乌玛高速公路穿沙试验段风况特征及流场分布规律

为探究乌玛高速公路穿沙段风沙活动规律,明晰道路周围风力环境与积沙形成机理,从而为道路提供科学防沙依据,在腾格里沙漠腹地乌玛高速正线附近修建一条长0.5 km的无防护同向试验段公路,通过现场试验量测并辅以计算流体力学(CFD)数值模拟,在分析风动力环境特征的基础上,对路基周围风沙流场结构及积沙规律进行研究。结果表明:(1)道路区段内风向受季节影响较大,年均起沙风速约为6.26 m/s,主导风向WSW方向,占比11.03%,观测期间风速5 m/s以上起沙日数270 d,占全年日数73%,其中风速大于10.8 m/s的强风天气为47 d,占全年日数13.1%。(2)试验区全年沙物质主要由西向东方向输移,春季和夏季输沙环境最强烈,所测风沙流主方向与道路走向呈52°夹角,道路沿线沙害主要发生在西侧。(3)路基周围风速流场内水平速度呈“M”状变化,最大风速集中在沙丘顶部,当沙丘处于道路迎风侧时,风沙流最易在路基与沙丘交界处形成积沙,且沙丘会沿主风向移动掩埋路基;当沙丘处于道路背风侧时,路基背风侧积沙较明显,受多风向影响,路基表面也存在少量积沙,模拟结果与现场观测具有较好的一致性。强劲的风力环境和丰富的沙源是乌玛高速沙害形成的天然条件,防沙工程应着重对沿线西侧设置,增大地表粗糙度控制沙丘流动,进而降低风沙活动对公路危害。

压电纤维致动柔性结构的仿鱼体波振动特性及流场分布研究

提出利用压电纤维(MFC)致动柔性结构的二阶振动模态来模仿鲹科鱼类的鱼体波运动。基于假设模态法求解智能柔性结构的前三阶振型,实验测得水下柔性结构的二阶振型,验证了智能柔性结构的二阶振型逼近鲹科鲈鱼的鱼体波。采用计算流体动力学(CFD)分析了柔性结构周围流线及压力分布情况,结果表明:二阶振动行为下,柔性结构节点前后流线方向相反;两侧流场始终存在两组高、低压集中区域,且节点前后的压力集中区域分布相反;柔性结构两侧始终存在正压梯度,其中向前的压力分量为柔性结构提供持续的推进力,而节点前后压力分量产生的侧向力方向相反,部分抵消,增强了柔性结构的侧向稳定性。研究结果为水下仿生推进器的设计和性能分析提供了重要参考。

喷嘴流速对电泳槽内流场分布的影响

[目的]车架电泳时会受到槽内搅拌的影响,确定合适的喷嘴流速至关重要。[方法]对阴极电泳漆槽内不同喷嘴流速产生的流场分布情况进行仿真分析。[结果]喷嘴流速越大,槽体底部的自由环流区越多。槽体中间位置截面的强制环流区越接近上液面,越有可能造成更多的气泡进入槽液,需要着重管控车架此部位的漆面品质。对于会形成较多自由环流区且速度分布不稳定的工况,在实际生产中应予以避免。[结论]仿真技术可为车架涂装工况的调整和优化提供重要依据,缩减试验成本与时间。

管束末端结构对陶瓷膜过滤器流场分布特性影响分析

陶瓷膜过滤器因为优异的耐高温、耐化学腐蚀和高分离效率等特性而被广泛应用于流体的净化与分离。在实际应用中,为了确保陶瓷膜过滤器的高效稳定运行,应对其内部流场分布特性进行深入研究。管束末端结构作为影响流场分布的关键因素,其设计优化可有效提升过滤性能。基于此,深入分析管束末端结构对陶瓷膜过滤器流场分布特性的影响。

