浮顶罐搅拌器转速对原油加热效率的影响

采用旋转喷射搅拌器对浮顶罐内正在加热的原油进行搅拌可以增强换热,使罐内油品的温度更为均匀.为了研究旋转喷射搅拌器转速对原油加热效率的影响,基于对浮顶罐加热时换热过程的分析,建立了 10 000m3浮顶罐的三维数值模型,模拟了不同搅拌转速工况下的原油加热过程.结果表明:在旋转喷射搅拌器的搅拌作用下,浮顶罐内原油温升速率相...     

单盘式浮顶罐保温伴热设计及效果评价

油罐储存凝点较高或黏度较大的油品时需采取保温伴热措施。为了确定单盘式浮顶罐的保温伴热设计方案,结合传热学理论,考虑浮顶单盘下油气空间的热阻,建立了油罐保温伴热模型。以5×104 m3单盘式浮顶罐为例,设计了油罐的保温伴热方案,并基于此建立了油罐二维模型,采用CFD方法对油品的流动和传热过程进行了仿真模拟。研究表明:单盘式浮顶罐的罐顶不需要采取保温措施,单盘下少量的油气空间保温效果显著;罐内油品的温度差造成密度差,使油品处于循环流动状态;除靠近伴热器、罐顶和罐壁的区域外,罐内绝大部分区域油温分布均匀。研究成果为单盘式浮顶罐的保温伴热设计提供了参考方案。     

加油站埋地油罐清洗用旋转喷头的结构设计

针对目前国内加油站埋地油罐机械清洗用旋转喷头基本依赖国外进口的现状,参考借鉴国外相关产品的技术参数,研发了一种旋转喷头试验样机。对其本体内部叶轮、行星齿轮减速器及喷嘴等关键部件进行了设计计算,通过输出轴和啮合锥齿轮的转动分别实现了喷嘴的公转和自转运动,借助Pro/E软件对旋转喷头进行了虚拟装配和运动仿真,模拟得到喷嘴出口处任意一点的运动轨迹均为空间球形包络面。样机运行试验结果表明:当旋转喷头入口水流压力为1.0 MPa时,喷嘴喷射半径可达5~6 m,验证了旋转喷头结构设计的可行性和合理性。     

立式有机废物发酵系统搅拌器的阻力分析

研究开发了一种立式有机废弃物发酵系统,系统由主轴搅拌器、上料装置、通风系统、传动机构、卸料装置组成。系统通过上料装置进料并接入适量菌种,由主轴搅拌器搅拌混合,通风系统提供足量新鲜空气,传动机构为系统提供动力,待发酵完成由卸料装置完成卸料。针对系统在固定工况条件下主轴搅拌器发酵搅拌过程中的阻力展开研究,运用现代化离散元模型(EDEM)模拟和分析物料在筒体内的运动和搅拌器受力情况,并建立搅拌器数学模型,对搅拌阻力进行理论计算。结果表明:EDEM数值模拟计算得到搅拌器转矩平均值为84 927.6 N·m,理论计算得到搅拌器理论转矩计算值为86 549 N·m,比模拟值略大,与数值模拟计算结果具有一致性。     

面向网衣清洗的内壁-中心体空化喷嘴数值模拟

为提高空化水射流清洗网衣表面的能力,设计了一种内壁-中心体空化喷嘴。采用空化喷嘴空化流CFD数值方法,对比分析仿真与理论解,验证了基于两方程湍流模型的二维轴对称空化流数值模型的可靠性。开展了淹没水射流环境下的内壁-中心体空化喷嘴空化流数值计算,获取了内壁空化器与中心体对喷嘴空化效果的影响,并计算讨论了水深对空化效果的影响。结果表明：水射流通过喷嘴喉部时,分别在内壁空化器及中心体表面产生空泡;中心体空化效果较内壁空化器更好,但对射流阻塞作用更强;内壁空化器会提高喷嘴喉部压强,进一步提高中心体空化效果;内壁空化器与中心体均可降低喷嘴空化效果对水深的敏感度;本研究可为养殖网箱网衣清洗喷嘴设计提供空化流动力学机理研究基础,并提供了低成本、高效率的设计方法。     

