大鹏支线管道放空过程数值模拟

计算采用SWMM软件对大鹏支线供水管道停水检修通过沿程放空阀的控制进行全线放水及分段放水的过程数值模拟.在放水时间、最大流量等模拟结果分析的基础上,提出二种放水方案的差异.     

基于Fluent软件的管道的流场数值模拟

管道中流体的研究是流体力学的重要研究方向之一。近年来,流体在化工、运输、科技、生物、医药发挥着重要的作用,使得对其典型模型的研究有着重要的意义,且在工业生产中有着重要的实际价值。管道转弯引起流体偏流是引起管道内设备换热不均、管道磨损的主要原因。因此,研究弯管管道内流体的偏流机制从而设计出使用的管道均流结构,可以有效的缓解由弯管管道存在而引起的一系列问题。文章运用Fluent软件对弯管管道中的运动流场进行模拟,探究弯管管道内流场的变化,对实际流场具有参考价值。     

基于不同曳力模型的鼓泡流化床CFD-DEM数值模拟与试验研究

为了准确选择稠密气固两相流中的曳力模型以提高数值模拟结果的准确性,基于CFD-DEM双向耦合方法,采用现阶段气固流化床数值模拟中常用的Ergun,Wen&Yu,Syamal-O'Brien,Gidaspow,Di Felice以及Huilin&Gidaspow共6种曳力模型开展数值模拟,将其与高速摄影试验测得的床层高度...     

基于FLUENT的矩形管道流场数值模拟

【目的】与其他输送方式相比,气力输送具有输送效率高、布置灵活以及易实现自动化控制的特点。为了研究易拉罐气力输送系统的弯管内部流场的变化,可使用实验测量的方法,但此方法很难获得弯管内部流动特性的各种细节。【方法】利用FLUENT软件中的Realizable k-ε湍流模型,对矩形管道的内部流场进行了数值模拟。通过软件的后处理功能得到流体通过弯管时的压力云图和速度矢量图,可以将流体的压力和速度的变化直观地反映出来。【结果】由于弯管受到曲率的影响,在离心力的作用下,弯道外侧的压力大于弯道内侧的压力。与此相反,靠近弯管的内壁面的速度较大,而外壁面速度较小。【结论】通过运用FLUENT软件模拟了流体在弯管内部运动过程中的流场变化,进一步分析出内部流体速度与压力的变化原因,对真实流场分布具有参考价值,为后续的结构优化设计做了铺垫。     

轴流泵叶顶泄漏涡流体动力学特性数值模拟

基于SST k-ω湍流模型和局部优化的高质量结构化网格,对南水北调工程天津同台测试的TJ04-ZL-02型轴流泵水力模型进行了数值计算,并探究了叶顶泄漏涡的流场结构和流体动力学特性。数值计算和试验结果表明,基于SST k-ω湍流模型可准确地对间隙泄漏流和边界层流动进行数值模拟;叶顶泄漏涡形成的动力为叶片工作面和背面的压差,由于叶片进口边压差最大,叶顶间隙泄漏流的流速较高,随着叶片弦长系数λ的逐渐增大,叶片工作面和背面之间的压差逐渐减小,间隙泄漏流的速度和泄漏涡强度均逐渐降低;叶顶区的局部低压区主要集中在靠近压力面间隙内分离涡的旋涡区以及叶片背面下部叶顶泄漏涡区域,叶片背面局部低压区域随着叶片弦长系数λ的逐渐增大,距离叶片背面的间距增大;叶片轮缘靠近叶片工作面附近的局部低压区主要是由叶顶拐角诱导的分离涡引起,而叶片下部的局部低压区主要是由叶顶泄漏涡引起,上述过程揭示了轴流泵叶顶间隙泄漏涡的流动特性。     

基于CFD-DEM的稻谷通风阻力数值模拟与试验

为探究稻谷通风中谷层阻力的变化规律,基于离散元理论,构建了2个品种稻谷颗粒的数值模型,采用CFD-DEM耦合模拟了垂直圆管约束中的稻谷颗粒群在不同风速及谷层深度下通风阻力的变化规律。结果表明:在表观风速一定时,谷层阻力随谷层深度的增加而非线性增加(R20.99);当谷层深度一定时,谷层阻力随表观风速的变化关系可表达为二次多项式形式(R20.98);不同品种的稻谷在相同条件下谷层阻力变化趋势相同,数值不同,长粒型较短粒型谷粒通风阻力小。通过搭建试验装置,对模拟结果进行了试验验证,成对t检验(α=0.01)结果表明差异不显著,数值模拟与试验结果吻合,证明应用CFD-DEM方法数值模拟稻谷通风阻力是可行的,获得的拟合方程可用于谷仓通风阻力计算,指导就仓干燥系统管网设计及风机的选配。     

