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。     

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、速度分布造成过大影响,在通入热流体后,打叶机内部温度呈现均匀分布,出料区内部会形成旋转回流场造成烟叶堆积,通过添加挡板或者底部进风口能够消除旋转回流场。     

场地膜秆分离装置的数值模拟研究

为了达到膜秆分离的目的,研究了场地膜秆分离装置内部流场的压力分布和速度分布,获得合适的膜秆分离装置的风选参数,建立了膜秆分离装置的三维计算流体力学的模型,采用Fluent软件对膜秆分离装置内部流场进行数值模拟分析,通过改变送风速度、送风上偏角度以及进料口的位置,研究其内部流场的压力、速度的分布及进料口位置的影响规律。结果表明:送风速度为16 m/s、送风角度上偏5°、进料口中心位置距离模型中心位置为340mm时较为合理。     

水力旋流器流场大涡模拟及其结构改进

为研究水力旋流器内部流动现象,采用大涡模拟(LES)方法对其内部流动进行了数值模拟,分析了流场内轴向零速包络面、溢流口周围循环流和短路流,以及最大切线速度轨迹面等流动现象或结构特点.结合水力旋流器设计方法与流体力学理论,提出了水力旋流器几何结构的修改方案.将改进后结构的模拟结果与原结构结果进行对比,结果表明:增大溢流管壁厚,有效地避免了溢流管周围循环流的产生;增大溢流管的插入深度,对减少短路流效果不明显;适当增大水力旋流器柱筒壁的长度,调整锥角角度,可进一步改善零速包络面以及最大切线速度轨迹面的结构,使得内流场更加稳定.改进后的方案使水力旋流器内流场分布更加合理,有助于提高分离性能.     

高含沙量黄河水滴灌泥沙分离系统研究

针对高含沙量黄河水不易用于滴灌的问题,应用旋流分离技术结合网式过滤技术对黄河水泥沙进行分离。根据黄河水的特征,利用Rietema公式进行理论计算,选取合适的旋流分离器。采用基于颗粒动力学理论的混合多相流模型与有限体积法对高浓度水沙空气三相三维流动进行模拟研究,分析内部流场,改进旋流器结构。实际应用结果表明：改进后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黄河水,而且耐用性强、易于维护,为滴灌系统稳定有效的工作提供保障。     

小型豌豆收获机清选装置数值模拟

为了提高小型豌豆收获机的作业质量,利用CFD-DEM耦合的方法对气流式清选装置分离过程进行数值模拟,探究清选装置内部流场在不同风扇转速和不同入料口风速下的变化。研究结果显示:当入料口风速为5 m/s时,排粮口附近气流速度随着风扇转速的增加而骤增,且排粮口气流速度远远大于分离室中下部气流速度,阻碍籽粒的排出;当风扇转速为1600 r/min,随着入料口风速的增加,排粮口气流速度呈先减小后增大的变化趋势,气流速度的矢量方向逐渐发生变化,分离室中下部形成涡流。     

不同鳃片间距下的分离鳃内部流场三维数值模拟

为研究鳃片间距对分离鳃的速度场及泥沙分布特性的影响,采用Fluent软件中的层流模型和欧拉模型,运用Phase Coupled SIMPLE(PC-SIMPLE)算法,对不同鳃片间距下分离鳃的水沙两相流流场进行了静水沉降的三维数值模拟。根据数值计算结果,对速度场和含沙量分布特性进行了对比与分析。结果表明:不同鳃片间距下,分离鳃内部的速度场分布规律有所不同,鳃片间距越大,速度流场受到来自泥沙通道中的泥沙流与清水通道中的清水流影响就越大;鳃片间距越小,分离鳃的沉淀效果越好。以泥沙平均速度和清水平均速度作为考核指标,同时考虑分离鳃内部的流场特性、水沙分离效果与制作分离鳃的成本,则最佳鳃片间距为5 cm。     

有压平直管道内交汇柱系下游流场特性分析

为研究管道车作为一种交汇圆柱系式的钝体结构在有压管道流场绕流时,在柱系下游产生的流动分离和尾迹涡现象,运用理论分析与数值模拟相结合的方法,对柱系下游的流场特性进行了研究.数值模拟采用了LES-WALE湍流模型,其结果与物理试验结果比较证明了数值模拟的可行性.对数值模拟结果进行理论分析:首先,由于流动分离柱系后流场中速度分布整体上分为低速流区与高速流区2部分,低速流区主要分布在断面中心位置,高速流区分布在断面外围,呈近似环状分布;其次,流场沿程速度幅值方面,从交汇柱系下游近端断面到远端断面,其中部分低速流区域的整体速度幅值愈高,周围高速流区的速度幅值愈低,并且两区域流场随距交汇柱系距离的增加呈现趋同变化;最后,关于流场的压强特性方面,沿程压强整体呈下降趋势,断面Z6仅与同流量时管道流场断面平均压强相差3.4%.     

