冷藏运输车厢温度场均匀控制研究

为解决冷藏运输车厢内温度场分布不均匀直接导致杨梅等特色水果营养成分和品质变差等问题,通过正交试验法优化设计,引入温度场均匀性评价指标,分析了气流循环风机转速、匀流板孔隙率和货框垂直间距等因素对冷藏运输车厢内温度场的影响。结果表明:风机转速越高,温度场均匀性越好,厢内的最高温度基本不变;孔隙率越小,温度场均匀性越好,孔隙率0.1时厢内最高温度最低;在一定范围内垂直间距越小,最高温度越低,均匀性也越好。针对温度场中存在的高峰区域,基于场协同原理设计了冷藏运输厢体结构,通过调节右侧回风口处气帘风机的方向实现了均匀性控制。     

冷藏运输厢内流场和温度场协同控制

基于杨梅多孔介质特征推导热传导平衡方程,在冷藏车厢物理模型中分析了流场的流动特性,得到了车厢内各横、纵截面的流场和温度场的分布状况。采用协同控制车门右侧顶部隔热气帘风机,使其风向垂直于等温线方向间歇性定速运行,实车温度数据采集显示横截面最高温度由3.8℃降至1.67℃,在沿长度方向截面3层中温度标准差最大值为0.387。结果表明,仅调节冷风机转速无法有效改善温度均匀分布,根据等温线梯度方向和流线切线夹角开启隔热气帘风机协同调节风向,能够有效改善温度场均匀性分布程度。     

5XZ-10比重式种子分选机中离心风机流场的研究

利用空气动力学原理进行种子分选,空气流场的分布至关重要。针对农业机械装置中气流均匀性问题,本文主要以5XZ-10比重式分选机中离心风机为原型,利用Solidworks软件建立离心风机几何模型,运用Fluent软件对离心风机内部流场及出口流场进行数值模拟计算。通过仿真试验得到离心风机流场分布,对风机出口速度分布云图及矢量图结果进行分析,发现风机内部流场受到机械结构的干扰,气流在风机出口界面分布较不均匀,提出了离心风机流场优化的措施,包括双叶轮双入口单出口离心风机入口增设集流器、对固定盘与叶轮的连接进行密封、风机出口采用钢板网对出口气流进行均匀性改善。在距离风机出口上方130mm处安装钢板网,增设钢板网后风机出口气流均匀性指数由0.88提升至0.90,提升率为2.27%,解决了风机提供的气流流经5XZ-10比重式分选机筛面时的均匀性问题。     

进口流场对虹吸式出水流道的性能影响

采用数值模拟方法,把轴流泵后导叶的出口流场作为虹吸式出水流道的进口流场,研究对其水力特性的影响。计算结果表明,导叶出口流速和压力分布不均匀,存在横向流速和剩余环量,使虹吸式出水流道水力特性变差,下降段和出口段的回流区增大,驼峰断面和出口断面轴向流速分布均匀度显著下降,水力损失增加。轴流泵后导叶出口流场影响虹吸式出水流道两侧的流量分配,右侧流量恒大于左侧流量,而右侧的水力损失却小于左侧的水力损失,但两者都比无旋、轴向进水条件下的流道水头损失大得多,流量和水头损失的关系并不符合二次抛物线变化规律。     

流道结构对质子交换膜燃料电池的影响

为了研究流道结构对电池氢气氧气流动和对催化层上电池电流密度分布的影响,分析单排孔流道结构和单双排交错孔流道结构对电池的影响,通过使用COMSOL Multiphsics建立不同流道结构的电池三维模型并进行数值模拟,得到催化层上氢气分布和电流密度分布以及气体扩散层内侧流场分布。结果表明,提出的带孔结构提高了氢气和氧气的渗透,氢气流动方向和渗流方向的速度都得到了提高,加快内部物质的传递;另一方面,提高了电池的性能且反应层上的电流密度分布比原直流道更均匀,差值更小。     

食品冷却抽真空过程流场影响参数分析

建立了描述食品冷却抽真空过程的传热、传质模型,采用计算流体力学进行了非稳态模拟,实验表明模型与实际吻合较好.在此基础上,对影响流场的参数:真空泵抽速、容器自由容积、是否放置隔板进行了模拟研究.研究表明:真空泵抽速越大,真空室内的极限压力越小,真空室的最低温度越低,达到最低温度所消耗的时间越长;自由容积不影响真空室的极限压力,自由容积越大,真空室的最低温度越高,达到最低温度所消耗的时间越短;放置隔板对流场平均温度和极限压力的影响,可以等效为自由容积的减小.     