基于CFD-DEM耦合的迷宫流道水沙运动数值模拟

基于颗粒动力学理论的欧拉-拉格朗日固液多相湍流模型,针对灌水器迷宫流道内水沙运动进行了CFDDEM耦合数值模拟研究,分析了迷宫流道内流体流场、单个沙粒的轨迹线、速度和沙粒群的运动规律、分布特性等。结果表明:沙粒在流道深度中心面附近分布较多,靠近边壁较少,随着流道深度减小,流道内沙粒的体积浓度成倍上升。流道深度越小,流道深度(Z方向上)水流运动速度越小,随着沙粒Z方向上运动速度增大,沙粒群穿过中心面次数越多,撞击边壁的次数越多,流道深度0.6 mm的撞击边壁次数是1.4 mm的7.01倍,边壁撞击次数的增加使沙粒高频率改变原有运动方向,增加了沙粒之间,沙粒与壁面之间的碰撞,该运动情况降低了沙粒运动速度,减少了动能,不利于沙粒通过迷宫流道,增加了堵塞几率。该方法可分析大量沙粒个体和群体运动,以及群体分布情况,从微观角度了解迷宫流道内沙粒运动,是迷宫流道结构设计的有效手段之一。     

丘陵区管网压力分布特征数值模拟的研究

本文根据丘陵区管道水力特征，采用管网非恒定流代数解法，建立了丘陵区封闭及半封闭管网压力分布特征计算的数学模型，提出了相应的简化计算方法及收剑判据，并同传统的计算方法进行了分析比较。     

基于CFD-DEM油茶果负压吸附系统数值模拟及试验研究

针对研发的负压吸附系统在对油茶果进行气力收集时有阻塞及能耗高等问题,从输送管道的管径、弯径比及输送气速3个方面对系统收集性能进行研究,开展管道内油茶果气固两相流的数值模拟.数值模拟通过离散元素法(DEM)和计算流体力学(CFD)耦合求解,组成离散元模型与计算流体力学模型,以CFD求解连续气相流场,以DEM求解离散颗粒运...     

茶鲜叶铡碎机的设计研究

针对我国机采后茶鲜叶难以用人畜力以及常规机械切碎加工的生产实际,研制了茶鲜叶铡碎机;同时,介绍了整机的结构、工作原理和主要技术参数,并完成了主要工作部件设计。通过生产试验表明:该机切碎合格率为98%,生产率为3～4.5t/h,单位能耗为0.52kW.h/t,各项技术指标均达到了茶鲜叶机械化切碎加工技术要求。     

基于Fluent的打叶机内部流场数值模拟

烟草打叶机内部流场会影响打叶工艺的效果,为揭示烟草打叶机内部空气的流动规律,利用三维建模软件Creo通过滑移网格技术建立打叶机箱体结构及流场区域模型,并通过流体力学软件Fluent进行模拟仿真,得到打叶机内部的流场压力、速度、温度分布图.从数值计算结果看出,合理范围内的进风速度与刀辊转速不会对机箱内部压力、速度分布造成...     

基于CFD-DEM耦合的网式过滤器水沙运动数值模拟

过滤器内部的水沙运动复杂且多变,初始状态下沙粒分布的不均导致滤芯产生局部堵塞,改变了水流流态并进一步影响后续沙粒运动和分布。本文以CFD-DEM(Computational fluid dynamics,CFD;Discrete element method,DEM)耦合模拟Y型网式过滤器内部流场变化与沙粒运动及分布,直观地反映了滤芯对水流的流动阻力特性与对沙粒运动分布影响。结果表明,过滤器内部存在明显的回流区、旋涡区及滞流区,导致各过滤面流速不均,出口一侧流速大,进口一侧流速小,两者相差39%;随着时间的变化,过滤器内流场变化明显,沙粒堆积依次出现在出口侧下端面、出口侧上端面、进口侧下端面、进口侧上端面上,最终布满整个滤芯;在滤芯的4个过滤面中,出口侧上端面流速大而沙粒堆积最少,进口侧上端面流速小而沙粒堆积最多,由此可见出口侧上端面具有更好的过滤性能,可适当提高该处过水面积,以提高过滤器过滤效率。     

