嵌入式超磁致伸缩构件多场耦合优化

建立了嵌入式超磁致伸缩GMM构件的机、电、磁、热多场优化模型,并采用多目标遗传算法实现了GMM构件的多场耦合模型优化。由GMM构件的一般设计准则和异形孔精密加工工艺要求,确定模型优化目标包括:合理的驱动刚度和较大的抗扭转刚度;驱动线圈效率系数大;空心线圈产生的高强度磁场;减少导磁回路磁阻,使GMM内部磁场强度高;强制水冷腔的散热效率高。优化变量包括:GMM的尺寸、导磁材料的磁导率以及磁回路、线圈、水冷腔体的结构。根据设计要求选取变量范围,采用非支配排序遗传算法(NSGA)在整个参数空间内搜索,得到了GMM构件主要结构参数,并通过试验和磁场仿真验证了结构设计方法的正确性。     

棒状铁镓合金磁滞特性和功耗特性分析

铁镓合金的磁滞和功耗特性是研究磁致伸缩换能器工作效率的基础特性。基于霍尔效应和法拉第电磁感应定律设计了一套磁致伸缩材料磁特性自动测试系统,利用该系统分别测试了铁镓合金棒不同磁场频率和不同磁感应强度下的磁滞回线,得知矫顽力和剩磁都随磁场频率和磁感应强度的增加而增加。基于磁滞回线计算了相同磁感应强度在不同磁场频率下的电磁损耗和介质储能,通过对电磁损耗曲线进行拟合,将电磁损耗分离为磁滞、涡流和剩余损耗。结果表明:磁感应强度为1 725 m T时,磁场频率由30 Hz增至70 Hz,电磁损耗和介质储能分别增加了3.24倍和1.96倍,分离后的磁滞、涡流和剩余损耗分别增加了1.33倍、5.26倍和7.35倍。磁滞损耗所占比例由56.87%下降至31.31%,涡流损耗所占比例由32.98%上升至48.69%,剩余损耗所占比例略有上升。对于高频工作条件下的铁镓换能器,通过对铁镓棒切片处理,减小了涡流损耗,提高了铁镓换能器的工作效率。     

油菜联合收获机凸块扰流式旋风分离清选装置研究

针对油菜联合收获机旋风分离清选气流场分布存在死区,导致油菜脱出物分离不彻底,夹带损失率增加、清洁率降低等问题,提出了一种凸块扰流式旋风分离清选装置,通过旋风分离筒下锥段内壁螺旋间隔排列的圆柱磁块形成柱状凸起,扰动内部气流场。基于运动学与动力学分析开展了旋风分离气流场死区对油菜籽粒迁移的影响,分析表明气流场死区不利于杂余的分离;明确了凸块螺旋间隔排布方式,以旋风分离筒入口风速和吸杂口风速以及凸块排列的螺旋升角、间距、螺旋头数为试验因素,以清选装置清洁率、损失率为评价指标,基于自主研发的油菜联合收获关键部件试验台开展了单因素试验与Box-Behnken试验,建立了清洁率与损失率和影响因素之间的数学关系模型,得出了旋风分离清选装置最佳参数组合并开展了台架和田间验证试验。单因素试验结果表明,增加凸块扰流可提升旋风分离清选装置性能,当凸块采用4头均匀对称螺旋排布时,籽粒损失较少且清洁率较高;Box-Behnken试验结果表明,最佳参数组合为螺旋升角66.2°、凸块间距48.3 mm、入口风速4.9 m/s、吸杂口风速25.4 m/s,在最佳参数组合下,清洁率与损失率的预测值分别为94.71%和3...     