基于十字搅拌器的湿煤灰搅拌数值模拟

针对湿煤灰黏度大、搅拌易分层等情况,基于欧拉模型,利用Fluent软件对十字搅拌器湿煤灰固液两相流搅拌情况进行了数值模拟。结果发现,桨片端部处的流体压强最大,桨片根部受压强最小;随着转速增大,压强逐渐增大,湿煤灰分层现象越来越严重;远离搅拌桨片处,易出现速度较低值的搅拌不良区,可通过增加搅拌桨的个数改善搅拌情况。     

基于响应面法的仔猪配奶罐搅拌器数值模拟与优化

为了探究仔猪配奶罐中搅拌器参数对奶水搅拌效果的影响,设计了一种双层桨叶仔猪配奶罐,采用CFD数值模拟与响应面分析相结合方法,以转速、层间距、桨叶角度和离底距离为优化参数,以搅拌功率、混合时间和平均温升速率为响应指标,设计四因素三水平正交仿真试验,建立响应指标的回归模型,得到双层桨叶搅拌器的最优参数值。结果显示：转速和桨叶角度对搅拌功率的影响极显著,转速、层间距、桨叶角度和离底距离对混合时间影响极显著,转速对平均温升速率影响极显著,层间距和桨叶角度对平均温升速率影响显著,其中转速对搅拌器性能影响最大;响应面回归模型具有较好的拟合性,通过响应面回归模型得到最优的参数组合为转速80 r/min、层间距170 mm、桨叶角度30°、离底距离100 mm。与优化前相比,搅拌功率减小27.08%,混合时间减小70.15%,平均温升速率提升9.57%,且湍流动能云图分布和温度云图分布明显优于初选模型。     

基于流场数值模拟的射流清管器喷嘴优化设计

天然气管道中的黑粉严重影响管输效率与安全,现有的带皮碗、磁铁及钢刷的清管器对黑粉的清除效率较低,且易出现卡球现象。射流作用产生的冲击流场对管内积液、杂质的清除效果较好,基于射流原理提出了利用射流清管器清理天然气管道黑粉的方法。为了达到最佳的射流清除效果,需要优化清管器喷射组件中文氏管喷嘴的关键结构参数。文氏管喷嘴结构包括收缩段、水平段及扩散段,其中扩散段的参数对射流效果起关键作用。基于计算流体力学的原理,以Fluent软件为模拟工具,选定实际气体状态模型定义管道内天然气参数,考虑文氏管喷嘴扩散段中扩散长度与扩散角的影响,对清管器的射流过程进行仿真分析。通过比较不同扩散段参数模型在射流流场中流速和湍流动能的云图以及变化曲线,得到具有最佳射流效果的天然气管道射流清管器喷嘴结构。     

管道入口段雾化加注天然气减阻剂的数值模拟

采用数值模拟的方法研究天然气管道减阻剂的雾化加注过程,首先对气体管道入口段的稳态流场进行模拟,得到收敛的气流场,再将减阻剂作为一系列离散相雾滴从入口喷嘴注入后进行耦合计算,分析各雾化条件对雾滴索泰尔平均直径（SMD）及其在入口段管壁上吸附特性的影响。模拟结果表明：喷雾压差、喷雾流量、喷嘴直径和喷射角度是影响天然气管道减阻剂减阻效果和减阻距离的关键因素。喷雾压差越大,喷雾流量越小,雾滴的SMD越小,越容易吸附在入口段的管壁上;喷嘴直径和喷射角度对雾滴的SMD影响不大,但喷射角度较小时,雾滴能被气流携带更长距离。研究成果可为天然气减阻剂的工程应用提供一定的理论指导。（图6,表5,参17）。     

搅拌铸造SiCp/2024复合材料的研究

利用工程计算ANSYS有限元软件对搅拌坩埚内流场进行了数值模拟,分析了搅拌器结构对熔体流场的影响,模拟结果表明,多级搅拌器有助于搅拌混合过程.对搅拌制备工艺参数对颗粒分布状态的影响规律进行了系统的研究,并确定了最佳工艺参数.力学测试结果表明,与基体合金相比,SiC颗粒的加入提高了材料的抗拉强度和硬度,延伸率略有下降.拉伸断口观察表明,铸态SiCp/2024复合材料主要断裂方式为SiC颗粒断裂和界面脱粘.     

