压缩空气泡沫系统及其产泡特性研究

为解决土压平衡盾构压缩空气泡沫系统发泡过程中气液混合参数选择盲目、泡沫浪费严重等问题,结合网式和介质填充式泡沫发生器的特点,设计了复合式泡沫发生器,研制了一种压缩空气泡沫系统,并对其发泡性能进行研究。通过开展泡沫流量、发泡倍率及析液半衰期等试验,确定出影响泡沫发生器发泡性能的主要因素,得出气体流量、液体流量、气体压力等是影响泡沫发生系统发泡的主要因素,确定在进气管道气体压力为0.3 MPa、气体流量约为230 L?min-1、气液比在50条件下时,该压缩空气泡沫系统发泡性能达到最佳。通过泡沫对红黏土进行改良,得出当含水率为26%～29%、泡沫掺入量为10%～45%、气液比为40～75时,适当调整含水率、泡沫掺量、气液比,该红黏土能达到塑性流动状态,并能满足盾构施工要求。     

进气系统的优化设计

FSAE赛车发动机进气系统结构参数影响充气效率。文章利用软件FLUENT对进气系统模型进行流场仿真,分析进气系统流场压力、速度等参数分布规律,研究进气歧管流量分布的均匀性,到达优化进气系统的目的。     

土压平衡盾构渣土改良泡沫发生性能试验

泡沫性能对于土压平衡盾构渣土改良效果有重要影响。采用实验室自制的泡沫发生设备进行了一系列泡沫性能测试,主要研究了气体流量、液体流量以及发泡液浓度对泡沫流量、发泡倍率、半衰期以及泡沫细观形态的影响,并分析了泡沫宏观性能与细观粒径之间的相关性。研究结果表明：气液比相同时,随着气体流量的增加,泡沫流量先增大后减小,发泡倍率逐渐减小,泡沫半衰期先增大而后减小。气体流量一定时,随着液体流量的增加,泡沫流量近似线性增长,发泡倍率略有下降并趋于稳定,泡沫半衰期先增大后减小。发泡液浓度在2%以下时,泡沫流量、发泡倍率以及半衰期随着发泡液浓度的增大迅速增长,发泡液浓度大于3%时,泡沫性能受发泡液浓度的影响较小。气体流量为21 L·min^-1、液体流量为0.3～0.5 L·min^-1、发泡液浓度为3%条件下,该泡沫发生系统的发泡性能最佳。相对于液体流量和发泡液浓度,气体流量对泡沫气泡初始粒径分布的影响最为显著,随着气体流量的增大,泡沫变得更细更均匀。发泡倍率与泡沫粒径之间存在明显的相关性,泡沫越细,发泡倍率越低;泡沫半衰期与粒径之间的关系不如发泡倍率明显。在实际...     

基于Fluent进气系统流场数值模拟与结构优化

针对某车型平台上4A91S发动机进气系统结构,提出了基于CFD的结构优化方法。利用Fluent对该进气系统进行数值模拟,分析其流场特性,以发动机进气阻力最小和气体流动均匀为优化目标,改进对发动机进气阻力和流动均匀性影响大的结构因素。对比进气系统结构改进前后的流场特性,为汽车进气系统结构设计提供相应参考。     

旋转式过滤体颗粒捕集器流场分析

以颗粒捕集器旋转式过滤体为研究对象,建立了旋转式载体的多孔介质仿真模型,在此模型基础上研究了旋转式过滤体内部气-粒两相流的速度场及其影响因素,分析了排气流速、直径比、进气扩张角等参数对过滤体内流动均匀性和涡流损失的影响规律,并据此提出了优化准则。研究结果表明:当颗粒捕集器入口流速从20 m/s提高至80 m/s时,过滤体内气流流动均匀性会增加,但流场基本结构变化微小;当过滤体直径比在4~6之间变化时,其数值越大,过滤体表面的流动均匀性越差,过滤体利用率越低,当直径比继续增加到超过某一特定数值后,过滤体内流场分布基本不再发生变化;当进气扩张角在60°~120°之间变化时,扩张角越大,颗粒捕集器扩张管内越容易产生涡流,并首先在过滤体相对位置为0.8的地方产生,随着扩张角的增大,涡流强度和区域都会增大,减小扩张角可以减弱过滤体内进气回流现象,改善流场分布均匀性。     