基于虚功原理的Galfenol悬臂梁建模与带载特性研究

研究了带载条件下Galfenol驱动器的磁机耦合建模方法,利用离散型能量均分模型(Discrete energy-averaged model)对Galfenol的磁滞非线性和饱和非线性进行建模,可以同时描述合金对于磁场和应力的依赖性。采用虚功原理将能量均分模型与驱动器的结构模型进行动力学耦合,研究了带载条件下驱动器的输出特性,并对不同Galfenol覆盖比时驱动器的驱动能力进行了研究,将计算结果与稀土超磁致伸缩材料(Terfenol-D)和压电陶瓷进行了对比。研究结果表明,驱动器的带载能力随着Galfenol悬臂梁材料覆盖比的增加而增加,材料内部承受的张力也随之增大;Galfenol合金良好的机械性能可以克服负载增加时所承受的张力的变化,解决其他智能材料易产生的失效问题。     

转速对磁吸滚筒式精密排种器工作精度的影响

通过分析种子在滚筒壁上的受力,在保证种子被吸附于滚筒壁上且不滑动的前提下,找出了所需的磁吸力与其所处位置的关系,并分析了滚筒允许转速与磁吸力的关系.分析结果表明,滚筒允许转速与种子质量、种子比磁化系数、种子质心处磁场力、滚筒半径及种子与滚筒壁摩擦系数等因素有关.最后,对油菜种子进行了穴盘播种试验,其结果表明:当磁吸头采用锥头形式、线圈电流强度为0.2A、匝数为2000、滚筒转速为15r/min时、排种器单播率达93.334%.     

高含沙水泥沙分离系统设计与分析

将地表高含沙量应用于滴灌是世界性难题,提出适宜的高含沙水滴灌泥沙分离系统是保障引黄滴灌系统安全运行的有效途径之一。采用旋流分离技术结合网式过滤技术对高含沙水进行泥沙分离,在Rietema公式计算出适用于高含沙水质特点的旋流器尺寸的基础上,为减小短路流对分离效果的影响,优化传统旋流器结构,并借助计算流体动力学软件Fluent,采用两相流模型,对优化前后旋流器内部复杂组合螺线涡运动进行数值模拟,分析内部流场湍动能分布特性、泥沙运动轨迹及旋流器壁进行泥沙磨损特性。并对比优化后泥沙分离系统溢流口、底流口泥沙浓度及溢流口泥沙去除率的模拟值与实测值,确定模拟结果的可靠性。结果表明:所设计的旋流分离器与网式过滤器组成的多级泥沙分离系统能有效分离高含沙水,改进后的水力旋流器能更有效地提高泥沙分离系统的分离效率,增加内部流场的稳定性,减小磨损区域和磨损量,提高其使用寿命,为滴灌系统稳定有效的工作提供保障。     

MIL-68铟纳米/微米棒制备及其对刚果红溶液吸附性能研究

采用溶剂热法,在100℃的温度下反应30min制备铟纳米棒,NaOAc作为反应的调节剂.分析BET测试数据得到,其比表面积和介孔体积分别能够达到1252 m2g-1a和0.80 cm3g-1.铟纳米棒样品对水中存在的刚果红燃料的吸附率很好.其吸附量基本达到1204 mg g-1,吸附性能优于铟微米棒和当前该领域的多种吸附剂.分析所有的实验数据表明,采用溶剂热法合成的铟纳米棒能够作为一种高效吸附剂,来去除污水中的某些污染成分.     

旋流导叶式生物质热解反应器内气固两相涡旋流动特性

针对生物质现有热解反应器存在的传热效果差、产物与催化剂不能及时分离导致产率降低等问题,采用计算流体力学方法与脉冲示踪实验测量法对旋流导叶式反应器内的固相体积分数梯度分布、停留时间分布等进行了研究。结果表明气固两相在新型反应器不同区域不同强度涡旋流场内哥氏力、离心力的作用下达到了较好的混合接触和分离效果,为实现反应器内的反应分离一体化过程提供了前提。研究发现,当催化剂粒径为10μm、剂气比为10. 5时,反应器达到最佳混合与分离效果。催化剂颗粒停留时间分布曲线呈平滑的单峰分布,拖尾较小,平均停留时间为1. 055～1. 235 s,催化剂颗粒流动接近平推流。     

沙棘籽中原花青素的分离纯化及抗氧化性的研究

实验以青海沙棘籽为原料,进行了原花青素的分离纯化及抗氧化性研究。通过正交试验对提取工艺进行优化,得出最佳工艺参数为：料液比1：25、粉碎粒度60目、提取温度80℃、提取时间60min。采用NKA大孔树脂对提取物进行纯化,产品浓度由29．5％提高至95．2％,原花青素回收率为73．9％。对纯化原花青素进行DPPH·、羟自由基、超氧阴离子自由基的清除能力研究,结果表明纯化原花青素具有很强的抗氧化能力。     