微灌用水力旋流分离器内流体流动基本方程的建立

用数学解析的方法描述水力旋流器的流场特性,一直是水力旋流器流场研究的重要方面,也是许多理论与实际工作者孜孜以求的目标。将针对水力旋流分离器的结构特征,在前人研究成果的基础上,建立柱坐标系下、球坐标系下、直角坐标系下旋流分离器内流场流动基本方程。     

基于滑移网格技术的揉碎机内流场研究

为研究揉碎机揉碎腔内的流场结构和流动状态,运用计算流体力学方法,基于滑移网格技术,对揉碎机空载时腔内的湍流非定常流场进行了三维瞬态数值模拟,得到了转速为2 800r/min时,揉碎机转子转动1周时间内,揉碎室和抛送室的流场空气动力学特性参数随时间变化规律,准确地反映了瞬态流场结构信息。结果表明:低压区在抛送室中半径为0~20mm附近,最高压力区在抛送叶片与内壁间隙,容易形成回流造成物料排出不易;启动阶段最大速度发生在出料口内侧尖角区域;轴向压力速度分布过于均匀,进而影响整机效率。此研究为揉碎机内部流场结构优化提供了新方法,提出了改进该机型的方向,为优化该机效率奠定了理论基础。     

旋流自吸泵内部流场的数值模拟

采用雷诺时均N-S方程和标准k-ε湍流模型,应用三维非结构四面体网格建模,选用旋转流体机械模型中的多重参考坐标系模型（MRF）,对设计工况下旋流自吸泵叶轮和蜗壳耦合的三维不可压缩湍流流场进行了数值模拟,得到了其内部流场的压力分布和速度分布情况．对叶轮内部的相对速度流场和压力场进行了细致的分析,证实了叶轮和蜗壳由于相对位置不同,相互作用而引起的叶轮内部流场具有一定的非对称性,对蜗壳速度流场进行了分析,得到了蜗壳内靠近叶轮出口处的速度值较大的结论,并指出,由于蜗壳结构复杂而导致的内部流动紊乱,会造成一定的损失,另外。还对导壁附近区域和分离室内流场进行了深入研究,揭示了导壁附近区域和分离室内存在旋涡这一现象,并对旋涡形成的原因进行了分析和探讨．     

旋风分离型谷物清选器内流场数值模拟

介绍了一种利用CFD软件-Fluent进行旋风分离型谷物清选器内流场数值模拟的方法,采用雷诺应力模型(RSM)模拟了清选器内部气相流场,展示了清选器流场中对谷物清选影响最重要的模拟结果—压力、速度及其矢量分布.模拟结果分析发现:清选器内部气流的强旋流动,产生壁面附近的高压和低速、中心处的负压和高速,压力和速度的分布对谷物清选的影响是有利的.结果表明,运用CFD技术可以为清选器的改进设计提供可靠的理论依据.     

场地膜秆分离装置送风口尺寸改变的数值模拟

为达到有效分离地膜的目的,建立了场地膜秆分离装置的三维计算流体力学模型,采用Fluent软件对场地膜秆分离装置内的流场进行数值模拟分析,改变分离装置送风口的几何尺寸,分析比较其内部流场的压力分布速度分布。结果表明:在送风口和进料口的相对位置为100mm、送风口宽度为200mm和送风口长度为6 0 0 mm时最为合理,为场地膜秆分离装置的结构设计和性能改进提供了参考。     

秸秆气化炉焦油分离系统仿真分析

为研究秸秆气化炉焦油分离筒内部气体和液体焦油的运动状况与其分离机理,采用Fluent软件对焦油分离筒内部气液流场运动进行数值模拟,采用RNGk-ε方程模拟其中的气相流场,采用DPM模型模拟了焦油液体在焦油分离筒中的运动。通过改变焦油分离筒入口位置、入口大小和喂入速度三个因素,对其分离效率进行对比分析。模拟结果可知:三个因素对焦油分离系统分离效率影响程度的主次顺序依次是入口位置、入口大小、喂入速度;以入口位置z=450mm、喂入速度v=10m/s、入口大小为60mm×100mm确定的焦油分离系统焦油分离效果较优。     

