PVA纤维束分散设备搅拌槽流场运动分析

为了提高PVA纤维束分散设备的分散质量,研究PVA纤维束分散设备搅拌槽的分散能力,建立了分散设备的搅拌槽模型,以分散设备搅拌槽内安装挡板为研究对象,开展流场运动分析,探究搅拌槽内安装挡板对PVA纤维分散质量的影响,并进行了有、无挡板的对比试验,结果表明:在PVA纤维分散设备搅拌槽内添加挡板,可以有效改善搅拌槽内纤维速度和湍流动能,增加切向流,提高PVA纤维束分散质量。     

PVA纤维搅拌分散运动场分析

单丝状PVA纤维可以极大的提升水泥基材料的各项性能,在实际工程中PVA纤维常以束装形式存在于水泥基材料中,这在很大程度上限制了PVA纤维的作用。为提高PVA纤维在水泥基材料中的分散质量,设计了双轴卧式PVA纤维搅拌分散装置,建立了PVA纤维搅拌分散运动场模型并进行运动场分析,得到了PVA纤维混合物的速度与湍流动能特性,以及随搅拌轴转速和PVA纤维与粉煤灰质量比的变化规律,进而得到了该搅拌分散装置的理想搅拌轴转速和理想质量比。结果表明：该搅拌分散装置能够有效提高PVA纤维在水泥混凝土中的分散质量;随着搅拌轴转速和质量比的提高,PVA纤维混合物的速度和湍流动能均逐渐增强,增幅先剧烈后缓慢,为节约资源且确保PVA纤维的搅拌分散均匀性,确定理想搅拌轴转速为700 rpm,理想质量比为1∶45。     

PVA纤维水泥稳定碎石拌和均匀性研究

为了研究如何将PVA纤维均匀的分散在水泥稳定碎石基层材料中,进行了多种拌和工艺方案下添加PVA的水泥稳定碎石拌和试验。采用质量分数比例系数与质量分数比例系数的离差系数来判断PVA纤维水泥稳定碎石的均匀性,分析了在不同投料顺序、搅拌速度、单机搅拌量等拌和工艺下,PVA纤维水泥稳定碎石拌和均匀性随时间的变化规律。研究表明:不同投料顺序下,混合料的质量分数比例系数的离差系数趋于平稳时普遍大于PVA纤维的质量离差系数。单从拌和稳定性的角度考虑,PVA纤维水泥稳定碎石最佳投料顺序为先投入集料和PVA纤维束,再加入水泥和水继续搅拌。混合料质量分数比例系数离差系数和PVA纤维质量离差系数值达到最小值的拌和时间均随单机搅拌量的增加而增加、随搅拌速度的增加而减小。推荐WDZ-600型稳定土拌和站的最佳单机搅拌量V=615 L,最佳搅拌轴转速为ω=48 r/min,最佳拌和时间为35 s。     

顶置压风干式内燃机车冷却装置导流板流动特性分析

为了研究不同外型导流板结构的导流效果,针对内燃机车顶置压风干式冷却装置导流板建立了三维计算模型.运用计算流体动力学方法对导流板样条轮廓线进行数值拟合与数值仿真计算,通过分析流场结构对比最佳导流方案.研究结果表明:不同形状的导流板对冷却装置的流场均匀性有明显的影响.经仿真计算,具有均匀渐扩形状样条曲线的导流板导流效果最佳,该型导流板轮廓线可以充分利用边界层效应,使散热器内的速度、压力、湍动能、湍动耗散率平均值最大,方差和标准差最小,相比其他方案其波动最小、流场均匀性最好,从而达到了良好的导流作用,此工作为该型机车冷却装置导流板的结构设计提供了理论依据.     

