加热型热泵干燥系统运行温湿度特性的探讨

对加热型热泵干燥系统的回风温度、回风湿度、送风温度和冷凝温度的关系进行理论计算和案例分析。计算结果表明:当回风温度不变时,随着回风湿度的增加,送风温度和冷凝温度均呈现下降趋势,且送风温度比冷凝温度的下降趋势更明显。该结果可用于解释加热型热泵干燥系统的温度升至某一高值后,出现持续下跌的现象。     

汽车乘员舱热舒适性影响因素的研究

分析了夏季太阳辐射下空调系统不同的送风温度和风量对车内三维流场和热环境的影响,并进行了试验测试。仿真与实验结果吻合度较高,误差在4%以内。分析结果为：一维参数组合模型调整法OPCMA适用于前期计算边界参数的快速调整;风道格栅角度和乘员舱内部结构设计不合理,容易出现速度死区,造成局部区域温度过高;适度增加出风温度和风量有利于提高乘员的热舒适性,需避免吹面风速过高引起乘员的不舒适感;空气龄与风量基本成正比关系,说明进风量增大有利于提升空气的新鲜度和品质。     

静态弯转叶片空气混合器数值模拟与实验验证

为降低混合器压降、提高空气混合效率,确保空气调节机温度测量准确性,设计了静态单层弯转叶片混合器。采用数值模拟方法,对比分析含与不含混合器风量接收箱在相同送风风量、送风温度下空气流动特性,并对含混合器风量接收箱模拟结果进行实验验证。结果表明,送风风量500 m3/h与3 000 m3/h（高、低温空气温度分别为303 K、291 K,流量比1∶1）时,含混合器风量接收箱空气混合效率与不含混合器相比提高40%左右。混合效率、压降随送风风量增加而增大。混合效率随高、低温空气流量比变化而改变,压降保持稳定。送风风量3 000 m3/h时,高、低温空气流量比1∶1与4∶1时,出口面混合效率分别为66.7%、84.6%,最大压降为349.25 Pa。含混合器风量接收箱模拟结果与实验测量值吻合度高。该混合器压降低、混合效率高,为空气混合器优化设计提供参考。     

汽车空气加热器扩散燃烧过程数值模拟

用Fluent软件对空气加热器在不同过量空气系数下的扩散燃烧进行了数值计算,得到了燃烧室内温度、速度、湍流强度和CO分布,并对热流密度进行了计算。研究结果表明,过量空气系数对最高燃烧温度和CO分布影响不大。随着过量空气系数增加,燃烧室内轴向上温度先减小后增加,轴向上总的表面热流密度和辐射密度减小。在同一工况下,燃烧室内径向温度、速度和湍流强度先增加后减小。这为实现加热器的改造提供了理论依据。     

苹果垂直送风式压差预冷性能模拟与分析

压差预冷是广泛应用于果蔬保鲜的预冷措施,采用垂直送风方式相较于传统的水平送风方式具有更好的冷却效果。通过建立单箱苹果垂直送风式压差预冷过程的数值模型,分析了送风速度、送风温度及箱体开孔率对预冷性能的影响。模拟结果表明,当送风速度由0.5m/s增大至2.5m/s时,苹果的冷却时间由127min下降至90min,苹果中心温度平均偏差由0.51℃下降至0.20℃;当送风温度由2℃升高至6℃时,7/8冷却时间不变,冷却终温与送风温度接近;当箱体开孔率由15%增大至30%时,冷却速率相近,压降由418Pa降低至86.8Pa,苹果中心温度平均偏差由0.73℃上升至1.11℃。结合实际情况,在15%开孔率下垂直送风式压差预冷的最佳送风速度约为2.0m/s,低于相同工况下水平送风的最佳送风速度;在压降满足设计要求的前提下,出于结构强度考虑,宜采用较小的箱体开孔面积;为了减小质量损失率,应使气流均匀流过所有苹果表面,从而使其表面温度快速下降。     