双出风口多风道离心风机内部流场数值模拟

针对现有全喂入式水稻联合收获机风筛式清选装置中单风道离心风机的缺点,运用Solidworks软件建立了双出风口多风道离心风机的流道模型,利用ICEM软件进行了网格划分,并用Fluent软件对双出风口多风道离心风机内部流场进行了三维数值模拟,确定了风机的结构尺寸。改进后风机内部流场仿真结果表明:双出风口多风道离心风机的上出风口和叶轮外边缘处气流速度较大,叶轮流道的压力沿径向逐步增大,下出风口Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ的气流速度逐步增大,风速衰减距离增加,有利于气流覆盖整个筛面;上出风口处横向气流基本成层状分布,下出风口的3个风道横向气流呈中间高两边低的对称分布,存在明显的边界效应。分析了风机转速、进风口直径和分风板角度的变化对风机内部流场分布、出风口风速、风量的影响:上出风口和下出风口Ⅱ和Ⅲ的风速、风量和压力最大值随风机转速的增加逐步增大;各出风口的风量及风速最大值随进风口直径减小(或增加)而减小(或增加),其中下出风口Ⅰ变化较明显;上、下分风板角度的改变使得下出风口的风速和风量发生了较大变化。     

离心泵后腔体内流体的稳态温度场分析

为了研究机械密封周围腔体内流场流动与热量扩散情况,应用商用软件ANSYS CFX12.0对离心泵后密封腔内流体进行流场与温度场模拟。为了保证机封周围不出现热积累现象,在后腔体上加了一个2mm厚的筋板,并对其进行数值模拟,结果表明:原后泵腔内流动较均匀,主要沿壁面流动,层次分明,但散热效果较差;加了筋板后,流体在腔体内的流动增加,速度分布不再均匀,腔内的流动湍动能增加,温度梯度变化趋于平缓,整体散热效果较好。     

食品冷却抽真空过程流场影响参数分析

建立了描述食品冷却抽真空过程的传热、传质模型,采用计算流体力学进行了非稳态模拟,实验表明模型与实际吻合较好。在此基础上,对影响流场的参数：真空泵抽速、容器自由容积、是否放置隔板进行了模拟研究。研究表明：真空泵抽速越大,真空室内的极限压力越小,真空室的最低温度越低,达到最低温度所消耗的时间越长;自由容积不影响真空室的极限压力,自由容积越大,真空室的最低温度越高,达到最低温度所消耗的时间越短;放置隔板对流场平均温度和极限压力的影响,可以等效为自由容积的减小。     

用CFD模拟分析单层、双层搅拌桨叶对搅拌效果的影响

搅拌器被广泛应用于许多工业工程中,文章应用商业计算流体软件Fluent对搅拌槽内的混合过程进行三维数值模拟,采用多重参考系法(MRF)及标准模型。通过对搅拌流场、固液浓度比以及功率因数等方面的分析,来判断安装单层、双层搅拌桨叶对搅拌混合的影响。     

干燥箱内温度场和气流场的建模仿真与试验研究

研究干燥箱内苜蓿草捆的不同放置方式对其温度场和气流场的影响,建立干燥箱的三维仿真模型,运用流体动力学软件对干燥箱体内苜蓿干燥过程中的温度场和气流场进行数值模拟,分析了在有效干燥时间内长宽高均为10cm的苜蓿草捆竖放、横放、斜放45°与斜放135°情况下干燥箱内气流场变化情况。结果表明,苜蓿横放时,速度分布最均匀,入口风速可以被充分利用,干燥效果最好。通过实验数据与数值模拟结果的比较,证明苜蓿草的数值模拟对深入研究干燥箱内部的热空气流动具有重要意义,为干燥滚筒的设计及热效率的提高提供指导。     

多温蓄冷车设计与车内温度场分析

为克服现有蓄冷车控温范围有限、不可多温共配等问题,设计了一款集车载制冷系统、独立蓄冷槽、隔热车厢(冷冻和冷藏单元)、导风槽、内隔板等于一体的多温蓄冷车。该多温蓄冷车将蓄冷槽安装在车厢前端并独立隔热保温。夜间利用低谷电对蓄冷槽内相变蓄冷材料进行充冷;当多温蓄冷运输时,冷冻单元通过车厢前端送风系统将冷能导出并调控,冷藏单元通过导风槽将冷气导入并调控。对车厢内冷冻冷藏单元体积比为1∶1,温度分别设定为-15. 0℃和3. 0℃工况进行了仿真和试验对比分析。研究表明,所构建的多温蓄冷车温度模拟值与试验值的均方根误差在0. 7～1. 1℃之间,总体偏差合理,可较好地反映多温蓄冷车内温度场分布状况。试验结果也表明,该多温蓄冷车车厢冷冻、冷藏单元可有效控温10 h以上,满足配送运输需要;平均温度分别在-14. 2～-12. 9℃和3. 4～4. 2℃间波动,波动范围分别为1. 3℃和0. 8℃,温度绝对不均匀度系数S在1. 2内,较传统蓄冷车平均温度波动值降低了73. 7%,S值降低了50%以上。改变车厢内冷冻冷藏单元体积比的进一步仿真也表明,蓄冷车内温度场分布仍然均匀,可满足实际运输需要。     