低密度聚苯乙烯微粒子的实验室制备

研究了在悬浮聚合制备粒径小于50μm,表观密度小于0.5 g/cm3的聚苯乙烯微球过程中,搅拌器的位置、搅拌速度、分散剂及交联剂对产品粒径及密度的影响.结果表明搅拌器桨叶接近或稍高于液面时有利于生成粒径小的产品;搅拌器最佳搅拌速度为500～620 rpm;使用名胶和聚乙烯醇(PVA)混合分散体系能得到粒径小、密度低的产物;随着二乙烯基苯(DVB)的加入,产物粒径和密度均减小,当DVB/St＞1时得到平均粒径小于50 μm的产物.     

浮顶油罐罐顶油气惰化数值模拟

对浮顶油罐的油气空间进行惰化,是一种新的油罐防火防爆方法。根据氮气对油罐气体空间的惰化原理,针对大型双重密封型浮顶油罐的油气空间进行氮气惰化研究。建立了气体流动的几何模型和数学模型,采用PHOENICS软件进行数值模拟,在氮气流量为27Nm3/h的条件下,得出了以不同流速持续通入氮气时油气空间氮气体积分数的分布。结果表明:氮气流速对其在油气空间内体积分数的分布影响不大,持续通入氮气230min可使浮顶油罐一、二次密封环形圆柱空间的油气体积分数达到安全标准。研究结论对于利用氮气惰化实现浮顶油罐的防火防爆具有指导意义。     

内循环式浆料好氧发酵反应器的流场与传热分析及其参数优化

为研究内循环式浆料好氧发酵反应器内浆料的流动与传热特性,进一步优化反应器的工作参数,基于计算流体力学软件,通过单因素仿真试验,分别研究不同转速 (60、120、180、240 r/min ) 对浆料循环效果的影响以及不同加热温度 (45、50、55、60℃) 在一定转速下对浆料升温的影响;并搭建小型试验台架,利用试验台架对导流筒出口处的流速分布和罐体壁面上的温度分布进行验证。试验结果表明：搅拌器的转速为120 r/min时,非搅拌区域浆料的速度区间为0.01~0.27 m/s,流速矢量波动较小,浆料具有更高的循环速率,搅拌器的单转循环流量为3.77 L/r;在壁面加热温度为55℃、转速为120 r/min工况下加热5 min,可使浆料平均温度从15.00℃上升至36.98℃,升温效果明显;实测结果与模拟结果表现出较好的一致性,流速实测值与模拟值的相对标准偏差为14.29%,温度实测值与模拟值的相对标准偏差为10.78%。     

太阳辐射作用下浮顶油罐温度场的数值模拟

为了研究太阳辐射对浮顶油罐温度场的影响,有必要掌握受太阳辐射影响原油在浮顶油罐中的温度变化规律.通过分析浮顶油罐与环境换热过程,建立2×104 m3 浮顶油罐的三维模型,对一天内浮顶油罐油品及罐壁的温度变化进行数值模拟.结果表明:在以太阳辐射为主的环境变化影响下,浮顶油罐的近壁面和浮盘处会产生温度梯度较大的高温油层,深...     

绿色农用喷雾车喷头的分析计算

以LY型农用喷雾车喷头为研究对象,基于流体力学理论,建立了数学喷射管模型,分析了引流喷射管的吸风量和耗水量,得出了耗水量与水压力间、吸风量与水压力间的关系。采用MATLAB仿真软件作出了喷嘴直径与降尘喷雾效率间的关系。最终决定采用喷嘴直径为1.5 mm的自旋转喷雾喷头。     