基于CFD-DEM耦合的水力旋流器水沙运动三维数值模拟

针对水力旋流器内流场运动复杂、沙粒运动规律难以掌握的问题,运用基于颗粒动力学理论的欧拉-拉格朗日液固多相湍流模型,对水力旋流器内的水沙两相三维流动进行了CFD-DEM耦合数值模拟研究,分析了水力旋流器内单个沙粒的轨迹线、速度和沙粒群的运动规律、分布特性等。模拟结果表明,沙粒粒径越小,沙粒向下运行的距离越短,越容易从下降流中进入到上升流中,越难以分离。粒径为40μm的沙粒,在圆柱体与圆锥体交界面处出现沙粒峰值,分离效果易受影响,而50μm和60μm沙粒在圆锥体部分出现峰值,具有较好的分离效果。通过跟踪单个沙粒和沙粒群的运动可知,沙粒在圆柱体内主要作圆周运动,进入到圆锥体部分,沙粒既有圆周运动,又有明显的进入沉沙口的直线运动。分析大量沙粒个体和群体运动以及群体分布情况能从微观角度了解水力旋流器的分离效率,是水力旋流器性能研究的有效手段。     

基于CFD-DEM的饲料调质器物料运动模拟与试验

为探究饲料调质器中物料的运动规律和黏结状态,基于CFD-DEM耦合的方法对调质器的工作过程进行仿真建模和作业参数优化。耦合模型建立方法：采用Pro/E三维软件建立调质器结构模型;利用Gambit软件对其进行网格划分,利用Fluent中的RNG k-ε湍流模型作为流体模型;利用离散元软件EDEM中的Hertz-Mindlin with bonding模型建立饲料原料湿黏模型,并对两种模型进行边界参数和耦合参数等设定。以桨叶安装角、调质轴转速、填充率为试验因素,以调质器出料量为评价指标,按照三因素五水平正交旋转组合试验设计方法进行试验研究。利用Design-Expert 8.0.6软件回归分析法和响应面分析法,建立了3个因素对调质器作业评价指标影响的数学模型,对调质器模型作业参数优化并进行了试验验证。结果表明,各因素对调质器出料量的影响显著性由大到小依次为填充率、调质轴转速、桨叶安装角;最佳作业参数组合方案为：桨叶安装角38.49°、调质轴转速182.2r/min、填充率58.4%,此时调质器出料量较高,生产率为13.1g/s。     

带有导流板中冷器集气壳数值模拟

针对中冷器集气壳出口处流场的不均匀性,提出内部加装导流板的改进方法,并借助Fluent软件对带有导流板的中冷器集气壳内流体流场进行数值模拟计算,以结果为凭借判断壳内导流板对气流流动特性的改善效果。结果表明,在气壳内部加装一定数量的导流板能较为明显地改善气壳内流体的流动特性。     

自走式马铃薯捡拾机捡拾装置参数优化与试验

为解决马铃薯分段收获后,人工捡拾劳动强度大、效率低、成本高等问题,设计了一种自走式马铃薯捡拾机捡拾装置。针对捡拾装置喂入部分易壅土,造成马铃薯输送不通畅,影响整机作业效率的问题,设计了一种具有双层反转链条夹持输送功能的捡拾装置。为确定捡拾装置最佳的作业参数,基于离散元软件EDEM和多体动力学软件RecurDyn耦合仿真,运用Box-Benhnken试验方法,以马铃薯流量和伤薯率为试验指标,以捡拾装置前进速度、捡拾铲入土深度、捡拾装置输送链线速度和反转夹持链线速度为试验因素,对该装置工作参数进行四因素三水平试验,使用Design-Expert软件建立二次多项式回归模型。对回归模型进行优化后,绘制出响应面曲线图,得出该装置最佳工作参数。田间试验表明,当捡拾装置前进速度为0.70 m/s、捡拾铲入土深度为120 mm、捡拾装置输送链线速度为1.20 m/s、反转链线速度为1.20 m/s时,马铃薯流量为5.94 kg/s,伤薯率为2.10%,与仿真理论值相比,误差分别为3.30%和4.48%。该研究可为马铃薯捡拾装置设计提供参考。     

基于约束Delaunay三角网的茶鲜叶几何参数识别

为自动识别不同方位茶鲜叶的几何参数,在鲜叶轮廓点均匀化、稀疏化的基础上,引入约束Delaunay三角网,对叶片区域进行三角剖分,然后根据端点三角形、跨接三角形及交汇三角形的特点,计算叶片中轴线及主干中轴线,据此确定茶鲜叶的方位并对叶片进行排序,与此同时,还计算了每张叶片的长度、宽度、面积以及叶柄间距,提出反映大宗茶原料粗老度的几何特征指标,探讨了质量等级细分的方法。通过对150幅图像中174根茶鲜叶的识别结果表明,识别正确率达94.2%,平均每根鲜叶的处理时间为74.7 ms。