基于Fluent的水冷却式磨辊冷却性能分析

以辊式制粉粉路中的水冷却式光辊为研究对象,应用计算流体力学软件Fluent对不同通水流速及磨辊转速下磨辊温度场分布进行数值模拟,考察了磨辊内部冷却水及辊体温度场的分布规律。结果表明：通水流速介于3～6 m/s时,辊体温度同通水流速近似成线性负增长;通水流速至6 m/s时,辊体温度趋于动态平衡。磨辊转速介于400～500 r/min时,辊体后部降温效果优于前部;磨辊转速至500 r/min时,辊体温度呈上升趋势。分析可得,最佳通水流速为6 m/s,最佳磨辊转速为500 r/min。研究结果可为磨辊冷却设备的优化设计提供参考。     

不同倾角进料管的推流式反应器流体动力学(CFD)模拟

为了避免进料时推流式反应器中出现流动死区,本文应用计算流体动力学(CFD)软件对不同倾角进料管进料时,推流式反应器内部流体流动的影响情况进行了模拟研究。通过对倾角为15,°30,°45,°60,°70°进料管进料的反应器内部流体流场的模拟分析,得出推流式反应器进料管倾角为30°时,反应器内流体呈活塞式推移且流动死区小,为反应器的结构设计提供依据。     

带导流壳的污水处理搅拌机流动分析与试验

利用Fluent 6.3计算流体力学软件,对带导流壳的污水处理搅拌机搅拌的污水处理池进行了数值模拟,分析了全池内流体的流场。并对污水处理搅拌池内流体流场分布进行了试验研究,通过空间布点测量了污水处理池内不同位置流体速度。利用 Excel软件绘制了污水处理搅拌池内不同位置的截面上的流体速度分布图,分析了池内流体速度分布规律。数值模拟与试验结果均得出相同的结果。流体速度沿着轴向传递明显,流体径向扩散相对较小,且污水处理池内流体的流速基本沿污水处理搅拌机轴呈轴对称分布。结果表明：该污水处理搅拌机具有明显的轴向导流且减少池壁边界对池内流体影响的作用。     

单层搅拌桨搅拌釜内流场数值模拟

文章基于流固耦合理论,运用计算流体动力学方法,采用FLUENT软件,分析搅拌反应器内部流场特性,研究了六直叶、六斜叶、45°六斜叶涡轮、三斜叶型搅拌桨在有无挡板及不同转速等结构及工作条件对搅拌反应器内流场特性的影响,并得出结论:在有挡板时比无挡板时的流体内部速度场分布范围更广;6叶片的流场比3叶片的流场更加均匀,搅拌效果更好;四种搅拌桨中六直叶桨搅拌效果最好,但功率消耗最高。     

大型立式轴流泵装置流道内部流动特性分析

基于三维不可压缩流体的雷诺平均N-S方程和RNGk-ε湍流模型,采用CFX软件计算了额定转速下180～340 L/s流量范围内6个工况点的立式轴流泵装置内部流动,分析了进水流道和出水流道的流动特性,重点研究进口流动细部结构,同时预测了泵装置的水力性能.计算结果表明:叶轮旋转对进水流道出口轴向流速分布和切向流速分布的影响较小.导叶出口环量对出水流道的流场影响较大,导致隔墩两侧流量分配不均,大流量时隔墩两侧水流流态比较平顺,而小流量时隔墩右侧流道内出现螺旋状水流,两侧水流严重不均衡.通过计算预测了泵装嚣水力性能,并与泵装置模型性能试验结果进行了对比,表明最优工况时数值模拟与试验结果吻合较理想,可以满足工程实际的需要.     

基于CFD螺旋槽干气密封端面流场分析

应用Solidworks软件对螺旋槽干气密封端面微尺度三维流场气膜进行建模,并运用Fluent软件对三维流场模型以层流流动形式进行数值模拟计算.在特定工况下,根据计算所得端面流场产生的动压效果和径向流速,确定使端面气膜推力（即开启力）和泄漏量同时达到最优时的气膜厚度;在确定的气膜厚度下,即分别为3.5,4.5,5.5μm时进行数值模拟计算,通过改变压力和转速,研究不同压力和转速对端面泄漏量和功耗的影响.结果表明：当气膜厚度在3～6μm时,产生较好的动压效果和较小的径向出口流速;当气膜厚度取为3.5μm时,端面总体效果达到最好,即产生动压效果最好,出口径向流速最小;当气膜厚度和压力确定时,泄漏量和功耗随着转速的增大而增大,且成线性关系;当气膜厚度和转速确定时,泄漏量和功耗随着压力的增大而增大,也成线性关系.     

