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。     

基于CFD两级注入式射流混合器设计与试验研究

为解决射流混合器混合比小且不精确的问题,设计了一种两级注入式射流混合器。采用计算流体力学方法对两级注入式射流混合器内部的药水流动特性进行数值模拟。根据文丘里管的设计标准,借助CFD模拟计算不同喷嘴直径,获得最佳混合的喷嘴直径分别为9和21 mm。利用四因素四水平仿真设计,探究了喉管长度、扩收管短轴长度和扩散管角度对混合器出口面均匀度的影响。模拟结果表明,在一级喉管长度45 mm、 二级喉管长度80 mm、一级射流扩收管短轴长度26 mm、二级射流扩散管角度7°时,变异系数最小,混合均匀度最佳。进一步仿真分析了不同混药比对混合器混合变异系数的影响,得出两级混合器可以在不同的混合比下达到相同混合效果。根据优化仿真结果,选取不同的流量与混药比对混合器进行对比试验,结果表明,同一混合比的试验值与实际值的最大误差为3.5%,且混合变异系数均在0.041 2以下,证明混合器在300∶1~3 000∶1时,均能达到较好的混合效果。同一混合比的模拟值与试验值的最大误差为12.1%,证明两级注入式射流混合器符合设计需求。     

鱼池增氧机的种类与使用

一、鱼池增氧机种类 1.充气式增氧机.主机是空气压缩机或鼓风机.当空气加压后通过水底安装的沙滤芯或微孔塑料管时,排出微小气泡,在气泡上升的过程中形成水体运动,一部分氧气溶入水中,从而达到增氧的目的.该机适合深水鱼池使用. 2.射流式增氧机.由潜水泵和射流管配套组合而成.工作时,水泵里的水从射流管内的喷嘴高速射出,产生负压吸入空气,水和空气在混合室里混和,然后由扩散管压出,溶氧就会随着直线方向的水流扩散.由于该机在水下没有转动的机械,不会伤害鱼体,很适合养鱼密度大的深水鱼池使用.     

旋动射流混药器螺旋弯曲收缩管螺距和分流器位置的模拟优化分析

螺旋弯曲收缩管、混合管和分流器是脂溶性农药旋动射流混药器的主要组成部分。而螺旋弯曲收缩管的螺距、分流器在混合管中的位置直接影响旋动射流混药器的结构。为了分析收缩管螺距和分流器在混合管中的位置对旋动射流混药器混合均匀性的影响程度,采用两因素三水平对比试验,通过有限元软件FLUENT模拟仿真,引入面积加权平均均匀性指数(γa)判断药水混合均匀性,其越接近1,混药器内药水混合越均匀。试验结果表明:螺旋弯曲收缩管能够提高旋动射流混药器的混合均匀性,但不显著;分流器分别位于混合管入口、中间和出口三处位置时,对脂溶性农药的混合影响不大,混合均匀性基本一致;螺距为3倍的螺旋弯曲收缩管长度、分流器在混合管中间位置的旋动射流混药器对脂溶性农药的混合均匀性较好。     

增氧机械的特点及选用

随着池塘养鱼生产的发展和科学养鱼水平的不断提高,目前增氧机械种类较多,常用的有以下几种： 　　1.叶轮式增氧机 该机运用搅拌水体和曝气原理增加水中的溶氧量,它具有增氧效果好、动力效率高的特点。使用时整机浮在池塘中央并用绳锁系牢于池边。工作时叶轮旋转,搅拌水体,产生提水和推水的混合作用,促使水层上下对流,将表层富氧水送到底层,把贫氧的底层水向上提升,使整个水体的溶氧趋向均衡。 　　2.水车式增氧机 该机工作时,桨叶高速击水,把空气搅入水中,达到增氧目的。这种增氧机适用于水浅的池塘使用,它不会搅动底泥,能保持池水清爽,其增氧动力效率是 180克 /千瓦小时。 　　3.喷水式增氧机 该机利用水泵把水送入装在鱼池中部和岸边的喷头,使水喷出并呈降雨落下,借此与空气接触达到增加水中溶氧的目的。该机同样只适用于水浅的小鱼塘使用,其增氧动力效率是 130克 /千瓦小时～ 220克 /千瓦小时。 　　4.射流式增氧机 这种增氧机由潜水泵和射流管配套组合而成。工作时,水泵里的水从射流管内的喷嘴高速射出,产生负压,吸入空气,水和气在混合室里混合,然后由扩散管压出,溶氧就会随着直线方向的水流扩散。由于这种增氧机在水面下没有转动的机...     

