红枣干燥设备的流场仿真研究

为了改善红枣干燥机内部流场的分布情况,以气体运动微分方程和标准k-ε湍流模型为基础,多孔介质模型代替物料层,利用计算流体动力学软件CFD对干燥室的流场进行了数值模拟,得到了热介质在干燥室内的流动情况及入口风速对物料层压降的影响.结果表明:干燥机入口风速为5~7m/s,可满足红枣干燥速率要求;气流进入干燥室后撞击壁面形成的涡流现象,导致物料层风速的不均匀;随着入口风速的增加,干燥室内的压力有所上升,与红枣上下层压降呈有规律的变化.通过对干燥机内部流场的研究,为红枣干燥机的设计改进提供科学依据.     

木材干燥窑结构对窑内空气流动特性的影响

采用CFD技术模拟了不同结构木材干燥窑内气流运动规律,探讨了干燥窑结构和送风速度对窑内流场速度分布、流动结构以及流动均匀性等参数的影响,并采用导流挡板对窑内流场进行了改善。结果表明:在干燥窑内装置导流板后,气流在木材堆进口处基本变为水平流动,不同通道内的气流速度差别显著减小,从而提高了干燥窑内部速度场的均匀性;在相同的木材量下,送风速度的大小对窑内流场的均匀性影响不大。     

滚筒式牧草干燥机参数模拟与分析

为了分析滚筒干燥机内部的温度和气流分布,确定干燥条件对苜蓿含水率的影响。模拟滚筒干燥机内部的温度场和热风流量场分布,并在滚筒式牧草干燥机上进行苜蓿干燥试验。结果表明,在滚筒式牧草干燥机工作过程中,苜蓿与热空气间的90%热交换发生在干燥机滚筒的前半段,且适当增加滚筒长度可使热风气流呈现层流状态,有利于苜蓿段在滚筒内运动、换热和脱水。通过分析干燥参数对牧草最终含水率的影响规律,在苜蓿初始水分为78.5%时,得到合理苜蓿滚筒干燥参数组合:干燥温度为360℃,滚筒转速10r·min-1,热风速度1.8m·s-1,喂入率为25kg·min-1。研究结果为优化滚筒式牧草干燥机结构和确定合理工艺参数提供了依据。     

多功能饲草揉丝机内流场数值模拟与优化

多功能饲草揉丝机内流场流动特性是影响物料抛出、加工消耗功率、物料揉丝质量及气动噪声的重要因素。为改善揉丝机内流场流动特性,采用计算流体力学CFD技术与试验相结合,研究多功能饲草揉丝机内气流流动特性。采用灵敏度分析法确定影响内流场流动特性较大的工作与结构参数,作为优化设计变量,以出料口平均气流速度最大为目标函数,采用多岛遗传算法优化多功能饲草揉丝机内气流流动特性。结果表明,出料管处气流速度数值模拟值与实测值最大相对误差为8.1%,说明所建立流场数值模型准确。对多功能饲草揉丝机内流场流动特性影响较大因素依次为转速、进料口宽度、进料口高度及锤片厚度。优化后出料口平均气流速度相对优化前提高7.85%。研究为多功能饲草加工设备内部流动特性分析与优化提供参考,对提高多功能饲草揉丝机工作性能与节能降耗具有重要意义。     

混流干燥机粮层的气流分布及阻力计算

粮层气流分布对混流干燥过程和干燥机性能有重要影响。提出了差分法与有限元法相结合求解混流干燥机粮气流人的方法，开发了气流流动模拟软件，并对模拟结果进行了实验验证。通过计算机模拟实验，得到了混流干燥机进、排气盒之间气流阻力计算的经验公式。     

结合Fluent仿真软件的循环式干燥机改进设计研究

干燥室内热介质的分布均匀性直接影响物料的干燥效果。应用Fluent软件进行循环式干燥机的数值模拟,采用标准k-ε湍流模型,用多孔介质模型代替物料层,得到热介质在干燥室内的流动特征,对干燥室进行改进优化设计。结果表明,气流进入原模型的干燥室后撞击壁面形成的涡流区,导致物料层风速的均匀性较差;改进后干燥室内的涡流区可明显减小,整个流场的均匀性得到改善。气流穿过各物料层的速度不均匀系数分别从19.13%,6.94%和8.01%降至7.90%,3.15%和5.68%。     

