带小叶片螺旋离心泵压力脉动特性分析

为了研究带小叶片的单叶片螺旋离心泵压力脉动特性,采用Navier-Stokes方程和标准的k-ε湍流模型对带小叶片和单叶片的螺旋离心泵的内部流场进行非定常数值计算。通过模拟分别获得了带小叶片和单叶片的螺旋离心泵蜗壳出口以及蜗壳内部压力脉动特性,并对其进行对比分析。结果表明:各个工况下,带小叶片和单叶片的螺旋离心泵蜗壳出口以及蜗壳内部压力脉动特性呈周期性变化,且主频均为各自叶片通过频率,压力波动的幅度大部分集中在低频区域;采用小叶片后周期变为原模型周期的一半,蜗壳及蜗壳内部出口压力波动的幅度明显减小,脉动幅值也明显减小,且高频脉动有所减少。研究表明单叶片螺旋离心泵叶轮小叶片的添加可以有效改善泵内部压力脉动特性,且对降低蜗壳上的振动噪声有一定积极作用。     

香蕉秸秆挤压脱水机设计及控制系统研究

收获香蕉的同时会产生大量香蕉秸秆,如需再利用,必须解决香蕉秸秆的脱水干燥问题。为此,根据挤压脱水原理,设计了一种香蕉秸秆挤压式脱水机,对挤压式脱水机进行了方案设计、结构设计以及液压传动与控制系统的设计,研究了其控制方法。结果表明,此设备能完全实现自动控制,可节省人力,并大大提高工作效率。     

挤压筛分式畜禽粪污干湿分离机螺旋叶片基于Ansys workbench的静力学分析

螺旋叶片是挤压筛分式干湿分离机最核心的部件。当前国内研究人员对干湿分离机的设计在方法和手段上均没有进展,更多采用经验设计、类比设计和仿制等较为原始的手段,对脱水性能的实验研究较多,对设备的机械性能的研究较少,很少进行有限元静力学分析。针对生产实际中挤压筛分式干湿分离机螺旋叶片易发生变形以及断裂的情况,基于有限元软件ANSYS Workbench对挤压筛分式畜禽粪污干湿分离机的最后一段螺旋叶片进行了静力学分析。分析比较了螺旋叶片在不同过滤压力情况下的最大应力值和最大应变量,数据显示:在选取的参数范围内,螺旋叶片的最大Von Mises应力值和最大应变量随过滤压力的增大呈线型增大。     

分流叶片对螺旋离心泵径向力的影响

为了改善单叶片螺旋离心泵叶轮径向力过大的问题,对单叶片叶轮设计分流叶片,并采用Navier-Stokes方程和标准的k-ε湍流模型对带分流叶片和不带分流叶片的螺旋离心泵的内部流场进行非定常数值模拟。通过模拟分别获得了带分流叶片和不带分流叶片的螺旋离心泵的蜗壳出口压力脉动特性以及作用在蜗壳和叶轮上的径向力特性,并对其进行分析比较。结果表明:各个工况下,带分流叶片和不带分流叶片的螺旋离心泵的蜗壳出口压力脉动特性、作用在蜗壳和叶轮上的径向力均呈周期性变化,且主频均为各自叶片通过频率;采用分流叶片后周期变为原模型周期的一半,蜗壳出口压力脉动幅值明显减小,作用在叶轮上的径向力明显减小,作用在叶轮上的径向力的变化趋势关于坐标轴对称性加强,且基本呈椭圆形分布;作用在蜗壳上的径向力虽有小幅提升,但是其脉动幅值减弱,且高频脉动减少。表明单叶片螺旋离心泵叶轮分流叶片的添加不仅可以有效减小叶轮上的径向力,而且对降低蜗壳上的振动特性有一定的积极作用。     

流固耦合作用对螺旋离心泵流场影响的数值分析

为研究流固耦合作用对螺旋离心泵内部流场的影响,以ZJ200-25型螺旋离心泵为研究对象,应用计算流体力学软件CFX12.1和有限元软件ANSYS Workbench对螺旋离心泵进行了考虑内部流场和结构相互作用的两场交替联合求解,并以相同的设置对不考虑流固耦合作用的内部流场进行了计算.对比分析两种计算方法得到的流场发现,考虑流固耦合作用后:泵进口处的压力波动加剧,出口压力波动强度降低,进出口波动频率不变,但相位有改变;速度分布满足共同的规律,但在小流量工况下差别最大,同时在叶片与隔舌处于相干位置时,隔舌附近流动也受到明显影响;径向力大小随时间变化规律一致,但波动范围减小;考虑流固耦合作用后叶轮流道内流动更加不对称.     