四种新型池塘养鱼机械

1.FD型潜水式单头增氧机由广东阳东县富都塑金有限公司(电话0662-6280338)研制生产。这种增氧机由潜水泵和射流管配套组合而成。工作时水泵里的水从射流管内的喷嘴高速射出,产出负压,吸入空     

气吹式三七精密排种器充填性能的仿真与试验

【目的】为了满足三七Panax notoginseng的机械化种植需求,减少机械式清种过程中对种子造成的损伤,设计了一种适用于播种三七种子的气吹式精密排种器。【方法】确定了排种器的主要结构参数,并建立了清种过程中的力学模型。通过建立排种器内部流场模型,运用Fluent软件对不同清种风压条件下流场进行仿真分析,验证了清种风压范围。为了检验仿真确定的风压范围的可行性并寻求最佳工作参数组合,选取合格指数、漏播指数和重播指数作为试验指标,作业速度、种层高度、清种风压作为试验影响因素,采用正交试验方法,对排种器进行了台架试验研究。【结果】最优参数组合:作业速度为0.6 m/s、种层高度为90 mm、清种风压为0.5 kPa,此时试验合格指数为90.48,漏播指数为4.24,重播指数为5.28。【结论】该气吹式排种器能够满足三七的播种要求,为进行排种器的田间试验提供了参考。通过试验结果与之前仿真分析的过程对比,清种风压变化对于排种器充填性能的影响一致,验证了利用Fluent模拟确定清种风压的可行性。     

基于Fluent的工厂化水产养殖增氧锥的数值模拟及结构优化设计

利用Fluent软件中的Mixture模型和标准湍流模型对设计的不同结构增氧锥内部流场进行了数值模拟,得到了流场内部多相流的速度分布云图及速度矢量图,揭示了不同结构增氧锥气液接触起点处管内流体的流动状态.通过对增氧锥模拟数据的分析,得出氧气进气管布置在增氧锥锥顶竖直进水管的中下部最为合适,并通过增氧试验验证,证实仿真结果与试验结果吻合.     

池塘增氧机的使用技巧

随着水产养殖业的迅速发展,增氧机的使用日益普及。如何正确使用增氧机,达到改良水质,提高鱼产量的目的,越来越受到专业户的关注。1.增氧机的类型和安装位置增氧机的种类有叶轮式、水车式、射流式、充气式、喷淋式等。目前最常用的是叶轮式增氧机,具有增氧、搅水和曝气三大功能。增氧机应装置于池塘中央或偏上风的位置,并且利用插杆或抛锚固定。增氧机的工作水深必须超过叶轮直径     

前混合磨料射流切割大理石的试验研究

本文通过切割大理石的试验,研究了射流压力、喷射靶距和横移速度三个参数对前混合磨料射流切割性能的影响.结果表明,增大压力是提高前混合磨料射流切割性能的有效手段,靶距在切割时宜小一些,横移速度在给定工作条件下有一最佳值.     

小型冷库开关门过程温度场的数值模拟

近年来，计算流体力学（CFD）技术随着计算机科学和流体力学理论的发展而在工业各领域得到广泛使用。用CFD技术对冷库开关门过程进行了非稳态数值模拟，分析了小型冷库开关门过程中门周边温度场的变化，讨论了外界环境对冷库影响的区域，研究模拟了开关门各20s过程的温度场变化情况，发现由冷热空气密度差引起的自然流动是门处空气流动的主要方式。研究表明关门后，冷库下部的空气温度场恢复较快，上部恢复较慢（10s以后才明显下降），20s后温度可大致恢复至开始状态。研究结果证明数值模拟能较好地反映现实情况。     

小型冷库开关门过程温度场的数值模拟

近年来，计算流体力学（CFD）技术随着计算机科学和流体力学理论的发展而在工业各领域得到广泛使用。用CFD技术对冷库开关门过程进行了非稳态数值模拟，分析了小型冷库开关门过程中门周边温度场的变化，讨论了外界环境对冷库影响的区域，研究模拟了开关门各20s过程的温度场变化情况，发现由冷热空气密度差引起的自然流动是门处空气流动的主要方式。研究表明关门后，冷库下部的空气温度场恢复较快，上部恢复较慢（10s以后才明显下降），20s后温度可大致恢复至开始状态。研究结果证明数值模拟能较好地反映现实情况。     