国Ⅴ柴油机SCR系统结构对尿素结晶影响研究

针对某国Ⅴ商用柴油车SCR系统中出现的结晶问题,综合应用CFD模拟和台架试验进行分析研究,提出一系列结构优化和改进方案,改善了SCR前流场状态以及流体的流动均匀性和尿素均匀性,基本消除了排气系统在实际工况下的结晶风险,提高了全系统的抗结晶能力,保证了SCR系统的正常运行。通过对模拟结果和台架试验数据的比对分析,研究了流场分布以及混合器结构对结晶形成产生的影响。     

结构参数对Urea-SCR系统性能的影响研究

通过建立SCR系统数值模型,对柴油机SCR系统尿素水溶液喷雾分解和催化剂表面的化学反应过程进行模拟。结合台架试验,研究了喷嘴喷射角度α、催化器扩张角β和混合器及其安装位置等因素对SCR系统NO_x转化率、NH_3分布均匀性和液膜质量等的影响规律。结果表明:喷射角度和催化器扩张角的影响规律比较复杂,须根据具体情况选定;加装混合器后,可产生明显的排气旋流,有效延长UWS液滴的运动轨迹,促进其与排气的良好混合,明显提高SCR系统NO_x的转化率,它安装于喷嘴下游100～200mm处较为合理。     

柴油机尿素SCR氨分布均匀性的试验与模拟优化

在发动机排气温度300℃、排气流量400kg/h的条件下,测量了尿素SCR催化剂载体前端面的NH3浓度分布。测试结果表明:载体前端面NH3浓度分布均匀性较差,NH3浓度最大值约是最小值的6倍,试验NH3分布均匀性指数仅为0.791。为了提高NH3的分布均匀性,采用CFD软件建立了该SCR系统的流动以及尿素水溶液的喷雾、热解和水解反应等模型,并研究了混合器对NH3浓度分布的影响。模拟结果表明:尿素水溶液喷射后,部分液滴发生撞壁,在排气管直管段大部分液滴集中沿管壁方向运动,进入进口多孔管后液滴分散开,但整体液滴分布不均匀。安装混合器能够使NH3分布均匀性指数和NOx转化效率提高约10%。     

基于CFD的汽车发动机排气系统噪声分析

为了降低发动机排气系统噪声,首先利用计算流体力学方法,对汽车发动机排气系统模型的内部流场进行三维数值模拟;其次通过计算得到计算域内流场分布,观察打开不同排气歧管入口时消音器及尾管的内部流线图、催化转化器内部气体流动均匀性来研究分析发动机排气歧管噪声的产生原因。最后根据分析结果找出原结构中不合理的部位,并提出2种对发动机排气系统的优化改进方案,以达到减小排气阻力和排气噪声的目的。     

国六柴油机双旋流SCR混合器试验研究

为解决国Ⅵ柴油机SCR后处理系统在低排温、低负荷工况下存在的尿素结晶问题,采用CFD和试验研究相结合的方法,对某重型国Ⅵ柴油机后处理SCR单旋流混合器进行结构优化,设计出了一种双旋流混合器.对双旋流混合器进行NO x单点转化效率试验、瞬态WHTC排放试验以及10 h发动机台架尿素结晶验证试验.模拟结果表明:双旋流混合器能够产生更强的旋流效果,促使尿素喷雾和尾气充分混合、蒸发分解,且使氨分布均匀性指数提高了15.19％.试验结果表明:相较于单旋流混合器,双旋流混合器在氨氮比为0.7,0.9和1.2时的NOx转化率分别提高1.58％,1.78％ 和0.38％,N O x排放显著降低,混合器壁面未出现尿素结晶,解决了低温、低负荷工况下的尿素结晶问题.     

基于1D和3D耦合的发动机进气歧管仿真研究

进气系统在很大程度上影响了发动机的动力性、经济性和排放性。前期建立了一维仿真模型,比较真实的反映了发动机的性能,但还是未能真实的反映出管道的真实结构,像一些拐角、突变区域等。进气歧管的设计校验中,虽然三维稳态和瞬态计算能够模拟各个支管的压力分布情况,但是仅用三维计算不能实时得到一维的准确边界,且计算时间太长,不能从整个发动机上模拟瞬态进气过程和谐振效应带来的进气不均匀性。因此,要在1D模型中获得更准确的瞬态边界条件来计算进气歧管的三维流动,或更进一步研究进气歧管结构形状对发动机性能的影响,来指导优化进气歧管的设计。文章以发动机1D燃烧开发软件为基础与3D流体软件相耦合来解决进气歧管设计中瞬态进气过程。     

