真空筛分多孔介质床流动阻力系数预测及影响因素分析

探究真空筛分流体流动特性对于揭示真空筛分机理至关重要。然而,真空筛分过程中筛网截留的固体颗粒形成的过滤床难以采用微观结构描述,通常假设为多孔介质床。为了精确描述多孔介质床的流体流动特性,深入研究真空筛分性能,文章基于实验与机器学习方法预测真空筛分多孔介质床流动阻力系数,分析了BP神经网络,随机森林和XGBoost模型特征重要性排序结果,识别出影响多孔介质床流动阻力系数因素的敏感性顺序为气流速度>颗粒床>颗粒配比>颗粒层厚度>筛网目数。最后,采用遗传算法GA,以XGBoost预测模型作为多目标优化的适应度函数,建立真空筛分多孔介质床多目标优化模型,得到最优真空筛分工艺参数和流动阻力系数。文章为真空筛分流动阻力系数的研究提供了一种新方法,研究结果对揭示真空筛分机理具有重要意义。

炉腹煤气量指数和透气阻力系数在马钢2号高炉的应用

对炉腹煤气量指数X_(BG)和透气阻力系数K在马钢2号高炉的应用进行了总结。通过对2号高炉1年多的生产数据跟踪分析,结果表明:X_(BG)控制在63~64m/min,对应炉腹煤气量V_(BG)控制在6300~6400m^(3)/min时,高炉稳定顺行,燃料比较为稳定;针对2号高炉炉腹渣皮厚、炉腹温度整体偏低现象,风压控制在靠上限水平,K值实际控制在4.25~4.75为宜,高炉运行状态良好。认为炉腹煤气量指数和透气阻力系数都是综合操作参数,在高炉日常操作中,可以用此来判断炉况,衡量强化程度,使炉况保持稳定顺行,技术经济指标改善。

金枪鱼延绳钓单丝和绳索的惯性力系数和阻力系数研究

金枪鱼延绳钓单丝和绳索的惯性力系数C_(M)和阻力系数C_(D)取值直接影响到渔具数值模拟的计算速度和精度。通过波浪水槽试验探究了7种金枪鱼延绳钓单丝和绳索材料在规则波条件下所受的波浪力,并在Morison方程的基础上,使用最小二乘法计算出相应材料的C_(M)和C_(D);分析了C_(M)和C_(D)随KC数和雷诺数Re的变化情况。结果显示:同一波高下,试验材料所受波浪力随着波浪周期增加逐渐增加;同一波浪周期下,试验材料所受波浪力随波高增加逐渐增加;相同材料随着直径增加,所受波浪力增加;3种尼龙单丝随着KC数增加C_(D)逐渐增加,C_(M)变化不明显,趋于常数,随着雷诺数Re的增加C_(M)和C_(D)有逐渐增加的趋势;3种聚丙烯绳索C_(M)随着KC数和雷诺数Re增加而增加,C_(D)在低KC数时较为平稳,其随着雷诺数Re增加逐渐下降,趋于常数;涂沥青的聚丙烯绳索的C_(M)和C_(D)较为稳定。研究表明,本试验得出的C_(D)和C_(M),可用于延绳钓渔具数值模拟。

基于PCA-BP神经网络的巷道通风摩擦阻力系数预测模型

根据实测巷道通风摩擦阻力系数数据的特点,建立了主成分分析PCA-BP神经网络预测模型。采用PCA法对影响巷道通风摩擦阻力系数的支护类型、断面形状、巷道宽、巷道高、支护部分周边长、巷道断面积和巷道长度7个因素进行降维。将降维后因素的贡献率进行排序筛选,得到3个主成分指标(F_(1)、F_(2)和F_(3)),作为BP神经网络输入层的神经元。利用实测数据对PCA-BP神经网络模型进行训练和测试,并将测试结果与支持向量机回归(SVM)模型和BP神经网络模型的测试结果进行对比,结果显示:全因素的BP神经网络预测模型和SVM预测模型的平均精度分别为92.9420%、93.0235%,而PCA-BP预测模型的平均精度达到了96.4325%。PCA-BP神经网络模型不但简化了网络结构,更提高了网络的泛化能力,使预测误差更小、精度更高,为更准确地获得巷道通风摩擦阻力系数提供了一种有效的方法。

