6时所产生的搅拌死区最少,搅拌效果最佳。     

双层intermig桨式搅拌槽流动场数值模拟

搅拌器被广泛应用于许多工业过程中。本文对双层intermig桨式搅拌槽内的混合过程进行了三维模拟,采用多重参考系法(MRF)及标准k-ε模型,分析了不同工况下,桨叶直径及离底高度对流场及搅拌功率的影响,绘制了Np-Re关系图。结果表明:离底高度的变化对搅拌槽流场性能的影响非常明显,流动模拟可获得详细的流场分布及各项特性参数,计算结果可为工业搅拌过程提供工艺参考。     

不同搅拌桨设计对立式饲料混合机内流场的影响

【目的】为了提高立式饲料混合机的混合效率,需要研究不同搅拌桨形状、桨叶长度和数量条件下的混合效率,设计一款搅拌效率高的新型搅拌桨。【方法】课题组通过CFD仿真模拟,探究不同搅拌桨形状、数量以及桨叶长度对流场的影响,并根据混合机内速度场和湍流动能的变化,评估不同搅拌桨的搅拌效果。采用单因素实验设计,在每组实验中只改变一个自变量(即搅拌桨形状、数量或桨叶长度),对流场的速度和湍流动能变化进行分析研究。【结果】1)搅拌桨数量、长度不变,转速为50 r/min条件下,装配锚式搅拌装置的混合机内部流体的速度分布面积更为广阔,产生的湍流动能最大,为0.005 67 m²/s²;2)搅拌桨数量不变,桨叶从110 mm增加至150 mm时,混合机内的死区面积明显减少,桨叶附近的湍流强度明显升高;3)在锚式搅拌装置且转速为50 r/min的条件下,当主轴安装有两层搅拌桨时,混合机顶部和底部的速度都有所改善,部分区域可达到0.36 m/s,所产生的最大湍流动能为0.004 8 m²/s²,平均湍流动能分布均匀。【结论】...     

卧式植保混药机设计及其混合均匀性模拟研究

针对传统混药过程中混合不均匀等问题,设计一种卧式植保混药机并对其混合均匀性进行模拟试验。首先对混药机的搅拌功率、输药、输水装置和混药搅拌装置等关键部件进行设计,其中搅拌器的功率为6 W,搅拌轴的直径为30 mm。然后对混药均匀性进行模拟试验,探究混药机结构参数(入口数和桨叶数)对流场、压力场和混药均匀性的影响。研究结果发现,混药机桨叶数对药液流场和压力场影响显著,流场的变化会影响混药均匀性;桨叶数越多对流体内部的搅动越明显,当入口数和桨叶数都为4个时,混药均匀性最高。本文对提高卧式混药机混合均匀性提供理论研究基础。     

组合桨搅拌槽内部流场数值模拟

针对组合桨组合形式在不同应用场合的匹配问题,采用计算流体力学(CFD)的分析方法,基于Fluent仿真软件,分析双螺带及六斜叶涡轮桨基于不同组合位置的内部流场情况采用多重参考系(MRF)方法建立基础模型,基于Navier-Stokes方程和标准k-ε湍流模型对搅拌槽内部流体产生的流场进行数值计算,得到搅拌桨在240 r/min的搅拌转速下产生的流场数据.分析搅拌器在特定界面处轴向、周向、径向的速度矢量图以及其综合速度云图,并对位置互换的流场进行分析和比较,选出上双螺带桨下涡轮桨为最佳的桨叶组合形式,此种组合桨型对于提升搅拌器在相关领域的应用和发展等有参考价值.     

双层桨叶硫酸铜搅拌器的桨叶安装参数优化

硫酸铜在农业生产中有着非常重要的作用,在硫酸铜结晶设备中桨叶的安装位置是影响搅拌器性能的重要指标之一。通过对搅拌器桨叶安装位置的研究提高硫酸铜的结晶效率。实际生产中用到的硫酸铜搅拌器多为双层桨叶,对于双层搅拌器,安装位置主要包括上下层桨叶之间距离和下层桨叶距搅拌槽底部的距离。通过数值模拟仿真技术对几组不同安装位置的搅拌器进行仿真研究,从而得到最佳的安装位置结构参数。     

六折叶桨搅拌槽流场特性分析

通过六折叶搅拌桨建立结构模型并对其进行网格划分,采用计算流体动力学方法(CFD),对其在不同桨叶角度下的槽内流场分布规律及功率的影响进行分析。仿真计算表明:六折叶桨以轴向排液为主,其搅拌桨功率随折叶角度增加成线性增长关系,同时流场内湍流动能随着角度增加峰值也就越高,其具有的能量波动越大,搅拌桨剪切破碎能力越强,对于破碎能力需求不高的场合可适当减小折叶角度。     