层布钢纤维与PVA纤维混杂混凝土抗弯冲击试验结果的数理统计分析

试验研究了不同钢纤维长径比、形状和不同PVA纤维掺量对纤维混凝土抗冲击荷载性能的影响。数据处理方法为先对冲击试验结果原始数据取对数值,然后进行数理统计分析。试验结果表明：与片状波纹形钢纤维相比,层布圆丝浪形纤维混凝±的抗弯冲击性能更强;钢纤维直径大于0．7mm时,长径比的增长能显著提高纤维混凝土的初裂能和断裂能;PVA纤维的掺入未能提高层布钢纤维混凝土抗弯冲击性能,当掺入量不当时,反而会降低其抗弯冲击性能;混杂纤维混凝土中PVA纤维的最佳掺量是1．3kg／m^3。     

绕圆柱湍流流场及其发展的计算

为研究绕圆柱湍流流场及其发展变化,应用RNGκ-ε模型和有限体积法求解非定常雷诺平均纳维尔-斯托克斯(URANS)方程,以二阶隐式时间离散和二阶迎风空间离散格式对控制方程进行离散,采用SIMPLEC算法耦合求解平均速度场和压力场.在Re=103～107范围内对流场进行了数值模拟计算,得到了速度场、涡量场及其湍流脉动参数在下游的发展变化规律.计算与分析结果表明:在高雷诺数条件下,回流区减小,尾流区变窄,尾流在主流方向的影响区域变小,涡量向下游的衰减更慢,湍流动能和湍流耗散率在下游的影响区域也减小.     

基于PIV试验的积雪平屋面风场特性研究

为研究屋盖积雪对低矮平屋面风场特性的干扰影响，基于风吹雪风洞试验，通过3D打印获得平屋面的3D积雪形态，并以无积雪模型作为对照，系统地开展了PIV (particle image velocimetry)风洞试验，并结合LES(large eddy simulation)方法，研究了6组平屋面建筑有无积雪时的流场分布特性.试验研究表明：当无积雪时，来流在屋面前缘处分离后能形成典型的分离泡流动，分离泡内速度场存在明显逆流现象；当有积雪时，屋面上方的逆流减弱甚至消失，积雪显著地加快了流经屋面附近流场的速度，其最大速度增量约为0.6，同时，流线分布更贴合模型壁面，速度梯度增大，也相对增大了涡量值；积雪会使得屋面上方整体的时均湍动能和切应力均减小，但对屋面迎风区域的平均和脉动风压均有增大作用，其增大比值约为15%和20%.通过该研究可进一步对低矮建筑的风雪荷载作用机理展开分析，为屋盖结构的抗风雪设计提供参考.     

非均匀流场中螺旋桨水动力及噪声特性预报研究

根据螺旋桨的型值参数,在Fluent前处理器ICEM中建立流场的网格模型,采用计算流体力学（CFD）理论,结合雷诺平均纳维-斯托克斯（RANS）方程计算了螺旋桨的水动力特性.利用滑移网格技术对非均匀来流下的螺旋桨的水动力进行大涡模拟计算,并结合FW-H噪声模块对螺旋桨的无空泡噪声进行了数值预报.流场预报结果显示,流场的非均匀性导致螺旋桨水动力系数的脉动存在一定的周期性,且整个螺旋桨的水动力系数与单个桨叶之间存在一定的倍数关系;声场结果表明,低频离散噪声远大于高频噪声,噪声衰减速度随频率增大而减小,螺旋桨轴向和径向衰减速度随着距桨盘面中心的距离增大而减小,且轴向声压级低于径向两侧.     

基于滑移网格法桨——舵相互干扰流场分析

采用CFD方法,利用滑移网格法,以JDC4-55可调螺距螺旋桨与非对称舵为考核算例,模拟桨—舵相互干扰引起的三维非定常湍流,通过改变舵角来得到相应的流场,分析在同一进速系数下流场变化规律,从模拟的结果来看,该方法能较好地展示桨舵干扰的粘性流场。     

矿用多级泵水力性能的数值模拟及性能预测

以矿用多级泵为研究对象,运用CFX软件,采用基于非结构网格的SIMPLE算法和标准k-ε湍流模型对矿用多级泵内部流场进行数值模拟,得到了流场的速度分布和压力分布.选用多相流Mixture模型进行空化模拟,显示首级叶轮的进口背面区域有空泡集聚,通过增大叶轮进口正冲角改善了气蚀状况,并进行了优化模拟验证,同时对多级泵的模拟性能曲线进行了预测,预测结果与实验性能曲线相吻合.     