管道CCl_3F水合物浆流动特性的数值模拟

为了研究CCl_3F(R11)水合物浆在水平管内的流动特性,建立了CFD/Fluent数值模型。对比模拟得到的压降与实验压降可知,相对误差均在20%以内,表明该模型可行。通过模拟分析管内水合物颗粒流动特性发现,控制流速可以有效防止水合物阻塞。同时,深入模拟研究了R11水合物颗粒在管内流动的沉积特性,结果表明:流速对R11水合物的沉积特性影响较大,当平均流速达到一定值时,水合物颗粒体积分数对其沉积特性影响不大,将该流速视为管道安全运行的最小流速。通过分析水合物浆的其他关键参数(颗粒密度、颗粒粒径及管径)对管道安全运行最小流速的影响,得出水合物颗粒粒径对管道安全运行最小流速的影响较大,水合物颗粒密度及管径对管道安全运行最小流速的影响较小。     

基于正交试验的喷射除冰影响因素试验研究

针对风电机组叶片覆冰问题，喷射除冰法是解决该问题的一种有效方法。为了探究多因素对喷射除冰效果的影响，以覆冰叶片为研究对象，利用室外除冰试验台进行单因素试验，选取喷射流量A、喷射角度B、喷嘴与叶片间距离C、氯化钙除冰液温度D、喷射流量×喷射角度A×B、喷射角度×喷嘴与叶片间距离B×C，以除冰速度为评价指标进行9因素3水平正交试验。结果表明，影响喷射高温化学试剂除冰法的因素大小顺序为喷射流量A>喷射角度B>除冰剂的温度D>喷射流量×喷射角度A×B。因此，在喷嘴射程范围内，除冰效率最优搭配方案为喷射流量1.223 L/min、虹吸式锥形喷头、除冰剂温度75℃。此试验为风电机组叶片喷射除冰提供依据。     

振动控制中作动器配置优化研究

为了对振动主动控制中的作动器进行配置优化,提出一种配置优化方法。以作动器的最大能效比为目标,基于改进的遗传算法完成作动器的配置优化;以某典型飞机模型作为振动主动控制对象,通过作动器配置优化仿真,验证方法的可行性;基于LabVIEW虚拟仪器软件及NI硬件平台,利用共振音响作为振动主动控制的作动器,完成了飞机模型的振动主动控制实验。实验结果表明,利用改进遗传算法进行作动器配置优化,结果合理,在给定控制成本的情况下可以最大限度地提升振动主动控制效果。     

稻麦兼用排种器检测与吹种装置性能模拟与试验

针对稻麦兼用排种器充种环节无法实现精确囊种的问题，设计了一种基于精确计数的吹种装置。根据平抛运动轨迹和文丘里原理分别设计稻麦检测装置和吹种装置，通过理论分析确定影响稻麦充种性能的关键因素，基于CFD(computational fluid dynamics)气固耦合方法仿真分析喷嘴结构形式、工作转速、气流入口压力对种子运动状态特性的影响，仿真试验验证检测与吹种装置的可行性，并开展台架试验确定粒间延时时间。结果表明，Type 3方形喷嘴管在喷嘴口处的速度分布较广且X方向速度分布更均匀，确定喷嘴管截面长度为18 mm，宽度为7 mm，高度为3 mm。气流入口压力和工作转速对种子运动特性有显著影响，合力和合速度均随气流入口压力和工作转速的增加而增加，确定水稻和小麦排种时较优的气流入口压力为300 Pa、工作转速为20 r·min^-1，在此作业条件下，种子间隔的仿真时间远小于理论时间，验证了检测与吹种装置的可行性。台架试验结果表明，在粒间延时时间为12 ms、入口压力为300 Pa、工作转速为20 r·min^-1时，水稻和小麦排种的合格率分别为90....     

自进式管道清洗喷头的喷嘴布置

自进式旋转喷头是管道清洗用高压水射流清洗装置的关键执行部件,为了保证自进式旋转喷头在管道清洗过程中能够稳定地自进和旋转,分析了自进式旋转喷头的喷嘴数目、夹角及偏心量对其运动和清洗效果的影响,通过对比旋转式喷头与非旋转式喷头、无偏心喷头的喷嘴布置及清洗效果,得出结论:喷嘴数目、夹角及偏心量是保证喷头自进和旋转的关键,且三者之间相互关联,进而分析了喷嘴布置设计的要点。基于此,提出了一种合理高效旋转喷头的喷嘴布置方式,既能使自进式旋转喷头稳定运动,又能提高高压水清洗的效率。