基于Bi-LSTM神经网络的大气阻力系数预测

大气阻力难以精确建模,是低轨卫星精密定轨与轨道预测最大的动力学误差源。定轨处理时考虑利用时变的大气阻力系数(C_(D))来吸收大气阻力模型误差,从而获得较好的轨道拟合结果。然而由于缺少精确的建模方法来反映C_(D)参数的时变特征,导致轨道预报误差逐渐发散。针对该问题,提出基于Bi-LSTM神经网络预测C_(D)参数的轨道预报方法。首先通过动力学定轨方法解算GRACE-C卫星(GRCC)和Sentinel-3A卫星(SN3A)长期的C_(D)参数序列,然后采用Bi-LSTM神经网络方法进行C_(D)参数预测。结果显示,GRCC和SN3A卫星C_(D)预测值的MAE均值分别为0.0302和0.0774,RMSE均值分别为0.0416和0.1018。将C_(D)参数预测结果运用到两颗卫星4组轨道预报实验中,结果表明,GRCC卫星预报7d的最高平均精度为12.28m,平均精度提升率均在90%以上;SN3A卫星最高平均精度为16.00m,平均精度提升率最高可达74.82%。

巷道通风摩擦阻力系数遗传投影寻踪回归预测

为满足智能通风准确获得巷道摩擦风阻的需求,基于遗传算法的投影寻踪回归预测方法预测矿井通风摩擦阻力系数。研究空气密度变化和巷道有无支护两种类型时模型预测的准确性。利用通风摩擦阻力系数影响因素进行训练,对不同支护类型巷道采集学习样本建立模型,使用部分样本进行验证。将模型预测结果与主成分分析预测和BP神经网络预测结果进行比较。对不同支护类型巷道进行了预测,最大误差为1.76%,平均误差为1.07%;仅对圆木支护进行了分析,最大误差为1.73%,平均误差为0.79%;对不同密度无支护巷道预测表明,平均误差为-0.99%,最大误差为-1.01%,风流密度对模型预测结果的准确性基本没有影响。无论是风流密度还是支护形式,该方法预测精度均优于主成分分析和BP神经网络。

不同形状颗粒的阻力系数实验研究

航空发动机高空冰晶粒子的阻力特性会影响冰晶的运动,为了探究不同形状冰晶对阻力系数的影响,采用高速摄像机跟踪拍摄的方法对球形颗粒和非球形颗粒(长圆柱、短圆柱和圆盘)阻力系数进行研究,根据颗粒匀速状态时的速度求得不同颗粒的雷诺数和阻力系数,并利用实验数据拟合获得不同颗粒在工况范围内适用的阻力系数计算关系式,最后利用拟合数据之外的实验数据对关系式进行验证。结果表明:在雷诺数为3961~24144范围内,四种粒子阻力系数的计算值和试验值平均相对误差在5%以内。

长圆杆风致压差阻力及其阻力系数的测定

针对位于风场中的长圆杆所受的风致压差阻力及其阻力系数的测定设计了综合性实验。自制风场均一的吸入式风洞,测量处于匀流场中的长圆杆的杆周风压,计算得到杆周压强系数分布及长圆杆单位长度所受的压差阻力。基于实验参数,利用Fluent软件模拟杆周风压分布,所得到的模拟结果与实验结果较为吻合,证明了模型的准确性。以此为基础,数值模拟了风速、杆直径等因素对长圆杆在风场中所受的压差阻力的影响,并确定该实验环境下的阻力系数。

供暖用阀门阻力系数优化方法研究

阀门在流体输送系统中应用广泛,成为输送能耗损失不可忽视的部分。阻力系数是阀门能耗损失的重要参数,该系数与阀门结构关系密切。降低阀门阻力系数是提高输送能效的一项重要内容,阻力系数优化一般采用数值仿真、试验验证的方法对阀门流道结构、流道表面结构进行优化。本文以供暖用四通阀为试验阀门,创新性地提出流道截面形状优化方法,采用试验验证的方法,对比阀门流道优化、流道截面形状优化方法对阀门阻力系数的影响。结果表明,相比于优化流道,采用改变流体高速区截面形状的方法对降低阀门阻力损失更加有效,并且该方法适用于其他阀门。

空调水管等径分流三通阻力系数随管径、流速的变化规律

采用数值模拟方法,得到不同流速下DN80空调水管等径分流三通的局部阻力系数,并通过全尺寸实验验证了模拟结果的准确性。模拟了不同管径管道中等径分流三通在不同流速下直流方向和旁通方向的局部阻力系数,以及DN100管道中不同流量比情况下直流方向和旁通方向的局部阻力系数。结果表明:随着流速的增大,2个方向的局部阻力系数均呈增大趋势;随着流量比的增大,2个方向局部阻力系数均呈现先减小后增大的趋势。