高速列车波浪形受电弓弓头的气动特性数值研究

以高速列车受电弓弓头为研究对象,应用Fluent软件对弓头气动特性进行数值模拟,对受电弓弓头结构进行优化,提出了下表面波浪形新型弓头结构,探究弓头下表面结构对气动特性的影响。首先,以方柱绕流为研究对象进行湍流模型验证,结果表明使用Transition SST湍流模型对弓头二维模型进行数值仿真是可行的。其次,以CX-NG型受电弓为基础建立了传统方形弓头模型,对其进行模拟计算。最后,对受电弓弓头进行下表面结构改形设计,将下半部分外形优化为凹、凸波浪形。在不同速度下,建立弓头周围流场的速度与压力云图,将凹、凸形弓头与传统方形弓头进行气动特性对比,分析不同外形结构对流场的影响。对比分析发现,使用凸形受电弓弓头能够达到较好的减阻效果。在3种列车运行速度下,阻力系数C_d分别减少了10.26%、11.23%、12.69%。     

用于高压无气喷涂原子灰的扇形喷嘴内部流场的数值仿真

利用计算流体软件ANSYS Fluent构建固瑞克645扇形喷嘴三维有限元模型,然后用Laminar层流模型对高压无气喷涂原子灰扇形喷嘴内的压力、速度流场以及入口压力对压力、速度流场和出口流量的影响进行数值模拟.结果表明:压力和速度场云图呈层状分布、梯度变化;在喷嘴的锥形前段和圆柱部分,压力和速度随距离的变化平缓;在圆锥向圆柱过渡段和出口段压力和速度变化剧烈;总体来看,入口压力越大,出口速度和流量越大;在出口段,入口压力对压力流场和速度流场影响尤为明显.根据结果综合分析,入口压力在15~20 MPa比较合理.     

分解炉内流动特性数值研究

针对某分解炉的实际尺寸,采用Realizable k-ε模型,SIMPLE算法,二阶迎风差分格式,按两种不同的进口条件对炉内三维湍流流场进行了对比性数值模拟．计算所得速度、压力、温度及湍动能分布规律合理,从流动的角度分析表明该炉的生料进口、煤粉进口位置设计的合理性,对其深入研究具有参考意义．     

滚石撞击下混凝土桥墩损伤仿真模拟

运用LS-DYNA软件开展了滚石撞击下双柱式桥墩动力响应和损伤形式的仿真分析。由撞击力时程曲线可见,撞击力最大值随滚石初始动能增大而增大,撞击力曲线的最大值和撞击接触面积相关。由滚石对桥墩的撞击损伤研究表明:滚石撞击下桥墩的损伤形式与损伤量与滚石的动能、速度和撞击截面密切相关,在滚石速度与撞击接触面积相同的情况下,桥墩的损伤量随滚石的动能增加而增大;撞击面面积越小,损伤越容易在碰撞撞击面正面发生。     

玄武岩纤维水泥砂浆的力学性能研究

以有机聚丙烯纤维为对比,进行了无机玄武岩纤维水泥砂浆的抗压、抗折、抗拉伸及抗弯系列力学性能试验研究。研究结果表明：在最佳掺量下,玄武岩纤维水泥砂浆的各种力学性能优于聚丙烯纤维水泥砂浆;玄武岩纤维对水泥浆体早期具有显著的增强作用,但降低了水泥砂浆的28d强度;掺入玄武岩纤维可以增加砂浆的韧性,对砂浆的抗拉强度改善起到了一定作用;玄武岩纤维对砂浆的抗弯破坏强度改善不显著,但明显增大了相同荷载下试件的挠度。     