瞬变工况下多级液力透平内部流动特性数值模拟

为了研究多级液力透平瞬变工况时的内部流动特性,以一个二级离心泵反转式液力透平为研究对象,考虑非线性速度梯度与螺旋度影响,构建动态亚格子应力模式的大涡模拟湍流模型,对多级液力透平内部流场进行全流域非定常数值模拟,获得瞬变工况下液力透平内部流场的瞬时压力脉动的变化规律,并分析瞬变工况下涡流在液力透平内部的演变规律。结果表明,瞬变工况下,流量瞬变会引起液力透平内部各部件的压力脉动突变,该突变压力强度远超过液力透平内部各部件自身的压力脉动幅度,其中进水室受流量瞬变的影响最大,叶轮受流量瞬变的影响相对比较小。液力透平在瞬变工况时,进水室的速度流线分布更加均匀,叶轮处的速度流线分布也变得相对均匀,但级间导叶处和出水室的速度流线分布更加杂乱,旋涡比较多。研究结果将为新能源车辆氢能储能、石油化工等领域中的液力透平结构改进提供理论依据。     

圆环旋转黏性射流破碎过程及表面波的研究北大核心

以大涡模拟方法为基础,建立了圆环旋转黏性射流的仿真模型,对圆环旋转黏性射流的破碎过程及表面波结构进行了研究。结果表明:气液两相速度分布的不同会导致液膜出现空洞,空洞长大融合后会使液膜破碎为分裂液丝;长径比在3~15的分裂液丝占总数的83.2%;在惯性力的主导作用下,分裂液丝会发生颈缩现象,破碎成多个分裂液滴;在气相扰动和湍流脉动的共同作用下,在圆环旋转黏性射流的液膜表面会形成表面波;当轴向速度在100~150m/s范围内增大时,轴向表面波波长增长率明显增加;随着周向速度的增大,圆环旋转黏性射流周向表面波波长的增长速率会逐渐增大。     

一种用于动力电池热管理的均温液冷板

动力电池热管理的目标不仅是保证电池模组在合适的温度范围内工作,而且要尽量保证模组内部温度均匀。液冷板是电池模组主动液体冷却系统的一个重要组成部分,此前对电池热管理的研究大多集中在液冷板流道结构及冷板排布方式对电池模组温度分布的影响,而忽略了冷却液的沿程温升对模组温度均匀性的影响。根据间壁式传热原理,提出采用液冷侧非线性强化传热的方式,以实现热源侧壁面温度均匀分布的均温液冷板结构。以某一动力电池模组液冷散热要求为例,构建了非线性传热强化液冷均温板模型,并进行了相应的数值模拟。结果表明,提出的均温液冷板能有效实现动力电池模组均温性要求。     

基于计算机扫描技术的沥青混合料集料质量均匀性评价

运用 CT（Computer Technology）获得沥青混合料的内部微观结构已成为现阶段研究热点之一,但是现阶段结合沥青混合料的 CT扫描断面图具有的特点进行数字图像系统处理的研究相对较少,而且将其用于区分内部材质的技术目前比较粗糙,无法有效将数字图像处理和混合料无损检测技术结合起来。基于混合高斯模型（GMM）E M算法的基础上,对沥青混合料的集料特性进行分割,进而对细观结构的质量均匀性分析进行判断,最后通过试验深层次探索内部体积组成结构情况。研究结果表明本文采用的混合高斯模型能较好的对 CT扫描断层图片进行处理,通过扇形扫描方法可对沥青混合料集料的分布情况进行判断,进而通过对集料颗粒的面积比进行统计分析,进而评价沥青混合料的集料分布均匀性,本文研究结果可为沥青混合料微观领域研究提供借鉴和参考意义。     

隧道强透水砂砾地层袖阀管地表注浆加固工艺研究

针对马鞍梁隧道洞身砂砾层具有强渗透、弱胶结、水力联系发育的特点,基于袖阀管注浆加固技术,提出约束-发散型注浆模式并采用硫铝酸盐单液浆与水泥-水玻璃双液浆混合、周边孔与中心孔分次、分段落注浆的试验方案,开展袖阀管注浆加固工艺试验研究及应用。超前水平钻探孔及岩芯取样效果表明:以地层加固为主的后退式袖阀管分段地表垂直注浆加固,有效地提高了隧道洞身地层的整体性、稳定性和均一性。     