基于simulation的螺旋挤压脱水装置的有限元分析

【目的】变径变螺距式螺旋挤压装置对厨余垃圾能够起到很好的挤压效果,该挤压装置具有结构设计紧凑、工作脱水效率高、使用成本低、空间利用率好、后期维护时关键结构可更换性强等一系列特点,但是该装置在使用过程中因受到较强的挤压力存在易损坏部位。【方法】课题组对螺旋叶片进行了有限元分析,包括模型设计、尺寸参数设计、模型优化、导入模型、材料选择、划分网格、受力分析、螺旋叶片在等轴径和变轴径中的应力分析以及旋转主轴的优化设计。【结果】通过改变旋转主轴的后端轴径,可提高螺旋挤压结构的综合性能;适当放大轴的前端轴径以及在联轴器连接处与工作区连接处进行合适的圆角处理,也能明显提高轴的综合性能以及降低轴工作时产生的最大应力值,有效避免应力集中问题。【结论】相比于传统的螺旋挤压脱水装置,变径变螺距变轴径螺旋挤压装置不仅提高了螺旋挤压的脱水效率,还提升了螺旋叶片主要承压部位的强度以及螺旋叶片的综合性能。     

叶片出口角对双吸式离心泵泥沙磨损的影响

采用欧拉-拉格朗日多相流模型,对双吸式离心泵内的水流和泥沙颗粒运动进行了模拟,并采用离散相冲击磨损模型分析了两种不同的叶片出口相对液流角对叶片泥沙磨损的影响.分析结果表明:叶片磨损严重的位置集中在叶片的进口处和出口处,吸力面的平均磨损强度高于压力面;叶片磨损强度受冲击角的影响,减小叶片的出口相对液流角能够改善叶片的泥沙磨损,但会引起水泵扬程略微降低.     

基于人工神经网络的秸秆螺旋挤压成形机系统建模

秸秆螺旋挤压成形机理比较复杂,系统模型难以进行描述.为此,以物料含水率、螺杆头部与喷孔的出口间隙、物料的粒度为输入样本,生产率为输出样本,利用BP神经网络,建立了秸秆螺旋挤压成形机的系统模型.仿真结果表明:训练好的网络模型具有较高的精度,可以对特定条件进行输出预测,为系统参数优化提供参考.     

长短叶片结构对凝水泵出口压力脉动特性的影响

为探究不同长短叶片结构下凝水泵出口管道内的压力脉动特征,深化对泵系统内非定常流动机理的理解,在定常数值模拟的基础上,采用非定常数值模拟方法对泵及出口管内的流动进行模拟与分析,研究不同工况下泵出口管内的压力脉动与监测点位置和流量之间的关系,对各叶片结构对应的压力脉动的频域特征和能量特性进行对比研究.研究结果表明：5长5短叶片结构对应的凝水泵外特性优于3长3短叶片结构的;各监测点在4个流量工况下的主频保持为叶频f_BPF及其倍频.3长3短叶片结构较5长5短叶片结构泵出口压力脉动更明显,变化更复杂;泵出口法兰监测点处的压力脉动强度较高,沿流动方向,自监测点P₁至P₃,压力脉动逐渐衰减;对于3长3短叶片结构,在1.4Q_d流量工况下,泵出口管内呈现多频率激发的压力脉动特征,非稳态流动激励加剧.     

玉米秸秆粉料单模孔压缩成型过程有限元分析

为了在有限元分析软件中模拟玉米秸秆粉料,建立了秸秆粉料的D-P材料本构模型,并通过三轴压缩试验确定了秸秆粉料的粘聚力及内摩擦角。在三维建模软件中建立了秸秆粉料和单模孔成型模具的简化分析模型,利用有限元分析软件中的热应力耦合分析来模拟秸秆粉料在模具模孔中被挤压的全过程。根据分析得到的玉米秸秆粉料模型被挤压后的变形及受力的规律,确定了秸秆粉料的变形特点、受力特点和时间-应变关系,并进行了试验验证,为模具的设计提供了依据。     

三螺杆挤压机熔体输送段功耗特性的数值分

利用CFD技术,采用三维流-热耦合模型对三螺杆挤压机流场、温度场、压力场和粘性生热分布进行了研究.在此基础上,考虑熔体粘性耗散生热和压力升高的影响,研究了螺杆转速、螺纹头数、压力差和挤出量等参数对三螺杆挤压机挤出功耗和比能产量的影响,并和常规双螺杆挤压机进行了对比分析.结果表明,随着螺杆转速、流道两端压力差和挤出量的增加,三螺杆挤压机的挤出功耗逐渐增加,而比能产量却逐渐减小.随着螺杆螺纹头数的增加,三螺杆挤压机的功耗和比能产量均逐渐增加.通过对比发现,三螺杆挤压机比能产量较双螺杆挤压机提高了30%.     