粉碎机异形筛片气流场数值模拟及试验研究

针对传统环筛式锤片饲料粉碎机存在气固环流层影响粉碎机性能的问题,采用理论分析、数值模拟、粉碎性能试验相结合的方法,对粉碎机安装异形筛片时粉碎室内物料颗粒受到的气力作用和内部流场运动规律进行研究。分析粉碎机使用异形筛片对粉碎性能的影响。优化后的异形筛片分别命名为B_1(小圆弧半径R_1=51mm)、B_2(R_1=83mm)、B_3(R_1=93mm),利用流体动力学软件对粉碎室安装3种异形筛片的气流场进行数值模拟,获得粉碎室气流场分布信息。在相同工况下,对装有3种异形筛片的CPS-420型粉碎机进行粉碎性能试验,分析不同筛片对物料粉碎效果的影响。模拟结果表明:粉碎机采用间隔分段圆弧筛片后,粉碎室环流区域产生不同强度的涡旋,能够改变物料环流运动规律,提高物料过筛能力;锤片组扫过区域的气流呈现出较为杂乱无序的分布状态,有利于形成湍流运动,从而增加物料颗粒受打击几率。粉碎性能试验结果表明:锤片饲料粉碎机安装B_3筛片的粉碎机生产效率,较B2、B1筛片分别提高8.1%、16.0%,吨料耗电量分别降低10.5%、15.0%,温升分别降低0.6和0.1℃。优化后的3种异形筛片,能够提高粉碎机的生产效率,降低电能的损耗、改善物料温升,对提高锤片饲料粉碎机性能具有积极意义。     

北方民用猪舍自然通风的数值模拟

以北方地区猪舍为研究对象,采用Fluent软件对5种不同窗口面积的猪舍内自然通风气流场进行三维稳态模拟,并对模拟结果与实测结果进行对比分析。结果表明,合理的窗地比和窗口长宽比决定了通风效果。针对该试验的实际猪舍,窗地比为1∶10的通风死角少,通风均匀性好;长宽比较小的气流滞留区小,通风效果好;模拟值与测量值有较好的一致性,最大相对误差为11.1%,平均相对误差为7.7%。因此可用Fluent软件模拟分析猪舍内气流流场,优化猪舍结构。     

木纤维脉冲-旋流气流干燥气固两相流分析及数值模拟

通过对脉冲-旋流气流干燥气固两相流分析及数值模拟的研究,采用欧拉-拉格朗日模型和计算流体力学软件Fluent对脉冲-旋流气流干燥机内部的气固两相流场进行了三维模拟,揭示脉冲-旋流气流干燥木质纤维的机理和传热传质特性。结果表明,加载物料后的气流速度变化明显,并且物料与气流速度有2 m/s左右的速度差,有利于传热传质。气流速度越大,物料停留时间越短。进料速度的增加会在旋流干燥器底部形成一个回流区,易造成物料的返流,并增加了物料在干燥机停留时间。通过对计算出的温度、速度、时间的曲线与实测值进行对比,二者最大相对误差小于10%,验证了fluent气固两相流模拟方法建立的脉冲-旋流气流干燥过程的数学模型是有效的。     

油菜旋风式烘干机干燥筒内气力流场特性仿真分析

为了避免油菜旋风式烘干机作业时已达到烘干效果的油菜籽不能及时分离,导致油菜籽过度干燥,借助Ansys Fluent软件对油菜旋风式烘干机主要工作部件干燥筒的气力流场进行仿真分析,探究干燥筒的气流入口型式、入口气流速度及入口截面积大小等因素对干燥筒内油菜籽的分离性能的气力流场旋转强度、速度分量和压降等指标的影响规律。进一步预估并仿真分析油菜籽有效分离的干燥筒出口气流场特性,利用毕托管对干燥筒出口气流场风速进行测量,验证了该仿真模拟方法的正确性。结果表明:干燥筒气流入口型式采用蜗壳式所形成的气流场承载和分离物料能力优于切向式;当入口截面积一定时,速度越大,干燥筒内气流场分布更有利于物料分离;干燥筒入口截面积与压降呈正相关,并对出口段的气流速度有影响。对出口流场进行模拟和实测验证试验,其流场变化趋势基本一致,同一点位的流速模拟值与实测值的平均误差为6.58%,验证了所建立的干燥筒气力流场仿真模型的正确性。     

四重滚筒式牧草烘干机控制系统应用研究

文章介绍了四重滚筒式牧草烘干机的结构,针对四重滚筒式牧草烘干机的烘干工艺要求,提出了系统控制的软硬件设计方案,进行了模糊PID控制算法的仿真。结果表明,模糊PID算法优于常规PID算法,其调节时间短和控制精度高,能够满足牧草烘干工艺要求。     

山西农业大学新建职工住宅楼室内流场的CFD分析

针对山西农业大学新建职工住宅楼,建立室内三维模型,运用FLUENT软件对室内流场进行模拟,得到三维速度场和压力场,并对模拟结果加以分析,指出阴面卧室的气流流场变化较大,且存在有较大的漩涡区,不利于室内自然通风。研究表明,使用数值模拟方法对居民住宅楼室内风环境进行评价和探讨,对今后建筑设计良好的室内通风方面具有一定的指导意义。     