基于逆向工程的混肥搅拌器重构及CFD模拟

以灌溉施肥系统重要组成部分混肥搅拌器为研究对象,基于逆向工程技术,对搅拌器叶片进行三维重构和偏差分析,结果显示:重构叶片曲面90%以上区域精度达到±0.1 mm。基于ICEM软件对搅拌器流场域进行建模和非结构网格划分,采用多重参考系法、欧拉模型和RNG k-ε湍流模型实现不同搅拌速度和桨叶离槽底高度下搅拌器性能的CFD模拟,对不同工况下搅拌器的搅拌效果进行分析讨论,为混肥搅拌器的应用和优化设计提供一定参考依据。     

改进型INTER-MIG桨尾涡结构的PIV试验与模拟

采用粒子图像测速(PIV)技术和计算流体力学(CFD)对改进型INTER-MIG桨釜内尾涡结构进行研究,将数值模拟结果与PIV试验进行了比较,分析了几种湍流模型的差异;利用2D-PIV对尾涡结构进行涡量分析,并探讨桨叶直径对尾涡的影响,以及尾涡与湍动能之间的关系.结果表明:LES对尾涡的预测优于Reynolds平均法;改进型INTER-MIG桨在运动过程中产生运动轨迹不对称的上下尾涡,桨叶下尾涡先于上尾涡形成,下尾涡最大涡量高于上尾涡;在尾涡形成到发展至最大的过程中,桨叶直径对下尾涡的径向位移影响较大,在桨叶直径D/T=0.57时,桨叶下尾涡沿径向方向运动最快,湍动能最大;当尾涡开始衰减后,桨叶直径越大,尾涡耗散的速度越快;湍动能最大值介于两尾涡之间,且伴随着尾涡的发展而增大,随其衰弱而减小.研究结果表明改进型INTER-MIG桨釜内的搅拌机理,可以为该桨叶釜内的工程和优化设计提供参考.     

轴流转桨式水轮机协联关闭规律选择及优化分析

合理的水轮机关闭规律对控制水电站水力过渡过程调保参数非常关键,由于桨叶-导叶双调节的存在,轴流转桨式水轮机的关闭规律的选择和优化较为复杂.基于对轴流转桨式机组协联飞逸曲线的特性分析,提出了一种新型导叶桨叶协联关闭规律:机组发生甩负荷时,导叶一段直线或折线关闭,桨叶一段直线开启,结合数值仿真计算分析,验证了该关闭规律能够...     

一种药物搅拌器的研究与设计

通过对搅拌类型的比较分析,设计了一种适用于中低粘度药物的组合搅拌器.这种搅拌器具有无需外加动力、低能耗及低成本等特点,并有良好的技术经济效益.为此,简述了该组合搅拌器结构和工作原理,并对该搅拌器的设计参数和性能参数进行了分析.     

转筒与桨叶组合式日粮混合机设计与试验优化

根据我国推广日粮饲养技术的需要及日粮混合机自主创新研究少的现状,设计了一种由中空正十棱柱状转筒与其主轴上安装的桨叶组合而成的日粮混合机,实现日粮各组分的混合加工。为探究其混合性能,利用转筒与桨叶组合式日粮混合试验装置,以混合时间、填充率、转筒转速、桨叶回转半径为试验因素,以混合均匀度、净功耗为评价指标,采用二次回归正交旋转组合试验设计方法进行试验研究。运用Design-Expert软件建立并优化分析了试验因素与评价指标之间的回归数学模型,对优化结果进行了试验验证。结果表明:各试验因素对混合均匀度的影响由大到小依次为填充率、转筒转速、混合时间、桨叶回转半径;各试验因素对净功耗的影响由大到小依次为混合时间、转筒转速、填充率、桨叶回转半径;最佳参数组合方案为混合时间3.5 min、填充率66%、转筒转速29 r/min和桨叶回转半径236 mm,对应的混合均匀度为92.98%、净功耗为32.618 k J,比优化前分别降低了5.04%、3.31%。     

秸秆精粉再利用混合机研究

为了提高玉米秸秆及玉米芯的综合利用率,以秸秆精粉再利用混合机作为研究对象,对其主要工作部件螺旋搅拌机构和抛料装置参数进行设计及试验分析。结果表明:螺旋搅拌机构在保证搅拌效率的同时还要保证输送生产量、抛料装置在确保混合均匀度及抛送高度和抛送距离时,生产率要大于螺旋搅拌机构输送量,才能保证机器正常运转,不发生堵料现象。在试验基地按照相关标准和试验报告对物料的混合均匀以及整机生产率进行检验,均达到了预期设计目标。该机现场作业时,可一次性完成对物料的搅拌、混合及翻料,从而降低了劳动强度,提高了生产效率。     