新型太阳能恒温沼气反应罐的设计

沼气反应罐内温度对发酵起重要的作用.为了消除气候对发酵的影响,建立有机废物高效气化的发酵环境,提高沼气的产量,介绍了一种新型太阳能加热恒温沼气反应罐的结构组成及参数选择;并通过组成原理分析具体的工作过程和工作特点,说明该罐能够保持恒定的发酵温度,消除气候对发酵的影响,创造良好的发酵环境,有效地提高产气率.此反应罐的设计方便实用,有利于促进农村沼气能源技术的推广,提高农村可再生能源的利用率.     

基于Porous模型的多旋翼植保无人机下洗气流分布研究

植保无人机进行果树施药时,果树冠层周围及内部的下洗气流时空分布对雾滴的附着和分布有重大影响,为明确无人机下洗气流时空分布规律,针对六旋翼植保无人机,结合RANS方程、RNG k-ε湍流模型、Porous模型、滑移网格技术及SIMPLE算法,建立了六旋翼植保无人机悬停施药下洗气流时空分布的三维CFD模型。数值模拟结果表明:无果树时,旋翼下洗气流近似呈圆柱形向下发展,到达地面后形成地面铺展,在旋翼正下方0. 6～1. 7 m区域内出现速度范围为3. 0～4. 0 m/s的Z方向(竖直向下)速度稳定区;有果树时,冠层对旋翼下洗气流有明显的阻挡作用,不再出现Z方向速度稳定区。以本文模拟的3棵果树为例,Ⅰ号果树冠层周围气流从冠层上半部区域开始呈圆锥形向下发展,以一倾斜角发展到地面形成小范围地面铺展,地面铺展末端出现近地面卷扬,Ⅱ、Ⅲ号果树冠层周围气流卷扬严重,在计算区域内无明显地面铺展;旋翼中心正下方Z方向速度最大接近8 m/s,随着冠层压力损失系数的增大,旋翼中心正下方Z方向速度衰减加快,同时旋翼气流向四周产生扩散;计算冠层内部Z方向最大速度衰减比发现,除Ⅲ号果树冠层下半部,无果树和Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ号果树冠层内部Z方向最大速度衰减比依次增大。试验表明,无果树时旋翼正下方0. 3、0. 8、1. 3、1. 8 m处和近地面2. 3 m处试验值与模拟值的相对误差分别在10%以内和不大于25%,总体拟合优度0. 984 6,数值模拟准确;试验果树与模拟果树冠层内部的气流速度分布规律具有很好的一致性。     

玉米干储一体仓气流场仿真分析与优化

为提高玉米干储一体仓中气流场均匀性,采用计算流体力学和正交试验相结合的方法对玉米干储一体仓内部气流场分布进行数值仿真和参数优化。通过单因素试验,研究水平进风管位置、竖向通风笼直径、单位通风量3个因素对玉米干储一体仓通风均匀性的影响规律,并通过系列数值仿真及正交试验对干储一体仓通风结构及参数进行优化设计。结果表明：干储一体仓内气流的平均速度,受不同水平进风管位置的影响不明显,随着竖向通风笼直径的增加呈逐渐降低趋势,而随着单位通风量的增加持续增长。速度不均匀系数随水平进风管位置从上到下变动、竖向通风笼直径增加和单位通风量增加分别呈现先减小后增大、先急剧后缓慢降低和整体增加的趋势。其中,竖向通风笼直径对干储一体仓内部流场均匀性的影响最为显著,其次是水平进风管位置和单位通风量。优化后的干储一体仓通风结构及参数的组合为水平进风管位置-0.34m、竖向通风笼直径400mm、单位通风量20m3/(h·t),此方案下干储一体仓内部流场速度不均匀系数综合加权评分值与初始方案相比提高了77.4%,表明了优化方案的可行性。     

储能集装箱双向风冷散热系统研究

针对目前储能集装箱电池仓电池组工作温度过高及温度一致性不足的问题,通过建立合适的散热系统来维持电池组最佳工作范围以及提高其温度一致性.基于Fluent软件搭建模型,在针对储能集装箱尤其是其电池仓部分的散热系统进行仿真模拟研究的基础上,对储能集装箱安全性及高适应性进行了分析.采用双向风冷作为散热方式,通过温场、流场分析散...     