柱形生物质和石英砂传热实验与模拟研究

从实验和模拟两方面,利用虚拟球元法改进传统的计算流体力学耦合离散单元法(DEM-CFD),对流化床内的柱形生物质和石英砂的流动传热过程进行了研究。建立了混合流动与传热的实验系统,并进行了模拟和分析,结果表明:双组分颗粒混合指数(MI)经过迅速增加、缓慢增加以及稳定期3个阶段。随着表观气速的增加,颗粒混合指数升高,一定范围内的高气速有利于柱形生物质和石英砂的混合。加热后的柱形生物质和石英砂的初始温度为120℃,流化空气为常温25℃。流化过程中,柱形生物质颗粒温度普遍大于石英砂的温度。当表观气速比较小时,双组分颗粒的混合受到限制,流化床内不同高度的颗粒平均温度差较大;表观气速较大时,流化床颗粒平均温度差不明显。虚拟球元解决了传统DEM-CFD计算模型不适用于大尺寸柱形颗粒系统的问题。对比红外热图像和模拟结果,实验值和模拟结果比较接近,改进的DEM-CFD方法可以较好地模拟柱形生物质和石英砂的流动传热。     

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。     

摇臂式喷头内流道流场数值模拟

用Pro/E软件建立喷头内流道的三维实体模型,选择RNGk-ε模型在CFD软件Fluent中模拟了雨鸟30PSH型摇臂式喷头在10种入口压力和4种主喷嘴直径组合下的内流道流场,分析了喷头主副喷嘴的流量、人口压力与出口平均速度等参数的关系.研究结果表明:主喷嘴直径增大时,副喷嘴流量几乎不变;主、副喷嘴的流量分配比例由主喷嘴直径决定,与入口压力无关.入口压力增大,主喷嘴出口平均速度增大,但副喷嘴出口平均速度不变.喷头主、副喷嘴的平均湍动能随人口压力增大而增大,不受主喷嘴直径变化的影响.主喷嘴出口静压力、湍动能和速度的标准差、副喷嘴出口静压力标准差与入口压力近似成正比;而副喷嘴出口湍动能和速度的标准差随主喷嘴直径或入口压力增大产生较大的无规律变化.喷头内流道流场的可视化结果显示喷头副喷嘴与弯管连接处静压力较大,接近喷头入口静压力.     

具有轴向温差的封闭转静系盘腔流动和换热特性研究

采用数值模拟探究了具有轴向温差下封闭转静系盘腔的流动和换热特性。通过改变热罗斯比数,探究不同工况下盘腔的流动结构、温度分布以及转静盘努塞尔数的径向分布规律。结果表明：具有轴向温差的封闭转静系盘腔与等温封闭转静系盘腔的基本流动结构一致,属于典型的Batchelor流型;与等温封闭转静系盘腔相比,核心区内无量纲周向速度增大,且随着热罗斯比数的增加核心区无量纲周向速度逐渐增加、转静盘边界层内流体的无量纲周向速度也增加;具有轴向温差下,盘腔的温度沿径向逐渐降低,沿轴向先降低、经过核心区温度保持不变、靠近转盘侧继续降低;在热罗斯比数一定时,转静盘的努塞尔数沿径向逐渐增大,随着热罗斯比数的增加,转静盘的努塞尔数有所减小。     

喷雾降温风机风筒优化设计与试验

为缓解高温热害对茶果树的影响,基于圆弧板型叶片模型设计了一种喷雾降温风机,并对风筒结构进行建模和动力学仿真。以出风口直径、进风段长度和出风段长度为试验因素,以风机出口总压和风速为试验指标,采用Design-Expert 8.0.6软件优化风筒结构参数。优化结果表明,各因素对出口总压和风速的影响由大到小依次为出风口直径、出风段长度、进风段长度。最优参数组合为出风口直径1 070 mm、进风段长度350 mm和出风段长度270 mm。选取WJ-7010、WJ-8010型喷嘴,利用优化后的风筒结构进行了风速试验和喷雾降温性能试验。风速试验表明,当风筒出风口直径和总长度分别为1 070、840 mm时,出风口风量为701.30 m~3/min,最大风速为16.00 m/s,有效送风距离约为55.00 m。喷雾降温性能试验结果表明,当使用WJ-8010型喷嘴时,与对照组相比,平均温度降低0.68～11.11℃,最大温差范围为1.80～13.90℃。在38℃高温环境下,喷雾降温风机在20 m范围内的降温幅度接近5℃,降温效果良好。     

