液化天然气泄漏和水面扩散过程模拟

基于微分浅水方程对液化天然气(LNG)从不同类型的储罐中泄漏并在水面扩散的过程进行了模拟。通过低温液体扩散形成的液池的最大半径和生命周期对出流孔尺寸、液池形状和储罐形状进行了评估。对泄漏量为12500m3的LNG泄漏过程的模拟计算表明,液池的最大半径与出流孔径表现出较好的Boltzmann非线性关系。对不同形状的液池和不同形状的储罐进行模拟分析表明,用半圆形液池来代替不断变化形状的液池和用立方体储罐简化球形储罐都是可取的。此外,模拟结果还与积分浅水模型的计算结果进行了对比,结果表明,基于平均深度的积分浅水模型相对于微分浅水模型会得出较大的液池半径。

无菌砖包机预成型机构支撑杆动力学分析

目的为保证预成型机构工作中的包装精度,分析当横封器质量、初始位置、行程、周期等参数发生变化时支撑杆振动响应的变化规律。方法将横封器与支撑杆简化为双移动质量和简支梁结构,并建立其耦合振动方程。用MEWMARK-β法求解出耦合系统在给定条件下的动态响应,并用Matlab作出变化规律曲线。结果在横封器做正弦往复运动时,支撑杆的跨中挠度呈正弦振动。横封器和砖包机支撑杆耦合系统的振动响应与横封器质量以及砖包机支撑杆的质量、位置、行程有关。结论可以通过减轻横封器总质量、调整横封器初始位置、缩短工作行程来降低支撑杆的振动响应。

大豆蛋白液喷涂粒子速度场的PIV初探

目的选择蔬菜复合纸覆膜成型过程中的最优喷涂条件。方法利用PIV(粒子图像测速)技术测量不同喷涂参数下大豆蛋白液喷涂雾化粒子的速度场分布,并通过数据分析软件Tecplot处理分析喷涂参数对大豆蛋白液喷涂雾化粒子速度场的影响,最终得出喷雾速度场中心轴上和某一截面上速度的变化规律。结果当喷涂气压一定时,喷涂粒子速度随着喷涂液压的增大呈增大趋势,但不是很明显。当喷涂液压不变时,喷涂粒子速度随着喷涂气压的增大呈先减小后增大的趋势。在喷雾场喷嘴中轴线方向上雾化粒子速度从喷口喷出后先急剧增大,随着距喷嘴越来越远逐渐呈现波动变化的趋势,最后趋于稳定。在距离喷嘴300 mm的截面处,粒子速度以轴心处最大,向外沿径向逐渐减小,大体呈对称趋势。结论用PIV技术对大豆蛋白液喷涂粒子速度场进行研究,可为后期蔬菜复合纸覆膜成型提供一个有力的试验数据参考。

大豆蛋白液喷雾场粒度分布变化

目的研究大豆蛋白液喷雾场粒度分布的变化规律,为选择一个合适的蔬菜纸喷涂面提供实验数据,以期得到质量好的蔬菜复合纸覆膜。方法将大豆蛋白喷涂雾化场网格化,使用粒度仪分别测量各个区域的粒径和粒度占比分布。结果雾化场轴向距离从H=10 cm处的95μm左右,到H=15 cm处的85μm左右,到H=20 cm处的65μm左右,再到H=30 cm处的45μm左右,最大粒径占比范围逐渐降低;雾化场径向距离从L=4 cm处的40~50μm,到L=8 cm处的35~40μm,到L=12 cm处的35~40μm,再到L=16 cm处的30~35μm,最大粒径占比范围也逐渐降低;在相同的喷涂气压、喷涂液压下,随着轴向距离的增加,大豆蛋白液液滴粒径分布范围的减小,大粒径大豆蛋白液液滴的比例逐渐减少,粒径分布朝着小粒径方向靠拢,大豆蛋白液液滴粒径分布曲线越来越陡峭;在喷涂气压、喷涂液压不变的情况下,仅仅改变大豆蛋白液的粘度,在相同的喷雾场位置随着大豆蛋白液粘度的减小,粒度分布朝小粒径方向靠拢,小粒径大豆蛋白液液滴比例逐渐减小。结论喷涂气压越大、大豆蛋白液粘度越小,雾化效果越好,而喷涂液压对雾化效果影响不大;大豆蛋白液喷雾场液滴的粒径分布随着喷雾贯穿距离的增加,小粒径液滴所占比例逐渐增加,粒径分布曲线朝小粒径方向发展,同时随着垂直与喷雾轴心线径向距离的增加,小粒径液滴所占百分比也增加,粒径分布曲线朝着小粒径方向发展。