基于大数据的通风巷道摩擦阻力系数快速确定方法研究

在矿井通风网络仿真模拟中,需快速确定通风网络中未测定巷道通风阻力。对建立通风巷道阻力系数大数据库的构成与数据库集群形成方法进行研究,并提出基于大数据的通风巷道摩擦阻力系数提取方法;基于大量基础数据,融合巷道基本属性、环境参数等条件快速确定巷道基础阻力系数,为通风网络仿真模型的快速构建提供有力数据基础。

Autobank闸基渗流计算与改进阻力系数法对比分析

地基土体渗透变形是造成水闸失事的主要因素,对地基土的抗渗稳定问题必须高度重视,尤其是粉细砂地基。因此,在水闸工程设计过程中,闸基渗流计算占有重要位置,计算方法有理论解法、试验法、流网法、数值计算法及近似计算法等。Autobank采用有限元方法求解二维渗流计算精度高,而改进阻力系数法计算简便,是近似方法中较精确的方法,文章通过对比分析,得出两种计算方法可相互验证使用,可为其他类似水利工程设计提供参考和借鉴。

基于道路滑行的多种车型阻力系数外推研究

通过研究多种车型的道路滑行阻力系数,为阻力系数外推提供改进的方向,从而达到阻力系数优化的目的。对试验场多年积累的滑行数据进行研究,归纳总结出3种车型滑行阻力系数数据,分析试验质量、迎风面积对阻力系数的影响,并外推出一种计算阻力系数的数学方法,以提高滑行试验的效率,满足企业排放试验需求。

低雷诺数下圆杆正方形塔架的阻力系数研究

通过节段模型风洞试验,研究雷诺数Re=307~906时圆杆正方形塔架的阻力系数,分析密实比、湍流度及风速等因素的影响.在试验研究的基础上,对比3种雷诺平均模型在圆杆正方形塔架气动力CFD数值模拟中的适用性,分析Re=300~2.5×10^(4)时阻力系数变化规律及影响因素.试验结果表明:圆杆正方形塔架的平均阻力系数在45°风向角时最大,0°和90°最小,并随密实比和风速的增大而减小,随湍流度的增大而增大;脉动阻力系数受密实比和风向角的影响不大,但随风速和湍流度的增大而增大.CFD数值结果显示:SST k-ω湍流模型在Re≤2.5×10^(4)时更适用于计算圆杆正方形塔架的平均阻力系数;随雷诺数的增大,塔架平均阻力系数在Re=300~585时急剧减小,Re=585~1090时减小趋势少许放缓,Re=1090~2.5×10^(4)时基本保持不变;完全处于上游杆件尾流区的下游杆件阻力系数相比于上游杆件减小50%左右.

波浪滑翔器纵向阻力系数的数值模拟

为了更好地对波浪滑翔器航行性能进行预报,本文采用ICEM网格生成工具生成不同水翼俯仰角下的水下牵引机混合网格,并基于RANS法的CFD商业软件ANSYSFLUENT对垂直面斜航运动进行模拟,以计算在不同攻角和水翼俯仰角下的水下牵引机平移阻力系数,通过高阶多项式模型的曲面拟合对计算结果进行分析,将获得的系数以表格形式呈现。此外,使用动网格技术对纯俯仰运动实验进行数值模拟,以获取水下牵引机的旋转阻力系数。计算结果表明,水下牵引机在大部分工况下均能产生正的前向推力,除了在垂荡运动方向变换外,水翼俯仰角正负变换的滞后性也可能导致出现负推力。这些系数可以预测水下牵引机运动时产生的水动力和水动力力矩,用于后续波浪滑翔器的运动仿真。

基于阻力系数法的铁路隧道活塞风速计算理论对比

活塞风对铁路隧道通风及隧道环境控制(热害和冻害)影响重大,可靠地计算活塞风速大小是解决有关活塞风安全问题的关键。首先修正了《规范》中活塞风作用系数的计算方法,其次对比分析了不同活塞风作用系数计算方法,最后基于数值模拟及现场测试结果,对比测试值、模拟值、不同理论计算值之间的差异。结果表明:定值法与《规范》法的计算结果相近,且这2种计算方法得到的活塞风速要远高于其他的计算方法。隧道断面对定值法和《规范》法的计算结果影响不大,但对《规范》修正法影响显著。《规范》修正法及依杰里奇克法得到的计算结果均高于数值模拟及测试结果,依杰里奇克法误差较小(最大不超过33%),而《规范》修正法的最大误差高达65%。