大尺寸固体颗粒提升过程中管道内的固液两相流动特征

为了研究不同性质的大颗粒固液两相流对深海采矿输送系统的影响,应用商用计算流体力学软件STAR-CCM+中的离散单元法(DEM),对垂直管道内不同工况时的流动特征进行了数值分析.研究结果表明:在输送含有不同粒径颗粒的固液两相流时,颗粒的平均速度随着颗粒直径的增大而下降;随着中间尺寸颗粒(d_p=15.0 mm)体积比的增大,颗粒的平均速度降低,大颗粒的滑移速度降低,小颗粒的滑移速度升高;大颗粒趋向液体速度较低的区域聚集,而小颗粒趋向液体速度较高的区域聚集.在输送含有不同形状颗粒的固液两相流时,当颗粒的形状系数减小时,颗粒的平均速度先降低后增大,颗粒的滑移速度先增加后下降;相比于球形颗粒,形状系数较小的颗粒受到的壁面效应更加严重,更容易在壁面附近发生速度骤降;球形颗粒(颗粒的形状系数为1.0)的平均速度最高,平均滑移速度最低,颗粒速度沿管道径向的分布最为均匀.     

半轴套管热挤压成形工艺数值模拟

通过对半轴套管的工艺分析,基于体积不变原则,采用逆向法计算零件毛坯,确定了热挤压成形工艺方案;结合刚粘塑性有限元法基本原理,运用有限元软件对半轴套管的反挤压过程进行3-D热力耦合模拟。影响半轴套管热挤压成形的主要工艺参数有挤压温度、挤压速度、模具预热温度等。在其他条件相同情况下,分别设置不同的挤压温度、挤压速度、模具预热温度,通过对不同参数模拟结果的分析比较,得出工艺参数对半轴套管成形的影响状况,揭示热挤压成形过程中的金属流动规律。优化的成形参数,提高了半轴套管的成形性能和经济性能。     

CO_2吹脱提升厌氧发酵液pH值研究

本文研究了CO2吹脱提升厌氧发酵液pH值的效果,考察了实验过程中无机碳(IC)变化情况,分析了温度、空气流量及采用CO2过滤后空气为载气对提升厌氧发酵液pH的影响。研究表明,进行CO2吹脱的前2 h,pH值上升较快,随着吹脱至12 h,上升速度逐渐减小,pH值逐渐趋于不变。随着温度的升高与空气流量的增大,厌氧发酵液pH值也会随吹脱的进行上升速度加快。     

汽车车内空气污染检测方法与控制

随着城市建设的发展和汽车保有量的急剧增加,汽车车内空气质量与人们健康的关系越来越密切,使得过去一直不被人们重视的汽车车内空气质量问题日益突出。为此,介绍了汽车车内空气污染物的来源及给人们健康带来的危害,详细阐述了汽车车内空气污染物(甲醛、苯、挥发性有机物、一氧化碳、二氧化碳和氮氧化物等)的检测方法,同时提出了对汽车车内空气污染物控制的具体方法和相应对策。     

消防水炮主体弯管的绕转结构出口流态分析

采用标准k-ε湍流模型对180 mm管内径的3种绕转结构(传统回转、半回转、大回转)内部流动进行了数值模拟,对比和分析了水力损失和出口流态,其中出口流态参数包括平均湍动能、速度分布曲线和迪恩涡.结果表明:随着弯管曲率R/d的增大,3种形式的水炮主体的水力损失均减小,相同的R/d=1.4情况下传统回转结构具有最小的水力损失,半回转结构水力损失最大;绕转结构的出口速度分布曲线显示,管轴线附近速度低而速度峰值出现在靠近管壁附近,表明出口处流体带有旋转的特点;在R/d=1.4情况下,大回转结构形式的出口具有最小的平均湍动能值,出口流线具有一个顺时针方向的基本涡,与传统回转结构出口涡形态一致,涡量积分后得到的旋涡强度小于传统回转结构.大回转的绕转结构形式有利于后续水炮炮管和喷嘴内部流动.     