基于流固耦合的灯泡贯流泵叶轮强度分析

采用RNG k-ε湍流模型及SIMPLEC算法,对灯泡贯流泵装置内部三维流场进行全流道湍流数值模拟.采用顺序耦合方法,应用ANSYS Workbench软件,对叶轮进行结构静应力数值分析,并通过试验进行对比验证.结果表明：通过数值模拟与原型泵试验得到两者外特性曲线的变化趋势大致相同;工作面静压整体上较背面高,叶片背面进水边靠近轮缘位置出现局部低压,易发生空化;叶轮强度主要受离心力和流体压力的影响,且两者共同作用下的最大等效应力和最大总位移远小于两者单独作用的值;叶轮最大等效应力随流量的增大而增大,最大总位移随流量增大呈先减小后增大的趋势,最大等效应力出现在叶片出水边与轮毂交接处,叶轮变形的总位移随叶轮半径的增大而增大,最大变形量出现在叶片出水边靠近轮缘位置;强度校核结果表明,叶轮强度符合要求.计算结果可为灯泡贯流泵的应力特性分析提供参考.     

SP-25型秸秆膨化机的研制

用理论与实验数据相结合的方法设计了小型秸秆膨化机，确定了螺杆直径、模孔尺寸等主要参数，并对该机进行了性能试验。     

水稻秸秆反旋深埋滑切还田刀优化设计与试验

针对水稻秸秆深埋还田时,还田刀作业功耗过高和缠草的问题,结合还田机作业过程,分析还田刀功耗过高和缠草的原因,设计了一种反旋深埋滑切还田刀。使用阿基米德螺旋线设计还田刀侧切刃,提高还田刀的滑切性能,计算并验证侧切刃曲线的动态滑切角满足土壤-秸秆滑出还田刀的条件,使用圆弧曲线设计还田刀正切面,以耕宽和正切面安装角为依据确定圆弧半径为60mm。运用离散元仿真软件EDEM进行了反旋深埋滑切还田刀与传统还田刀的仿真对照试验,结果表明反旋深埋滑切还田刀的秸秆还田率、抛土性能与传统还田刀基本一致,作业功耗降低18.19%,选取留茬高度、刀辊转速和机具前进速度为影响因素,选取作业功耗为评价指标进行正交试验设计,确定影响还田机作业功耗的因素从大到小依次为：刀辊转速、机具前进速度、留茬高度。田间试验结果表明：在土壤含水率为20%~30%,地表秸秆覆盖量为336~353g/m2,拖拉机作业速度为低速一挡（1.5km/h）,刀辊转速为250r/min时,秸秆深埋滑切还田刀作业后,平均耕深为18cm左右,秸秆还田率为87.9%~89.7%,地表平整度为2.1~3.7cm,作业指标均满足秸秆还田的农艺要求。     

螺旋离心泵叶轮域流体能量损失研究

以螺旋离心泵为研究对象,采用计算流体力学方法,对叶轮内部流场进行数值计算,分析了叶片工作面和背面轮毂、轮缘处的压强和速度分布。定义Rothalpy值作为能量损失定量评价的指标,对输送介质为清水和固相体积分数为20%、颗粒粒径为0.076 mm的固液两相含沙水在螺旋离心泵叶轮域的能量变化进行了分析,得出叶轮不同位置处能量变化规律。结果表明:叶轮螺旋段头部是整个叶轮域能量转换的过渡区域,螺旋段是叶轮域流体介质能量增加的主要区域,螺旋段中部的壁面摩擦损失对螺旋段做功能力有一定影响,液流在离心段能量损失最大;较输送清水,当输送固相体积分数为20%、颗粒粒径为0.076 mm的含沙水时,叶轮做功能力有所提高,在叶轮出口处,两类流体介质的能量趋于均匀。     