喷涂参数及带速对大豆蛋白液喷涂平均密度的影响

目的研究大豆蛋白喷涂在硫酸纸上的平均密度,以及喷涂参数和带速对喷涂平均密度的影响。方法首先通过摄像机采集喷涂图像,再运用Matlab软件处理计算大豆蛋白液所占面积比。面积比越大,则大豆蛋白喷涂效果越好,并利用响应面分析法研究喷涂参数及带速对喷涂平均密度的影响。结果当液压为159 Pa,气压为180 Pa,带速为11.93 mm/s时,大豆蛋白液所占面积比可达79.9079%,此时最佳。结论单个因素中液压和带速对喷涂平均密度有显著影响。通过分析软件建立了大豆蛋白液所占面积比与喷涂参数及带速之间的关系模型,并得到了最佳喷涂条件。

基于Fluent的气液两相流喷嘴内部流动特性仿真

目的探究气液两相流喷嘴内部流动特性及工作参数对流动特性的影响。方法测量得到气液两相流喷嘴的结构图,利用Fluent软件建立喷嘴模型,并选择流体体积(VOF)两相流模型和RNG(重整化群)k-ԑ湍流模型,以常温状态下液态水和空气为研究介质,并以气压和液压为变量,进行多参数的流动特性分析,并引入气液比的概念。结果得到了不同时刻喷嘴内部的压力、速度及液相分布云图。其中最大压力为827 kPa,出现在出口段和进气段交叉的壁面上,由于喷嘴内部出现缩口,故出口段存在负压(−1.53 MPa);喷嘴内部最高速度出现在气液两相交汇处,为134 m/s;液相在最初迅速充满喷嘴后,逐渐与气相混合,最终出口段中心液相体积占比为0.543,混合情况良好。还得到了多参数对喷嘴内部压力、速度及液相分布的影响。结论使用软件仿真的方法得到了喷嘴内部的流动特性和多参数对流动特性的影响规律,并为进一步研究优化喷嘴结构及喷雾提供了建议和参考。

大豆蛋白液组分对表观粘度和粒度的影响

目的为了提高雾化效果,在蔬菜复合纸覆膜成形过程中选择最优的喷涂液组分。方法利用安东帕高级粘度仪对30组大豆蛋白喷涂液的表观粘度进行测量,并利用分析软件对各试验结果进行二次多元回归拟合,得到优化回归方程。根据回归方程,作出三维响应面图和等高线图。结果随着大豆蛋白浓度的增加,表观粘度逐渐增加,羧甲基纤维素钠(CMC)浓度对表观粘度没有明显影响;根据作出的三维响应面图和等高线图,可直观看出大豆蛋白浓度和CMC浓度对表面平均直径的影响显著程度。随着大豆蛋白浓度的增加,喷涂粒度逐渐增加;随着CMC浓度的增加,喷涂粒度先减小后增加。其中大豆蛋白浓度的影响更加显著。结论研究了大豆蛋白液组分对表观粘度和粒度的影响,为后期蔬菜纸覆膜均匀一致性提供数据参考。

大豆蛋白液喷涂不均匀性研究

目的研究不同喷涂参数下大豆蛋白喷涂不均匀性,以提升蔬菜复合纸的热封效果。方法利用摄像机采集喷涂试样,并运用Matlab编程对喷涂后的硫酸纸进行图像处理分析,得出大豆蛋白涂层所占的面积比,最后运用Origin分析不同喷涂参数对大豆蛋白涂层所占面积比的影响。结果当液压或气压在120~220 Pa时,大豆蛋白涂层所占的面积比随液压或气压的变化先增后减;当流量在35~60 m L/min时,大豆蛋白涂层所占的面积比随流量的变化先增加再持平,最后减少;在同一参数的不同横向测试点下,大豆蛋白涂层所占的面积比在喷涂区域两端较小,中间较大。结论液压、气压及流量对大豆蛋白液喷涂不均匀性有很大影响,且单个因素下液压160 Pa、气压180 Pa或流量50 m L/min时,喷涂效果更好。

液氮垂直入射潜水过程流动与传热特性研究

在下潜过程中,考虑低温液体在水中受到的阻力和浮力,采用不可压缩纳维-斯托克斯方程描述低温液体在水中的流动,采用相域方法追踪低温液体-水两相界面,通过给质量守恒方程添加源项描述汽化过程.耦合以上数学模型分析低温液体在潜水过程中的流动状态、潜水深度和汽化率.在给定条件下,对不同初始速率和初始直径的液氮潜水过程进行模拟计算,结果表明:稳定状况下的液氮柱在水中流动分布近似为棒球棒型;入流直径和速度会影响低温液体的下潜深度和气化率,小直径低温液体下潜深度较浅,而且会有较大的气化率,甚至会完全汽化,大直径的低温液体下潜深度较深,流动状态也更加混乱,而且会出现液氮浮出水面形成液池的现象.