无空气干燥的试验研究

无空气干燥工艺参数对干燥速度和能耗影响规律的试验研究结果表明：随着风温和循环风速的提高干燥速度增加,温度对干燥速度的提高影响更为显著;随着风温和循环风速的提高能降低,在较高的温度下风湿对能耗的影响不显著;干燥室内的装料量增加,干燥速度加 能耗下降。     

基于非均相流模型的离心泵气液两相流动数值研究

为研究离心泵气液混输状态下的内部流动特性,基于Eulerian-Eulerian非均相流模型以空气和水作为工作介质,在不同进口含气率工况下对离心泵内流场进行定常和非定常数值计算,相间阻力作用采用Schiller Nauman模型,得到叶轮内气相分布情况以及气液两相的速度流线图,探求气液两相在泵内的流动规律。计算结果表明:在叶片进口边压力面气相浓度较高处,会产生漩涡,说明叶轮流道内漩涡的产生与气体的聚集有很大的关系;增大进口含气率到10%时,叶轮流道内靠近吸力面处已经出现比较明显的相态分离现象,气相有沿着叶片吸力面向叶轮出口运动的趋势;气相在叶轮流道内会沿流道中部向前后盖板运动,随着含气率增大,靠近前后盖板侧的气相浓度逐渐增大,靠近叶轮出口边前盖板侧的气相浓度增加较后盖板更明显,最终气体可能会堵塞流道;在一个旋转周期内,叶轮出口压力呈周期性变化,进口含气率从1%增至10%,叶轮出口压力逐渐降低,监测点在不同含气率下压力脉动主频在叶片通过频率附近,进口含气率不超过10%时对监测点压力脉动的主频及次主频影响不大;通过对比试验结果和数值计算结果,证明所采用的计算模型和方法基本可靠。     

马铃薯泥鼓风冷冻数值模拟与实验

为掌握马铃薯泥在鼓风冷冻过程中的温度变化规律,建立了短圆柱状马铃薯泥鼓风冷冻的三维数值模型,进行了三维非稳态数值模拟,并结合流场及不同时刻的温度场对马铃薯泥的冷冻过程进行了分析。实验验证表明该模型与实际情况吻合较好,冷冻时间相对误差为3.9%。以此为基础,研究了送风速度和温度对马铃薯泥冷冻过程的影响。结果表明,随着风速的提高,冷冻时间缩短,马铃薯泥内外温差增大,冷冻结束时马铃薯泥中心温度之间的差异先减小后增大。降低送风温度可以缩短冷冻时间,增大马铃薯泥中心温度之间的差异性和马铃薯泥内外温差。送风速度和温度对相变阶段的影响大于预冷段和深冷段。     

铁路空调发电车夏季车内流场CFD仿真

空调发电车是专门为旅客列车提供电力的车厢,在运行过程中,发电机组产生大量热量,工作人员需在高温下作业,为此,有必要设置空调系统来改善工作人员的工作环境。对空调发电车和空调系统进行简化建模,采用标准模型和CFD（计算流体力学）理论,对夏季25型空调发电车车厢内各工况的温度场和速度场进行仿真模拟。研究结果表明,适当提高送风温度、降低送风速度有利于车厢内整体热环境的均匀性和稳定性,但休息间温度较高,实际应用中可在休息间额外设置降温设备的措施改善其热环境。     

液体张力对风场中雾滴特性影响的试验研究

为研究液体表面张力对远射程风送式喷雾机外部流场中雾滴特性与分布的影响,使用ANSYS ICEM软件建立了远射程风送式喷雾机出风口及外部流场的三维模型,采用CFD数值模拟探究液体表面张力分别为60.3、54.5、44.6、38.4、31.8mN/m时流场中雾滴粒径、密度、速度和沉积分布情况。结果表明:喷雾压力为1.8MPa时,各采样面上雾滴体积中值粒径随着喷雾距离的增加而变小,降低液体表面张力可以细化流场中雾滴粒径。不同液体表面张力下,喷筒出风口轴心范围0～1m区间内雾滴密度在流场中是最大的;当液体表面张力从60.3mN/m下降至31.8mN/m时,雾滴密度0.07kg/m~3所占面积沿喷筒出口轴线方向逐渐增加。雾滴平均速度随喷雾距离的增加而减小,液体表面张力对距离喷筒出口1～6m区域内雾滴平均速度影响最大,表现在液体表面张力越大雾滴平均速度越小。相同采样点上,雾滴沉积量随液体表面张力降低而减少。将雾滴沉积量的数值试验结果与田间试验结果进行χ~2检验,证明了所采用的模型仿真结果可信。