小型冷库开关门过程温度场的数值模拟

近年来，计算流体力学（CFD）技术随着计算机科学和流体力学理论的发展而在工业各领域得到广泛使用。用CFD技术对冷库开关门过程进行了非稳态数值模拟，分析了小型冷库开关门过程中门周边温度场的变化，讨论了外界环境对冷库影响的区域，研究模拟了开关门各20s过程的温度场变化情况，发现由冷热空气密度差引起的自然流动是门处空气流动的主要方式。研究表明关门后，冷库下部的空气温度场恢复较快，上部恢复较慢（10s以后才明显下降），20s后温度可大致恢复至开始状态。研究结果证明数值模拟能较好地反映现实情况。     

小型冷库开关门过程温度场的数值模拟

近年来,计算流体力学（CFD）技术随着计算机科学和流体力学理论的发展而在工业各领域得到广泛使用。用CFD技术对冷库开关门过程进行了非稳态数值模拟,分析了小型冷库开关门过程中门周边温度场的变化,讨论了外界环境对冷库影响的区域,研究模拟了开关门各20s过程的温度场变化情况,发现由冷热空气密度差引起的自然流动是门处空气流动的主要方式。研究表明关门后,冷库下部的空气温度场恢复较快,上部恢复较慢（10s以后才明显下降）,20s后温度可大致恢复至开始状态。研究结果证明数值模拟能较好地反映现实情况。     

湿帘风机系统温室夏季内部温度场的动态特性试验及CFD模拟

为了解温室内部温度场的动态变化过程,优化传统的通风控制系统。对机械通风下的连栋薄膜温室的温度场的动态变化进行了试验,并根据试验温室的几何结构和试验数据,使用CFD方法对试验温室进行数值建模,在模型中考虑了太阳辐射和热辐射,应用FLU-ENT软件进行模拟计算。通过在试验温室采集到的关键位置的温度数据,与模拟结果比较发现CFD数值模拟的室内温度变化的趋势与试验测试的结果基本一致。     

基于COMSOL的干燥箱物理场分析与结构优化

干燥箱是农业物料进行太阳能热风干燥的关键装置,其结构合理性直接影响物料干燥的品质和效率。为提升干燥效果,以太阳能热风干燥箱物理场分布的均匀程度为研究对象,采用试验和COMSOL数值模拟相结合的方法,对箱体内风速场、温度场的分布特点进行分析,并根据分析结果完成干燥箱结构优化。结果表明,COMSOL模拟仿真所得风速和温度的分布规律与试验结果一致,可用于准确模拟干燥箱内物理场。依托该模拟分析方法,提出了改变进风口位置、添加带孔挡流板、构建隔断式气室的优化设计方案,将干燥箱内风速场分布的不均匀系数降至了10%以下,有效保证了物料干燥的均匀性。上述结果可为太阳能热风干燥设备的结构改进提供参考。     

滚筒式牧草干燥机性能研究

为优化苜蓿干燥机结构参数,提高干燥机性能,在自行设计的滚筒式牧草干燥机上进行试验研究,得出喂入率、干燥温度和滚筒转速对其性能的影响,在喂入率为25～30kg·min-1,干燥温度为400℃,滚筒转速10r·min-1时,苜蓿最终含水率可达安全贮藏水分。研究还定量分析出各参数对干燥机性能指标的影响规律,得出不同温度下喂入率与最终含水率的数学模型,为确定合理干燥机结构和作业参数提供参考。     

一种轴流式叶轮的全三维优化设计

针对一种磁力驱动的循环冲沙装置,提出了轴流式叶轮优化方案以提高叶轮水力性能。通过CFD数值模拟,对轴流式叶轮内流场进行了紊流数值分析,并研究了同一工况下不同叶片结构、叶片数、导流棒对内流场的影响。由内流场分布特点,选择了叶轮有关结构参数,改进了叶轮结构。试验表明,改进后的轴流式叶轮其水力性能得到提高,从而验证了CFD分析在优化设计轴流式叶轮中的可行性。     

一种轴流式叶轮的全三维优化设计

针对一种磁力驱动的循环冲沙装置,提出了轴流式叶轮优化方案以提高叶轮水力性能。通过 CFD数值模拟,对轴流式叶轮内流场进行了紊流数值分析,并研究了同一工况下不同叶片结构、叶片数、导流棒对内流场的影响。由内流场分布特点,选择了叶轮有关结构参数,改进了叶轮结构。试验表明,改进后的轴流式叶轮其水力性能得到提高,从而验证了 CFD 分析在优化设计轴流式叶轮中的可行性。