基于流场分布的纤维续跟踪

白质纤维跟踪能够重建大脑纤维走向,但由于分辨率的限制使得成像体素呈现出锯齿形边界,导致重建纤维束在白质区域边界提前终止。此外,信号噪声引起的体素内方向信息缺失也同样会导致纤维跟踪过早终止。针对以上问题,本研究提出一种纤维停止点续跟踪算法使纤维跟踪结果更加准确。首先,建立纤维局部结构的流场分布模型,以流场分布表示体素内任意点的纤维方向信息;然后,基于体素流场分布模型计算纤维跟踪停止点的连续性进行纤维续跟踪,得到更为准确的纤维结果。分别采用两组实验数据集(包含25个主要纤维束的ISMRM 2015挑战数据集和一组来自斯坦福大学数据库的临床数据集)对提出的方法进行验证。首先,在模拟数据集上通过Tractometer量化指标对所提出算法进行定量分析,结果表明,该算法的有效连接束数量(VB),有效连接率(VC)和无效连接率(NC)分别为24、51.3%和12.9%,与同为确定型追踪算法的SD_Stream相比,VB提高2束,VC提高19.1%,NC降低22.8%。其次,通过临床数据集对所提出算法进行定性分析,进一步验证所提出算法的有效性。实验结果表明,基于流场分布的纤维续跟踪算法有效避免了纤维跟踪过早终止这一问题,提高了纤维跟踪的有效纤维比例,降低了无连接纤维比例,提升了纤维跟踪结果的准确性。

污泥余热型干化机进风口结构对流场分布的影响

带式干化机由于其良好的适用性,已被应用于多种行业的物料干燥。带式干化机腔体内部的气流分布决定了物料的干化效果和带式干化机的节能效果。本文通过CFD模拟研究了余热型带式干化机进风口结构对腔体内部气流的分布影响,以期为干化机进风口结构设计提供参考。

杆支撑换热器壳程的单元流道模型及流场分布

提出了一种杆支撑换热器壳程的代表性“单元流道”模型,使结构复杂的管壳式换热器数值模拟更加简便而高效,数值分析得到了杆支撑换热器壳程中心区域的单元流道流场、压力场和温度场分布细节信息,为杆支撑换热器的结构完善和研究强化传热机理奠定了理论基础。

深凹露天矿采场内流场分布规律的试验与数值模拟

运用现场测试和数值模拟相结合的方法，对深凹露天矿采场内的流场分布规律进行研究．以首钢水厂铁矿为试验矿山，在5个现场试验点观测不同垂直高度的风向、风速．现场测试结果表明，当风速为1—2m／s时，西南和东北方向的来流风进入采场内均形成复环流结构；当风速达到4．7m／s及更大时，5个测点风向与来流风向相同，未观测到采场内形成复环流结构．同时基于Gambit技术建立矿体的几何模型，应用流体力学Fluent软件对该深凹露天矿在不同风速条件下的流场分布进行数值模拟．模拟结果表明，随着风速的增加，矿区内复环流中心的位置逐渐升高，范围宽度和中心厚度也逐渐增大．数值模拟结果与现场测试结果相似．

超音速雾化器的气体流场分布研究

利用Pitot管对超音速雾化器出口处的气体流场分布进行了研究。研究结果表明 ,在出口处的雾化气体呈轴线近似对称的双峰分布 ,峰值沿着远离导液管出口端面的方向而逐渐减小。通过对气体流场分布的分析 ,提出倒涡流锥概念 ,可以很好的解释导液管下端形成负压的原因 ,并认为理想的雾化过程是在倒涡流锥范围内完成的。