射流作用下的吸气流动流场特性

为了降低射流作用下吸气流动控制污染物所需的射流量,达到节能的目的,研究了射流作用下吸气流场的特性.通过数值模拟技术研究了射流与吸气流动夹角在90~60变化时形成稳定吹吸流场的条件,以及汇流场轴心速度和控制范围的变化规律;同时,以数值模拟的计算结果为基础,结合对轴心速度和控制距离影响因素的分析,得出了射流和吸气流夹角取不同值时的轴心速度衰减计算式和汇流场控制范围计算式.研究结果表明,在角小于70时不能形成稳定的吸气流场;当在90~70变化时,随着送风和排风动量比的增大,汇流场轴心速度增加的趋势减缓;随着角度的减小,汇流场轴心速度增加的趋势加剧.因此,可以通过减小来增强吸气流场,实现对污染物的有效控制.      

液力缓速器叶片倾角对容量系数的影响分析

根据能量平衡方程计算了叶片倾角与容量系数的数值关系,基于CAD和CFD技术,建立了缓速器工作流道的三维模型,采用RNG k-ε湍流模型模拟工作轮内部流场,分析了叶片倾角为40°,50°和60°时液体的翼面静压和湍流动能的分布规律,并利用有限体积法计算得到容量系数的数值.研究表明：叶片倾角为50°时,容量系数数值最小,其原因是叶片冲击引起的湍流最强,液流阻力最大.     

列车荷载作用下地基动力及沉降特性分析

为分析列车荷载作用下的地基动力及沉降特性,建立了轨道-路堤-地基在列车荷载作用下的动力耦合分析数值模型,考虑列车速度、路堤高度和基床刚度的影响,研究了列车荷载作用下的地基动应力分布及地表沉降特性,并对不同地基加固形式的加固效果进行了探讨。研究结果表明:列车荷载作用下地基动应力沿水平方向和地基深度迅速减小;地基竖向动应力和地基沉降随列车速度的增大而增大,随路堤高度和基床刚度的增大而减小,路堤高度不宜小于2 m;地基沉降随加固深度和加固区刚度增大而减小,列车速度越高,影响越明显,最佳地基加固深度为3 m。     

中重型卡车催化消声器流场特性

运用Fluent软件计算了不同进气端结构和形状的中重型卡车催化消声器载体前端面进气均匀性和进出口总压差,分析了其流场特性。计算结果表明:催化消声器流场特性与发动机排气量有关,载体前端面进气均匀性和进出口总压差对于分析流场特性至关重要;添加挡板后载体前端面进气均匀性和进出口总压差均增大,添加竖挡板的流场特性最佳;进气管直径收缩40mm和排气管直径扩张40mm的流场特性较好;当发动机转速分别为900、1 900r·min-1时,催化消声器优化后载体前端面进气均匀性比优化前分别提高了1.2%、1.6%,进出口总压差比优化前分别降低了57.5%、63.9%,结构优化对降低进出口总压差效果明显;与桶型催化消声器相比,箱型催化消声器的载体前端面进气均匀性增加;选择催化消声器还应考虑空间布置与利用效率。     

湍流动能的产生与飞行中严重的晴空颠簸

基于湍流动能倾向方程，推导出了其只含风切变和大气稳定度的简化方程．根据收集到的100例飞行中晴空颠簸的实际资料，利用环境技术应用(ETA)模式对该简化方程进行了检验．研究表明，仅利用湍流动能的产生预测晴空颠簸并不一定有效，而需要对湍流动能的产生项进行诊断．预报颠簸时，湍流动能倾向方程中的耗散项不能忽略；ETA模式的垂直分辨率和模式的设计者给定的大气稳定度对预报的准确性也有影响。