贯流泵内部湍流流动及叶轮流固耦合特性

基于RNG k-ε湍流模型,应用Ansys Workbench软件,对前置竖井式贯流泵内部湍流流动和结构静应力进行数值分析．模拟显示不同工况下泵的外特性曲线和试验值总体变化趋势一致,模拟的扬程比试验值稍高,效率稍低,但误差都保持在10％内;除出水流道隔断前部外,贯流泵整个流道流态均匀;出水流道前段的螺旋线分布的流线表明,水流在经过导叶后存在未回收的速度环量;在设计工况下,压力最小值出现在吸力面靠近进口边,此处最易导致空化．进一步采用单向流固耦合方法,对叶轮在不同工况下的静应力和总变形量进行分析,结果表明:设计工况下,叶轮的最大等效应力出现在叶片压力面和轮毂相交处,叶轮变形的总位移随着半径增大而不断增大,最大变形量出现在轮缘附近．计算结果将为贯流泵的优化设计提供一定参考．     

生物质成型机螺杆延长使用寿命研究现状及展望

生物质固化成型技术是生物质能转化利用的有效途径。螺旋挤压成型机是生物质固化成型技术中开发最早、应用最广的生产设备。螺杆是成型机的核心工作部件，其在高温高压下与物料高速干摩擦，磨损严重，使用寿命短，严重制约了螺旋挤压成型机的效能。国内外学者在提高螺杆寿命方面进行了大量的研究，该文在分析螺杆失效形式的基础上，从成型工艺流程、螺杆外形及结构、螺杆选材和表面强化技术应用等方面，对国内外螺杆提高使用寿命的研究工作进行了总结概述，为今后的研究提出了建议。      

番茄藤秸秆高效切割的机理及仿真研究

番茄是我国重要的蔬菜作物之一,其大面积种植带来了严重的秸秆处理问题。由于番茄藤秸秆根部表皮较厚,有较多的维管束,具有较强的抵抗外载荷的能力,不易切断,其切割方式、切割刀片及切割参数等对切割性能都具有重要影响。通过对番茄藤秸秆专用切割刀片切割力学分析和切割力计算分析研究了番茄藤秸秆高效切割的机理。建立了番茄藤秸秆高效切割模拟模型,运用仿真技术对番茄藤秸秆切割过程进行了有限元分析;对不同结构参数切割刀片进行切割对比试验。结果表明:1切割力随着秸秆横截面积的增加,随着刀片楔角的增加而逐渐增大,随着刀片后角的增加呈下降的趋势;2随着切割速度的增加,刀片切割应力有一定的增大,切割能量损耗加大,仿真分析得到的最大切割应力和理论计算结果在数值上较接近,证明了所推导的刀片切割力计算方法的正确性,验证了秸秆切割模型的合理性;3专用等滑切角(40°)锯齿型刀片与等滑切角平型刀片和普通刀片相比,2 kg的番茄藤切割电能最小,为0.18k W·h,切割时间最短,为2min,切割效率最高,切割后粗细均匀,效果也最好。该研究揭示了采用等滑切角锯齿型刀片对番茄藤秸秆高效切割机理和性能,为研制番茄藤秸秆专用切割机及实现高效切割提供了理论和试验依据。     

双级真空挤出机泥料挤出质量控制

目前双级真空挤出机已经普遍用于砖瓦行业,挤出来的砖具有密度高、机械强度大、含水率适中且均匀、表面质量好等特点,成为今后挤出机研究的主要方向。通过对流变学和流体力学的研究,建立了泥料的弹-黏塑性模型,研究其应力-应变-时间关系,构建了砖瓦泥料的本构方程,并对影响泥料流变特性的因素做了具体分析。通过对挤出机工作原理与机构特点的不断总结,得出了影响挤出效果的主要因素,并给出了可行的控制方案。      

水泵水轮机水轮机工况大流量区数值分析

为了研究水泵水轮机水轮机工况大流量区域的流场特性,依据某抽水蓄能电站水泵水轮机模型机进行建模,分别采用结构化和非结构化2套网格,基于剪切应力传输模型SST k-w和SIMPLEC算法对该区域流场进行了模拟,并与试验结果进行了比较验证,详细分析了大流量下转轮内部流动特性.结果表明：水泵水轮机进入大流量区后,由于流体相对转轮速度的不断提升,转轮流道内生成了周期性分布的涡结构并且涡结构不断增大,向流道出口边延伸,引起能量损失,导致转轮叶片压力面上流体速度的上升,进而对数值计算的网格质量提出了较高的要求,揭示了大流量区计算难度高的内在原因.结论可为水轮机工况大流量区域的数值计算和流场分析提供了理论依据.