有壁面滑移时刚性球颗粒间流体的挤压流动

挤压流动中流体在壁面的滑移发生在某些非牛顿流体或存在润滑层的牛顿流体情形,此现象对黏性力的影响值得研究。基于润滑理论,导出了壁面滑移时刚性球间牛顿流体挤压流动的压力分布和黏性力的解析解。通过引进滑移修正系数,解析解可分解成无滑移解和滑移修正系数的乘积。该系数是滑移参数和量纲1积分上限的复杂函数,但数值试验表明,对充分大的量纲1积分上限和给定的滑移参数,该系数趋于常数,由此可大大简化黏性力的计算,从而明显减小湿散体离散元模拟的计算量。     

微孔曝气增氧技术在鳗鲡养殖中的应用

比较研究了鳗鱼养殖中应用微孔曝气增氧与水车式增氧机增氧两种方式的增氧效果.结果表明：在未载鱼情况下,两种增氧方式的增氧能力具有极显著性差异（P〈0.01）,微孔曝气增氧方式比水车式增氧机增氧方式的单位水体增氧能力提高了15.85%,增氧动力效率是水车式增氧机增氧的2.36倍.在载鱼养殖情况下,使用微孔曝气增氧的试验池表层水的平均溶解氧值显著低于使用水车式增氧机增氧的值（P〈0.05）,但底层水的溶解氧两者没有显著差异（P〉0.05）,且溶解氧值都大于5 mg/L.微孔曝气增氧方式单位养殖水体的用电量比水车式增氧机增氧节省57.6%,且无安全隐患.由于微孔曝气增氧池水的流动性小,鱼类活动消耗的能量减少,且水温较高,因此,使用微孔曝气增氧方式的鳗鲡养殖效果较好.     

2011年7月14日低涡降水分析

利用MICAPS资料、JMA全球模式和NCAR/NCEP(1°×1°)再分析资料,对2011年7月14日发生在沈阳桃仙国际机场的中尺度切变线、低涡降水天气形势背景、物理量条件等方面进行数值模拟分析。结果表明,东北地区中低空急流下沉北抬,高空双急流中心逐渐拉近,这种风的垂直变化是暴雨产生的动力原因,同时低涡加强及其与副热带高压之间的南北向急流配合致使中高层西南气流源源不断地为降水提供水汽和不稳定能量,并有渤海低空急流配合时更有利于出现大范围强降水,强降水落区主要位于切变线及其北侧的风速辐合区;此次过程为明显的暖式切变线,其物理量场呈垂直分布;高低空配置利于上升运动维持,降水的水汽输送不仅依赖于对流层中低层的急流,还依赖于中层西南急流,雨强的增大与中高空急流风速辐合中心的建立有关。     

玉米秸秆饲料除尘筛出物离散元数值模拟参数标定

为提高玉米秸秆饲料除尘过程中离散元数值模拟参数的准确度,采用物理试验与数值模拟相结合的方法对玉米秸秆饲料的筛出物进行离散元数值模拟参数标定。将物理试验测定筛出物中秸秆与尘土的接触参数作为数值模拟参数选择依据,利用Plackett-Burman试验、最陡爬坡试验和Box-Behnken试验确定对数值模拟休止角影响最显著的因素。以物理试验得到的休止角(41.668°)与标准筛除尘率(13.24%)为目标值,对显著性参数进行寻优;应用最优参数组合进行休止角与标准筛除尘率数值模拟,验证标定参数组合数值模拟精确性。结果表明:对数值模拟休止角影响显著的因素为,尘土接触模型JKR表面能、尘土-尘土恢复系数和尘土-尘土滚动摩擦因数;最优参数组合为,尘土接触模型JKR表面能9.052 J/m²、尘土-尘土恢复系数0.52、尘土-尘土滚动摩擦因数0.182。数值模拟休止角与物理试验休止角相对误差为1.26%,标准筛数值模拟除尘率与物理试验除尘率相对误差为7.93%。     

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。     

草坪通气机刀具打洞阻力的研究

该文论述了草坪通气机刀具打洞阻力的理论和实验研究，在对五种用于草坪通气机刀具实地测试的基础上，得出了刀具结构与打洞阻力、刀具直径与打洞阻力之间的关系，并通过数学回归建立了刀具打洞阻力与草坪土壤硬度、含水率之间的数学模型，为草坪通气机的设计提供了理论依据。经该文作者设计、试制的ＤＣＸ－４２型草坪通气机的生产试验，验证了该理论的可行性，并提出了进一步研究的建议。