不同活化剂活化木质素基活性炭选择吸附分离CH_4/CO_2的性能比较北大核心

文章以糠醛渣为原料,分别采用CO_2,H_3PO_4和KOH活化,通过正交实验,确定了各活化法下获得最大比表面积活性炭的工艺和样本;并对3种不同活化方式下获得的活性炭样本进行了选择性吸附分离CH_4和CO_2的实验研究。实验结果表明,CO_2活化和H_3PO_4活化可以制备出微孔居多,但中孔也占一定比率的活性炭,选择性吸附分离CH_4和CO_2效果更好。而KOH活化制备出的活性炭样本基本为纯微孔活性炭。     

黄河水泥沙分离用水力旋流器分离效率的研究

在模拟黄河水泥沙分离试验装置上，改变底流口直径、进口压力、进口物料浓度以及进口物料颗粒粒度分布等参数，进行了正交对比试验．通过对不同试验条件下的溢流口悬浮液进行粒级效率分析，定性地总结出旋流器的某些结构和操作参数对分离效率的影响规律．研究结果表明，水力旋流器的分离效率与进料口颗粒分布有关；在进料口悬浮液固相颗粒粒级分布相同的情况下，进料口压力和底流口直径的变化同样对分离效率产生影响．     

马铃薯联合收获薯土分离技术与装置研究

马铃薯主粮化战略的实施使得国内更加重视马铃薯行业的发展,马铃薯全程机械化、自动化受到更多关注。马铃薯联合收获是其生产过程中的重要一环,而决定收获质量的关键就是薯土分离技术。为进一步了解和掌握国内外薯土分离技术的研究现状,进行综述分析,并重点阐述带杆振动式、振摆结合式、拨动式、旋转式四种不同分离技术的结构原理以及联合收获中的二次薯土分离形式,并对目前联合收获中薯土分离装置的应用做了介绍,明确马铃薯联合收获薯土分离环节当前的主要问题是分离效果和块茎损伤之间的矛盾关系。从不同土壤类型、不同种植区域对薯土分离技术装置的设计思路进行分析,并从智能化、复合型、绿色化三个方面对未来进行展望,以期对从事相关研究的学者提供一定的参考。     

磁力泵磁力联轴器传动的影响因素

为研究磁力泵磁力联轴器的传动性能影响因素,基于Ansoft-Maxwell软件对设计模型进行数值计算,定性分析模型在不同磁极对数和磁钢间隙时对磁转子传动性能的影响.以磁转矩与磁涡流损耗作为评价指标,分别设计4~26对不同排列方式的磁块,并对磁转子的磁场分布进行分析,求得不同磁极对数下磁转子的磁转矩峰值、磁涡流损耗平均值以及离套所受内外磁块的合力F_n的大小,得到设计模型在16对时磁转矩与磁涡损达到最佳值.以16对磁极对数磁转子为例,单一改变相邻磁钢间的间隙度数,分别从1°,2°,3°,4°共4种不同情况下,研究间隙大小对磁转矩与磁涡流损耗的影响规律,结果表明,增大磁钢间隙会导致磁转矩与磁涡流损耗有小幅度减小,但在间隙中间加入基体A3钢且保持其他条件不变时,会导致磁涡流损耗值增大1.2倍左右.研究的结果可为磁力泵磁转子参数化设计提供一定参考.     

一种新型气液分离器的设计

在食品发酵行业中压缩空气脱水不足会造成发酵染菌,同时发酵罐的发酵液随尾气排出罐体时,会造成生产产量降低及造成空气二次污染,加大发酵染菌机率,导致停产。针对行业需求,本文介绍了一种新型气液分离器,该设备与同类产品相比有较高的分离效率。      

工业番茄果实分离原理

基于工业番茄果实与其茎秧在形状和物料特性上的差异,本文在总结工业番茄果实分离机构的基础上,从番茄果实分离的原理着手,结合分离机型简述几种番茄果实分离方法、分离过程及各自的特点,并对番茄果实分离装置的发展趋势进行探讨。     