Nanosys-1000机床静压止推轴承流场分布规律及承载特性

为了提高Nanosys-1000非球面曲面光学零件超精密加工机床加工精度,研究了机床核心部件静压止推轴承内流场分布规律,进而揭示其承载特性。利用ANSYS/Fluent软件建立对称结构静压止推轴承扇形油垫的仿真模型,采用层流模式对进油压力为1.3～1.9 MPa、油膜厚度为20～36μm的油垫流场分布规律与承载特性进行分析。研究结果表明:油垫内压力在油腔区域比较均匀,沿封油边呈线性下降;油膜承载力随油腔压力线性增长,且在同一进油压力下,油膜厚度越小,油膜承载力越大,进油压力为1.5MPa时,油膜厚度从36μm减小到20μm,油腔压力从3.05×105 Pa增加到8.02×105 Pa,油膜承载力相应地从880N增加到2 109N;同一负载即油膜承载力下,进油压力越高,油膜厚度越大,油膜承载力为1 320N时,进油压力从1.3MPa增加到1.9MPa,油膜厚度从26μm增加到30μm;同一油膜厚度下,进油压力越高,润滑油流量越大,油膜厚度为28μm时,进油压力从1.3MPa增加到1.9MPa,润滑油流量从0.179L/min增加到0.231L/min。相关研究结果在研制的Nanosys-1000非球面曲面超精密加工机床静压止推轴承上得到了验证。

脱油型水力旋流器结构建模及流场分布特征研究

针对所建立的脱油型静态水力旋流器结构设计模型进行了简要的分析。根据旋流器结构特征 ,确定其相应的结构参数及比例缩放的关系模型 ,同时对旋流器流场中液流的自由涡、强制涡、组合涡与螺旋涡分布进行了理论分析与计算 ,对加深人们对旋流分离技术的理解 。

沉沙池水流流场分布均匀化改进研究

为了使沉沙池水流流场分布更加均匀,可在沉沙池的首端位置加设调流板。分析了调流板调节水流的机理,并通过模型试验进行了验证,结果表明,加设调流板是使沉沙池流场分布均匀化的一种既简单又有效的工程措施。提出了调流板孔洞的布置原则:沿垂向底部孔径应该大一些,表面孔径应该小一些;沿横向中间孔径应该小一些,两侧孔径应该大一些。

微灌离心分离器内部流场分布数值模拟

在缺水地区,利用高含沙水作为微灌水源的条件下,低浓度混合多相流模型已不能适用于微灌用离心分离器的数值模拟。该文以高含沙水作为微灌水源,结合离心分离器的结构参数,在流体力学基本方程基础上,通过网格划分和边界条件设定,采用有限体积法进行离散和求解,控制方程采用k-ε模型模拟分析了离心分离器的内部流场特征,并通过试验验证数值模拟成果,模拟值与试验实测值相对误差在10%以内,说明数值模拟采用的算法和模型是合理的。在试验验证的基础上,模拟分析了高含沙水为微灌水源的条件下,离心分离器的速度、湍动能以及静压分布,结果表明:离心分离器内速度分布主要有切向速度、轴向速度和径向速度,沿径向方向具有一定的对称性;离心分离器内湍动能分布具有一定的对称性,由轴中间向器壁两侧逐渐变小;静压分布具有一定的对称性性,由器壁两侧向轴中心逐渐减少。结果可为微灌用离心分离器特性参数的优化提供依据。

纯水射流流场分布及冲击换热数值模拟研究

纯水射流冲击换热过程是自由水射流对固体壁面的冲击,由于水流直接冲击被冷却的表面,喷射距离短且被冲击的表面上的对流边界层薄,从而使冲击区域产生很强的对流换热效果。首先对纯水射流流场分布进行分析,然后基于Fluent软件对不同参数下的射流冲击区域的对流换热过程建立射流冲击换热模型进行有限元仿真,系统地分析了射流水的射流速度、射流角度和喷嘴直径对纯水射流冲击换热过程的影响。结果表明:纯水射流流场一般分为自由射流区、滞止区和壁面射流区;随着射流速度的增大、射流角度的减小和喷嘴直径的增大,对流换热系数的数值增大,对流换热性能增强。

影响线性电磁搅拌流场分布的电参数分析

利用ANSYS 5 6软件对单侧线性电磁搅拌作用下的流场分布进行了数值模拟 ,分析了搅拌器的电参数对钢液流动状况的影响·结果表明 ,当其他条件一定时 ,电流的增大可明显提高搅拌作用的强度 ,扩大搅拌作用的区域·磁场在钢液中的衰减速度应用穿透深度来衡量 ,其数值大小不但与电流频率有关 ,而且还与搅拌器的极距有关·当极距小于 0 4m时 ,电流频率对穿透深度的影响不大 ;而当极距大于 0 4m时 ,随电流频率的增加 ,磁场在钢液中的穿透深度逐渐减小·但电流频率的增加 ,使钢液内的磁感应强度和电磁力增大 ,有利于提高搅拌作用的强度 ,扩大搅拌作用的区域·