蜂窝陶瓷蓄热体的温度场研究

基于煤矿乏风热逆流氧化试验,建立该试验装置的关键部件—蜂窝陶瓷蓄热体的传热模型,对工作状态下陶瓷蓄热体的温度场进行了仿真,分析了蓄热体的孔隙率、孔型和操作参数对蓄热体温度的影响规律。结果表明:随着孔隙率的增大,蓄热体蓄热时间变短,蓄热速率增大;在材质和孔隙率一定的情况下,六方孔型蓄热体蓄热速率要大于四方孔型蓄热体;随着气体入口流速的增加,蓄热体的蓄热速率增大,蓄热时间降低。     

基于温度示踪法的典型农渠渠道渗漏模拟研究

以渠道渗漏土壤水动态及热伴生机理为理论基础,利用热示踪技术,选取内蒙古河套灌区典型农渠开展野外监测、原位热示踪试验,利用温度示踪结果定性分析渠系渗漏过程。利用二维水热运移数值模型VS2D对渠道渗漏条件下饱和/非饱和土壤的水热迁移过程进行模拟,反演出试验区粉砂壤土和砂壤土的饱和水力传导度分别为0.025 m/d和0.6 m/d。通过静水试验数据对模型进行验证,结果表明,温度模拟值和实测值的平均均方根差(RMSE)和平均相对误差(MRE)分别为1.6℃和2.5%,累积入渗量实测值与模拟值的相对误差为2.4%,模拟结果与实际监测数据吻合较好。研究结果表明,温度信号可用来对渠系的渗漏状况进行示踪和监测,VS2D模型模拟土壤水热运移的结果能够为灌区的渠道渗漏问题提供科学依据,可为我国北方旱区灌区水资源的管理以及渠系节水改造工程提供一定的理论和技术支持。     

小型植保无人机下洗气流场影响雾滴运动特性规律研究

为了研究小型无人机下洗气流场对雾滴运动特性的影响规律,以小型无人机为基础,采用Navier-Stokes(N-S)方程、realizable k-ε模型和Semi-Implicit Method for Pressure-Linked Equations算法,对施药过程中的下洗气流场和雾滴离散运动进行了详细的数值模拟分析。研究分析无人机下洗气流的速度特性、雾滴沉积特性以及作业高度对农药沉积效果的影响。通过试验结果可知,模拟值与试验值的相对误差在20%以内,验证了下洗气流场数值模型的可行性。进一步模拟分析结果表明,在无人机喷药平台的影响下,下洗气流场在距离旋翼1 m处达到速度峰值。随着作业高度的增加,雾滴逐渐分散并扩散。雾滴主要分布在两个“气流引入区”和两个“气流导出区”,该分布特征有助于优化施药效果和提高农药的使用效率。根据分析结果,当无人机飞行作业姿态与地表保持平行,且将作业高度调整至0.8～1.0 m之间时,可显著提高农药沉积量,从而提高植保无人机的施药效果。本研究验证了下洗气流场数值模型的可行性,为小型植保无人机的对靶雾滴漂移及沉积研究提供了参考依据。     

气调保鲜液氮充注沉浸式汽化器工作特性研究

针对液氮充注气调方式液氮温度较低,直接充注将对果蔬产生冻害问题,为提高液氮汽化器出口温度的控制精度,提高冷量利用率,设计了一种蓄冷液氮充注沉浸式汽化器并搭建试验平台,研究盘管长度、蓄冷剂类型和液氮流量等因素对汽化器工作特性的影响。基于传热理论建立了汽化器出口温度计算模型。计算得到的汽化器出口温度与试验值基本一致,相对误差为2.01%和8.06%。试验结果表明:盘管长度、蓄冷剂类型和液氮流量都对汽化器工作特性有显著影响,盘管长度和液氮流量与充注时间呈线性关系,随着盘管长度增加或液氮流量减小,相关系数升高;当盘管长度为3 m、液氮流量为0.0075 kg/s和蓄冷剂类型为水时,汽化器的换热性能较佳,而当盘管长度为3 m、液氮流量为0.01 kg/s和蓄冷剂类型为水时,汽化器的蓄冷效率较佳。