泔水组份分选机的设计

泔水富含有丰富的营养成分且经固液分离后能生产有机饲料、有机复合肥以及各种皂类物质。由于固液分离在泔水处理工艺中十分重要,因而设计了泔水组份分选装置。该分选装置主要通过电机控制滚筒筛和螺旋输送器,实现固液分离,再经过抽屉式油水分离层进行油液分离,以达到绿色环保和节能的目的,在固液分离方面有一定的应用价值。     

畜禽粪便固液分离研究

畜禽粪便的固液分离是处理和利用畜禽粪便的重要环节之一。为此,论述了固液分离在畜禽粪便处理中的作用,介绍了几种主要的分离方法及其基本原理;综合分析了国内外各种分离设备的特点、结构形式、适用范围及不足之处;并就开发新的分离设备提出建议。此研究有助于在畜禽粪便的处理中合理选择固液分离设备,对提高固液分离的技术水平提供参考。     

绿茶风选装备设计与性能试验

针对茶叶风选装备存在结构简单、风选效果差及风选试验对象单一等问题,为提高茶叶风选效果及茶叶品质,设计了一款绿茶风选装备并开展不同工序下茶叶的风选性能试验。首先,根据风选装备的工作原理,设计了绿茶风选装备,并确定了风选室、风机、传动装置以及物料传递装置的相关设计参数;然后,基于流体力学仿真方法研究风选室内部流场的流线、速度及压力情况,基于离散元仿真方法模拟不同时刻茶叶颗粒群的风选状态,探究不同风速对茶叶风选效果的影响,得出风机风速为6~6.5m/s时流线稳定,且风选效果较好;最后,对风选装备进行了性能测试、风选效果等试验,探究了不同运行频率对风选效果、不同风选顺序对成品茶品质的影响。试验结果表明,绿茶风选装备4种风机变频器频率下风速变异系数均小于8%,风机变频器最佳运行频率为35Hz;单位有效宽度生产率大于7kg/(cm·h),千瓦小时产量大于420kg/(kW·h),绿茶风选装备性能测试的各项指标符合国家规程要求;茶鲜叶及杀青叶由B级提升为A-和A级,茶叶复选率均高于90%,风选效果显著,茶叶品质得到提升;各试验组中,主出茶口整体优于其余出茶口,杀青分级中主出茶口茶叶品质最佳,茶叶感官评审得分最高。     

种子风力筛选机分离室内气固两相流仿真与优化

分离室是种子风力筛选机的重要组成部分,对其室内气流和种子进行气固两相流仿真研究具有重要的工程意义。为此,利用Fluent软件中RNG k-ε湍流模型计算分离室内的气流场分布,在此基础上采用DPM(Discrete Phase Model)模型模拟分离室内饱满种子和轻质杂质运动状态。基于该分离室两相流模型,分析不同的种子喂入量、风门开度和离心风机频率对清选分级效果的影响,并通过正交仿真试验,计算最优工作参数。该研究可为基于气体动力学工作原理的农用机械优化设计提供参考。     

马铃薯收获机扰动分离装置设计与试验

针对现有的小型马铃薯收获机筛面土块破碎效果不佳而影响分离效率和收获品质等问题,结合北方马铃薯主产区收获模式和常用杆条式分离装置,设计了一款马铃薯收获机扰动分离装置。在阐述总体结构及工作原理基础上,结合马铃薯的碰撞特性和土块的破碎过程分析,得到影响薯块损伤和土块破碎的主要因素为扰动深度、偏心轮转速和偏心距;通过EDEM-RecurDyn耦合构建仿真模型,单因素试验得到扰动杆数量最优为4,以扰动深度、偏心轮转速和偏心距为试验因素,以马铃薯碰撞力和土块破碎率为评价指标,运用Box-Behnken中心组合设计方法进行仿真试验,对试验结果进行方差分析,利用响应面分析了各交互因素对试验指标的影响规律,结合实际工况确定影响因素最佳取值。验证试验表明：当收获机分离筛运行速度为0.7m/s、扰动深度为51.5mm、偏心轮转速通过调速器设为2.3r/s、偏心距为31mm时,土块破碎率为60.7%,电子马铃薯采集的碰撞加速度峰值平均值为790.66m/s2,小于马铃薯临界损伤阈值。