液体旋流分离器内部流场分布的测试与研究

改变传统的利用皮托管插入法对流场分布的测试方法 ,利用激光流速计分别对两种具有代表性的液体旋流分离器的切线方向和轴线方向的流场分布进行了测试 ,得到了精确的结果。为分析、研究和提高旋流分离器的性能 。

数值模拟线圈参数对电感耦合等离子体温度及流场分布的影响效应

研究不同线圈参数下电感耦合等离子体的温度及流场分布可以为等离子体炬的设计提供参考。本文首先建立了ICP炬的二维轴对称模型,然后利用商业软件ANSYS FLUENT对纯氩热等离子体流场、温度及电磁场的空间分布进行了计算,并研究了线圈参数的变化对等离子体炬内温度和流场空间分布的影响。研究结果表明:增加线圈匝数、减小线圈间距及线圈内半径均能显著增加等离子体温度,并对轴向速度及等离子体炬内的流场分布产生较大的影响;改变线圈内半径也能使炬内的温度及流场发生变化,但对温度幅值的影响却非常小;因此可以通过改变相应的线圈参数来控制炬内的温度和流场分布,从而满足特定材料处理工艺的需要。

反应器内流场分布对球形氢氧化镍生长结晶的影响（英文）

在相同停留时间、不同搅拌桨线速度条件下,利用化学沉淀法制备球形氢氧化镍样品并运用SEM技术考察制得样品的形貌。研究表明:在相同的停留时间和化学条件下,随着搅拌桨线速度的提高样品的微观形貌由无定型状晶体变为大颗粒类球状晶体再变为较规则的球状晶体。利用PIV物理模拟技术模拟反应器内流场分布情况并结合XRD表征结果分析得出:在相同的停留时间和化学条件下,反应器内流场分布越均匀、速度矢量越大氢氧化镍晶体的生长越完整,结晶性、球形度和相对结晶度越高,并从流场分布的角度描述了球形氢氧化镍生长结晶的过程。

吸附过程中流场分布对液膜扩散传质影响模型的研究

在总结流场条件影响吸附传质过程的同时,提出了流场分布影响液膜扩散传质的物理模型,指出不同的流场分布,液膜厚度变化不同,传质阻力也就不同,从而导致传质效果的不同.通过对传质方程中流速的物理意义进行重新定义,同时引入流场效应系数(Z),对传统的液膜扩散控制传质模型进行了修正,使模型中参数的物理意义更明确,并用13X沸石对Ca2+的吸附实验验证了该模型的合理性.结果表明,13X沸石对Ca2+的吸附传质效率与搅拌转速和叶片大小成正比,即与流场分布密切相关,其中流场分布比较规则的二次流场吸附传质效率最高;此外初始ρ(Ca2+)越高,传质越快,吸附效果越好,但流场分布影响越小,归结原因是此时传质动力的影响占据主导作用,超过了液膜阻力的影响,进而掩盖了流场分布对传质的影响.

多因素耦合影响亚音速喷口强化气体流场分布研究

为了研究多因素耦合条件下亚音速喷口内气体流场分布演变的作用机制与影响规律,基于标准k-ε湍流模型,对压力-流速-收缩比耦合条件下的亚音速喷口构造均匀气体流场进行了数值模拟,通过定义top-hat流场分布关键参数的方式,定量评估压力-流速-收缩比对强化后流场分布的耦合影响。结果表明:多因素耦合条件下,亚音速喷口通过影响压力梯度平衡点与临界位置点在内的强化过程关键点改变强化流场分布的品质;提高气体压力可以有效减小构造流场中的边界层厚度,降低强化过程中关键点对流速的依赖,提升不同流速下边界层厚度的稳定性,收缩比的增加则会使得强化流场进一步偏离理想分布。