潜水搅拌机分布对污水处理池搅拌效果的影响

为研究潜水搅拌机的分布对污水处理池内搅拌效果的影响,采用三维建模软件 Pro／E建立实体模型,利用ICEM大型软件对污水处理池进行非结构化四面体网格划分,在 Fluent 63计算流体力学软件平台上,采用动坐标系技术、RNG k-ε湍流模型和PIOS算法,对潜水搅拌机搅拌的污水处理池进行数值模拟,分析全池内流体的宏观流场与各截面速度流场分布,考察各潜水搅拌机的效率,同时对污水处理池内的流体平均速度及搅拌面积率进行了研究．计算结果表明:优选方案H中,3个潜水搅拌机转速为1 200 r／min,安装角度分别为45°,30°,30°,其搅拌面积率超过90％．在3个潜水搅拌机搅拌下,污水处理池内流体形成连续循环水流,搅拌充分,平均流速在0.3 m／s左右,符合潜水搅拌机工作要求．利用此方法,可为潜水搅拌机的实际工程应用提供参考依据．     

基于CFD可调式微滴头流场特性分析

为了提高中国北方干旱缺水地区灌溉效率,设计一种机械可调式微型滴头.为了探究不同工况下微型滴头内部流场分布特性,采用CFD方法并选择标准k-ε模型对滴头内部流场进行仿真计算,分析了装配长度分别为1.5,3.0,4.5 mm,入口边界条件分别为10,30,50 kPa滴头内部流场分布特性和滴头出入口流体物理参数变化特征.研究结果表明:随着配合长度的增加,微型滴头内部消能室的空间体积逐渐减小,“死流区”空间比例逐渐减小,滴头内部杂质积累率降低;随着入口压力值的增大,流道内部流速值也不断增大,出口流体活跃性也逐渐增强.     

基于FLUENT的饲料环模挤压工作区内流场分析

环模与压辊是饲料加工产业中广泛采用的环模制粒机的核心部件,在环模与压辊工作区中物料的流动状况对饲料制粒成型质量具有重要的影响。以加工苜蓿草颗粒为例,以型号SZLH420环模制粒机作为几何参数参考,利用FLUENT软件分析制粒机在不同的喂料量、最小模辊间隙及环模转速下,环模与压辊工作区内挤压成型区中流场状况。讨论物料进入挤压成型区后,挤压成型区中物料内部流速及环模内壁压辊外壁压力变化情况。结果表明:喂料量、最小模辊间隙及环模转速是影响环模制粒的主要因素。对于用型号SZLH420的环模制粒机制造苜蓿草颗粒,最小模辊间隙为0.5mm,喂料量控制在0.000 534kg/s左右,环模转速为4.5rad/s的工况条件,环模制粒机制粒效率高、制粒质量好。     

三叶片潜水搅拌机的数值模拟

为研究潜水搅拌机性能,应用三维造型软件Pro/E建立搅拌机叶片的三维实体模型,利用Gambit软件对污水处理水池进行非结构化四面体网格划分,在计算流体动力学软件Fluent 6.3平台上,采用动坐标系、RNG k-ε湍流模型和SIMPLE算法,对潜水搅拌机搅拌的污水处理池进行数值模拟,计算全池内流体的宏观流场与各个截面的速度分布,分析潜水搅拌机的轴向有效推进距离与水体截面有效扰动半径,同时对潜水搅拌机的功率进行了研究.计算结果表明：潜水搅拌机能使污水处理池内流体形成连续循环水流,流体轴向推进,径向扩散;池内流体充分搅拌,池内流体流速基本都在0.3 m/s以上,符合潜水搅拌机工作要求,故潜水搅拌机与该污水处理池相匹配;同时确定该潜水搅拌机可选取功率为3.0 kW的电动机.利用此方法,可为潜水搅拌机的实际工程应用提供一定参考依据.     

转速对核主泵空化特性的影响

为研究转速对核主泵空化性能及进口流态的影响,应用理论分析、数值计算和试验研究的方法,对AP1000核主泵进行不同转速下的数值模拟和空化试验,得到3种频率30,40,50 Hz下不同流量(0.7Q_d,1.0Q_d,1.3Q_d)时的空化特性,并对叶轮进口截面静压分布与泵流动性能的影响关系进行分析.结果表明:转速对小流量工况下泵的空化性能影响较大;随着转速的降低,小流量工况下,空化性能曲线趋势变化比大流量工况下明显;在不同转速的额定流量下,转速较大时,模型核主泵在装置临界空化余量(NPSHC)减小时更容易接近临界空化状态;在转速较小时,临界空化余量(NPSHC)较小,且一旦发生空化,其扬程曲线斜度下降也相对平缓;在额定转速下,模型泵在大流量时更容易接近临界空化状态;随着转速和流量的减小,更容易造成模型泵在开始试验阶段进口处产生回流,扰乱进口的流场,从而造成局部空化严重.     