基于致密砂岩储层气水渗流阻力系数的产能新模型

致密砂岩储层气水两相渗流规律复杂,实验难度大、目前的两相渗流方程具有一定的局限性。为此,在常规气水相渗测试实验的基础上改进流程,实现了不同压力条件下的气水两相渗流模拟,通过数学分析从系数拟合和减少参数2个角度出发建立了2个渗流阻力系数数学模型,并采用数值模拟的方法验证了2个数学模型的正确性与适用性,然后推导出新的产能方程。研究结果表明:①不论是水驱气还是气驱水过程,同一块岩样在高孔隙压力条件下的渗流阻力系数都比常压实验条件下的数值都要大,说明高孔隙压力对于气水两相渗流有一定的影响;②孔隙压力的持续增大对于气水两相渗流阻力的影响变小,气水两相的渗流能力在一定阶段后并不随孔隙压力的增大而发生明显变化;③不论是纯水驱、水驱气还是气驱水过程,渗流阻力系数与孔隙压力之间都有着较好的对数关系,与渗透率之间则为反比关系;④从系数拟合和减少参数2个角度出发建立了2个渗流阻力系数数学模型,进而推导了全新的产能方程,气井实例计算的IPR曲线与传统方程计算结果基本一致。结论认为,渗流阻力系数消除了实验岩样几何尺寸与驱替速度的影响,推导的致密砂岩气藏新的产能计算模型可靠、准确,该认识对于高效合理开发致密砂岩气具有重要意义。

球形破片空气阻力系数和飞行特性研究

针对战斗部威力精准评估和爆炸安全距离的计算,研究了球形破片空气阻力系数及不同距离处的存速.通过试验获得ϕ6 mm和ϕ11 mm球形破片马赫数在0.7~5.3区间内的空气阻力系数,基于此系数开展Fluent数值仿真,获得马赫数在6.0以下球形破片空气阻力系数及空气阻力随马赫数的变化规律.结果表明:空气阻力系数与球形破片的直径无关,随马赫数的增加先增大后减小,马赫数在1.2时空气阻力系数最大;空气阻力在马赫数为0.8左右时急剧增大,此时压差阻力占比90%以上,摩擦阻力占比10%以下,进一步建立了球形破片飞行马赫数在6.0内的飞行距离计算模型,并验证了计算模型的可靠性.

基于数值模拟的盲三通流场计算与局部阻力系数影响因素初探

盲三通作为管网输配系统不可或缺的核心部件,对管道稳定运行具有重要的意义。利用Solidworks 2019软件、Fluent软件建立模型并进行三维流场计算,结合正交分析试验、SPSS软件讨论盲三通局部阻力系数各影响因子的显著性强弱,构建各影响因子与局部阻力系数经验公式,提出最佳流道结构模型。结果表明,局部阻力损失系数ζ随着雷诺数Re、支管直径d的增大呈二次多项式减小,随着支管夹角θ的增大呈二次多项式增大,随着盲端长度L3的增大呈线性减小;利用多元非线性回归总结了盲三通局部阻力系数拟合关联式;支管近右壁处流体流速增大,分岔口及支管处湍动能分布较为剧烈;在模拟范围内,各影响因素对局部阻力损失系数ζ的影响显著性强弱为:雷诺数>夹角>支管管径>盲端长度;雷诺数为6.4×10^(5)、夹角为π/6、盲端长度为4.0D、支管直径为0.9D,局部阻力损失系数最小,研究结果可为盲三通结构设计以及工程应用提供理论依据。

考虑阻力系数时变的下压段半解析时间预测方法

高超声速飞行器下压段飞行环境复杂、弹道参数变化剧烈、被动减速较快,传统解析预测采用的常值阻力系数假设不再适用。考虑攻角、马赫数影响,对阻力系数表达式进行拓展,基于解析理论对复杂弹道方程加以简化,得到以剩余射程为自变量的微分方程,通过数值积分快速求解弹道诸元,提升全弹道快速规划能力。典型弹道仿真表明,与传统常值假设相比,所提方法可将俯冲下压段的时间预报误差降低到1 s左右,同时不增加计算复杂度,实现滑翔飞行器俯冲飞行时间、速度、动压的精准、快速预报。