基于计算机仿真技术的旋风除尘器流场模拟

采用CFD模拟软件Fluent 6.2提供雷诺应力模型(RSM),对焚化炉用旋风除尘器内部流场进行三维稳态数值模拟;计算并分析了除尘器内部压力场与速度场分布特点,并与实验数据相比较,模拟结果与实验数据基本吻合.数值模拟结果表明:随入口速度提高,旋风除尘器分离效率和压力损失同样增大;在除尘器内部,存在短路流以及返混夹带等影响除尘器性能的流动现象.通过对影响除尘器性能的内部流动进行分析,为进一步优化结构提供参考依据.     

含砂量及进口速度对水力旋流器分离性能的影响

为了研究水力旋流器的分离性能,利用Fluent软件对水力旋流器(Ф450mm)进行数值模拟。结果表明,该型水力旋流器进出口压力损失随着含砂量和进口速度的增加而增加;分离效率随着含砂量和进口速度的增加而增加,但此型分离器对含砂量小于1.0%的工质分离效率过低;此型分离器适用于进口速度和含砂量都较大的工况。     

基于霍夫变换的液力变矩器泵轮内部流速提取

液力变矩器传递能量的特性受其内部流场结构的影响,而内部流动特性决定其外部性能.为实现液力变矩器内部流动可视化,并在此基础上实现其内部流动速度的定量测量,提供详细且准确的流场试验测量结果,进一步完善对液力变矩器内部流动机理的研究.基于粒子图像测速（PIV）技术,对液力变矩器泵轮内部流场进行试验研究,在单次曝光下CCD相机采集泵轮径向切面流动图像,记录流场中示踪粒子的运动信息.通过图像处理技术识别流场中粒子运动轨迹的图像特征,以霍夫变换直线检测理论为指导,自动提取泵轮径向切面示踪粒子运动轨迹.由此实现了泵轮内部流动可视化,提高了流速矢量识别与量化计算效率.PIV试验测量结果能够揭示泵轮内部真实的物理流动现象和流场瞬态变化情况,为液力变矩器的性能预测及合理设计提供理论和实践参考依据.     

分流对冲与多级扩容组合式集沙仪内风沙分离规律研究

为揭示风沙在集沙仪内部的分离规律,以分流对冲与多级扩容组合式集沙仪风沙分离器为研究模型,通过Fluent数值模拟和微型风洞试验,对风沙分离器内单相流场和气固两相流场进行了分析。在阐释气流降速机理的基础上,进一步分析了气流降速和入口气流中沙尘所占体积分数对风沙分离的影响,并通过分析沙尘的运动规律,阐述了不同粒径沙尘受流场影响的情况。结果表明,气流大幅降速是实现风沙分离的最有效方法,而引起气流速度大幅降低的主要原因是较大值的湍动能场的大范围形成;对于风沙流,当沙尘含量增高时,降速效果变好,风沙分离效果也变好;当沙尘含量进一步增高时,降速及风沙分离效果则变化不大;对于分流对冲与多级扩容组合式集沙仪,当沙尘受强风以下风力影响时,粒径小于0.032 41 mm的沙尘较易受到流场的诱导,受惯性运动的影响较小,从排气口排出的可能性较大,是影响风沙分离效率和集沙效率的主要粒子。     

基于ANSYS雾化喷嘴流场分析及参数优化

喷嘴是喷雾作业的终端件,也是核心部件之一。喷嘴的锥形面处是流场速度和压力变化的关键部位,喷嘴入口对喷嘴出口流量和速度有很大影响。为此,运用ANSYS软件模拟了液力式雾化喷嘴的内部流场和喷嘴外部雾化场雾滴分布和速度分布情况,对比分析了不同结构参数对喷嘴流场的影响,为喷嘴结构参数的合理选择提供了一定的参考。     

干式空气滤清器内部流阻特性仿真研究

基于流体动力学理论,对某干式空气滤清器空腔本体及含滤芯滤清器系统的内部流场进行了仿真分析,在台架上对其进出口压差进行了试验测量,并对仿真结果和试验测量结果进行了对比;通过仿真结果,深入了解了该空气滤清器内部的速度场、压力场等分布规律,得到了流阻特性随流量的变化关系,对以后空气滤清器的设计具有一定的指导意义.