从纵横向流场分析垂直轴风力机功率随转速的变化

为了进一步明晰风轮转速对垂直轴风力机功率输出的影响,以某垂直轴风力机为研究对象,基于Fluent计算软件,采用SST k-ω湍流模型结合滑移网格技术,利用SIMPLE算法迭代,采用二阶迎风格式对垂直轴风力机进行非稳态计算.计算得到了不同转速下的风轮输出功率,通过将计算结果与试验结果进行对比分析,进一步验证了风轮功率随转速变化的规律.风轮速度场研究给出了尾迹不同位置处的纵向剖面速度云图,其中尾迹纵向剖面速度云图中的低速区出现了竖直方向对称而横向不对称现象.同时,通过对比风轮在不同转速下的尾迹流场纵向剖面速度云图和横向涡量场云图的差异发现风轮在额定转速下吸收风能最多,涡量损耗最小,并分析这种现象的诱因,从纵向流场和横向流场双重角度解析了风轮在额定转速下输出功率最大的原因,更加清晰地揭示了风轮输出功率随转速变化规律的机理.研究内容通过纵向截面和横向截面双重角度展现了风轮流场的变化,可为垂直轴风力机的设计和气动性能改善提供参考.     

水田株间除草机械除草机理研究与关键部件设计

针对现有水田株间除草机伤苗率高等问题,进行机理分析和改进设计,采用左、右2组弹齿盘对称安装,通过软轴带动除草弹齿盘旋转,完成除草功能。通过对除草关键部件弹齿盘的运动学和水田植物(水稻稻苗和稗草)的强度分析,建立了弹齿盘的运动学模型以及水田植物的受力模型、应力模型。通过水田植物的应力模型分析,建立了水田植物的强度条件,并根据水田植物(水稻稻苗和稗草)的物理特性、弹齿盘基本参数,获得了除草盘转动角速度、弹齿数量的取值范围,并通过室内土槽试验确定了弹齿盘转动角速度为25.1 rad/s、弹齿数量为5。通过田间性能检测,结果表明,除草率为80%、伤苗率为4.5%,均达到了农艺技术指标的要求。     

核主泵小流量工况下不稳定流动数值模拟

为研究小流量工况下核主泵驼峰现象,通过三维软件Pro/E对核主泵内部流道进行三维造型,基于雷诺时均N-S方程和k-ε湍流模型两方程及SIMPLEC算法,应用计算流体力学软件CFX对核主泵小流量工况进行了定常数值模拟和分析.结果表明：采用定常数值模拟,可以阐明小流量区域的不稳定驼峰现象.泵壳出口位于泵壳的中心,使得沿叶轮旋转方向的主流与出口处的液体发生摩擦和碰撞,造成能量损失,导致内部流场分布不均匀.核主泵对称性结构、叶轮叶片进口和出口复杂旋涡、导叶内复杂的回流以及泵的旋转失速与不稳定驼峰的形成都有密切的联系.核主泵在小流量下运行时,出现不稳定流动,严重时会引起泵的振动.     

基于ICEM和FLUENT温室雾化喷头内部流场分析

为了解喷嘴内部流场变化情况,并为今后喷头外部流场特性研究提供理论依据和方法,根据计算流体力学的基本理论,综合运用ICEM网格划分与FLUENT流体分析软件对Y1/4AT-19V雾化喷头内部流场进行了模拟仿真。结果表明:增加入口压力,出口速度显著提高;出口近壁面处速度明显小于中心处速度;在喷头直形出口处,速度增大,压力减小。     

Analysis of flow response to fluctuation ofrotational speed in a radial impeller

By discretizing the convection terms with AUSM+ up scheme in the rotating coordinate system, a finite volume analysis code based on multi block structured grids was developed indepen dently so as to realize the numerical solving of internal flow fields of turbomachineries. Taking an unshrouded radial impeller with the working fluid of water vapour as the research object, the flow response to the fluctuation of rotational speed was calculated. By comparing the surface pressure profiles and velocity contours calculated by the code and commercial software respectively, the accuracy of flow solver was verified. The analysis of flow response data indicates that, as the wor king condition shifts closer towards the surge boundary, the response of flow parameters such as mass flow and aerodynamic torque will be more nonsynchronous with the fluctuation of rotational speed, and also the influence of density variation on mass flow variation will be smaller. Moreover, the transient variation region of working condition performance will deviate farther away from the steady performance curve as the working condition approaches the surge boundary. Compared to the working conditions with small mass flows, the distribution characteristics of pressure difference load on the blade surface vary little under large mass flow conditions. The reduction of fluctuation amplitude of rotational speed exerts no influence on abating the hysteresis of flow response.     

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。     

低比速混流式水轮机小开度叶道涡流动分析

混流式水轮机在偏离最优工况下运行时,转轮叶道内会出现旋转涡流,影响水轮机的高效稳定运行。为研究低比速混流式水轮机在小开度工况下叶道涡的流动特性,基于Navier-Stokes方程及Sparlart-Almaras一方程湍流模型,对运行在小开度不同转速工况下的某低比速混流式水轮机,进行三维全流道定常流动数值模拟。计算结果表明:在小开度工况下,两种转速条件存在着分布位置不同、形状大小不一的叶道涡;随着转速的增加,旋涡结构趋于不稳定,内部流场的流态变得非常紊乱,水轮机能量转化效率降低,叶道涡的流动特性与转轮转速密切相关。