基于可变气门正时发动机呼吸控制的分析（上）

发动机排出废气和吸入新鲜空气或可燃混合汽的全过程叫做换气过程，也可以形象地比喻为发动机的呼吸，发动机缺少了呼吸功能就不能持续运转。单位时间吸入汽缸内的空气或混合汽量（简称“充量”）是决定发动机动力输出量的重要因素，所以合理控制发动机的呼吸应满足下述4个要求：①保证发动机在标定工况和全负荷工况下吸入尽可能多的新鲜充量，以获得尽可能高的输出功率和扭矩，这是发动机呼吸功能的核心所在；②保证多缸发动机各缸进气量的均匀性，     

硫酸钠盐渍黄土物理力学特性演变规律及机理研究

为研究硫酸钠盐渍黄土重塑后的物理力学特性演变规律，揭示其影响作用机理。以豫西洛阳地区典型黄土为研究对象，并以蒸馏水为基液配制硫酸钠溶液，制备不同含盐量的盐渍黄土。通过室内开展颗分试验、液塑限试验、无侧限抗压强度试验、直接剪切试验及比表面积测试、电动电位试验测定了含盐量对重塑盐渍黄土的物理力学特性演变规律，分析了其物理参数、力学参数及微观特性变化规律，揭示含盐量在重塑盐渍黄土中的作用机制。结果表明，在粒径小于0.01 mm(以黏粒和细粉粒为主)范围内，百分含量总体降低，这是由于黏粒和细粉粒在硫酸钠作用下发生了团聚现象，形成的团聚体主要发生在0.05～0.3 mm粒径范围内；硫酸盐含量较低时，对塑性指标影响较小，硫酸盐含量较高时，过多的硫酸盐结晶造成了液限和塑性指数降低；无侧限抗压强度和直接剪切强度随着含盐量的增加先增大后降低，黏聚力和内摩擦角呈现与强度相似的变化规律；电动电位随着含盐量的增加逐渐降低，且电动电位的变化规律与颗分试验、无侧限抗压强度试验及直接剪切试验的演变规律有着密切的联系和相关性。     

拉萨周边重要公路沿线地质灾害发育特征及其规律研究

以拉萨市城关区为中心,对周边G318、G109和S202等3条重要生命线工程进行了累计282km野外地质调查,主要对研究区地质灾害类型、发育规律进行了分析总结。研究表明,各公路沿线地质灾害类型主要为崩塌、泥石流和滑坡,分别占60%、24%和16%。其中崩塌主要沿G318分布,以滑移式、倾倒式和错断式为主;泥石流沿G109和G318分布较多,以暴雨型的沟谷泥石流为主;不稳定斜坡数量相对较少,以公路切坡形成的不稳定斜坡为主。同时也常见溜砂坡、碎屑流和坡面滑塌现象。地质灾害在空间和时间上具有群发性和集中诱发特征,且极易由一种灾害引发其他灾害,从而形成灾害链。新构造运动、地震活动、地形地貌、气候条件、地层岩性和人类活动是导致调查区地质灾害发生的重要影响因素。     

沥青搅拌设备蜗壳除尘器流场仿真与试验

为研究导流板位置对蜗壳除尘器内流场和粉尘粒径的影响,以指导回收粉在沥青搅拌设备中的实际使用,在导流板3种不同位置工况下,对蜗壳除尘器内部气相和气固两相流动状态进行了数值模拟和试验验证。数值模拟基于FLUENT软件,其中气相流场模拟选用雷诺应力模型,气固两相流场模拟选择相间耦合的随机轨道模型模拟粉尘的运动轨迹,分别追踪了16 400个粒径在50~1 000 μm的粉尘,计算了除尘效率。在沥青搅拌设备工地分别采集了导流板3种位置工况下的回收粉,结合筛分和电镜扫描试验,分析粉尘粒径分布,并对数值模拟结果的吻合性进行验证。结果表明：导流板处于O位时,除尘器内部气流的径向速度、轴向速度和静压分布轴对称性较W位和M位好,可有效抑制非对称性扰流及夹带涡流,并削弱涡核摆动现象;导流板处于不同位置时,通过与粉尘颗粒的碰撞反弹来改变粉尘的运动轨迹,进而影响除尘器对不同粒径粉尘的除尘效率,且当导流板处于O位时更有利于对粒径大于100 μm的粉尘的回收。导流板处于O位时,试验测量的粉尘平均粒径为117.6 μm,筛底平均粒径为49.9 μm,均大于W位和M位的粒径,且与数值模拟的结论相吻合。沥青搅拌设备在实际生产过程中,应优先选择导流板O位布置,并根据回收粉粒径的需要进行实时调整。