基于Pro/E的水草收割机明轮装置建模与仿真

针对9GSCC-1.4型水草收割机明轮装置的使用性能要求,运用惩罚函数法优化明轮的结构尺寸。根据优化的结构参数,基于Pro/E软件建立与物理样机相同的数字化模型,利用Pro/E的机构模块模拟真实状态下明轮装置的运转状况,对其进行干涉检验;利用Pro/MECHANICA模块对明轮部件的支撑架等机构进行强度分析;采用Pro/MECHANICA模块中的梁单元对明轮支撑架等构件理想化,在给定变化范围内为模型寻求满足应力要求的结构尺寸,完成了明轮装置的数字化设计,并实现了对系列化产品的动力学计算。     

叶板式饲料混合机混合机理分析与参数优化

针对我国饲料混合机的发展需要及其混合机理的研究现状,对叶板式饲料混合机进行了机理分析与参数优化。通过理论分析和高速摄像研究,按物料运动特征将混合室内物料分布区域划分为蠕动区、滑动区、抛落区,其中蠕动区以剪切混合为主,滑动区以较强的剪切混合为主,抛落区以较强的剪切混合与扩散混合为主、伴随较弱的对流混合,且各个区域的位置、大小、形状受结构和运行参数的影响很大。在物料充满系数为65%的条件下(通过预试验确定),以影响混合过程的主要因素——叶板宽度、转子转速、混合时间作为试验因素,以变异系数作为评价指标,采用三因素五水平正交旋转组合试验方法进行试验。结果表明:各因素对变异系数的影响由大到小依次为转子转速、混合时间、叶板宽度;当试验参数组合为叶板宽度138 mm、混合时间4.7 min、转子转速32.5 r/min时,变异系数为3.11%。     

食用菌糠有机肥料混合机螺旋搅拌机构设计

为了提高食用菌废弃菌糠及养殖业产生的畜禽粪便等厩肥的综合利用率,以食用菌糠有机肥料混合机作为研究对象,对其主要工作部件螺旋搅拌机构的参数进行了设计和计算,并介绍了整机结构及工作原理。试验结果表明:该机可一次性完成对食用菌废弃菌糠的破碎与有机肥料搅拌、混合、翻料,降低了劳动强度,提高了生产效率。     

一种用于颗粒肥料小型加工场的搅拌散热装置的设计

针对颗粒肥料小型加工场对粒料进行散热降温及搅拌打散的需求,设计制作一种搅拌散热装置。基于大型肥料冷却设备的工作原理,结合自落式的搅拌机理,在场地的空间布局受限条件下,选定平行于地面的搅拌筒体装置,设置筒体尺寸为φ1800 mm×2300 mm,并确立了正反转的搅拌动作。利用齿轮传动的方式,通过试验确定了搅拌筒体在反转情况下,3块出料板的结构和出料方式,以及筒体在正转情况下,抄料板的结构和排列形式。依据小型加工场场地空间布局,确立了装置的整体外形尺寸参数。选取合适的电机和二级齿轮减速机作为动力系统,确定#304不锈钢为搅拌筒的制作材料,其余部件为普通碳钢。该搅拌散热装置应用于生产中,取得了良好的效果。     

果园混肥器设计与数值模拟分析

针对我国水资源短缺、水溶性肥料溶解度较低以及灌溉施肥中水肥混合的均匀性问题,设计了一种高效混肥器,并利用ANSYS仿真计算软件,对该混肥器的搅拌装置进行模态和应力应变仿真分析。同时,基于Fluent模块对混肥器搅拌过程的流场、速度场进行模拟计算分析。结果表明：计算分析得到搅拌器的安全系数为11.95,最低阶模态主频率为19.13Hz,各阶频率远大于混肥器的激励源频率,表现出良好的振动特性,完全满足工业设计要求。由分析得到的不同搅拌速度的流场分布图可知,混肥器在大于临界搅拌速度的旋转搅拌过程中速度矢量分布较为复杂,混肥器内部产生较多的扰流和湍流,可有效提高混肥效果,同时发现,转速大于临界搅拌速度时,搅拌速度的增加对于混肥器内部流场分布的影响较小,最佳搅拌速度为600r/min,此时在得到良好的搅拌效果的同时降低了能耗。     

食用菌培养料搅拌机的设计与试验

在比较和研究现有各种物料混合搅拌机的基础上，设计了一种食用菌培养料搅拌机。对转速、混合时间和充满系数进行了试验研究，通过三因素三水平的正交试验及一次回归正交试验设计确定了各因素的最佳组合，建立了各指标的数学模型。