区间过程激励下刚柔耦合系统动态不确定性分析的序列模拟方法

针对动态不确定性激励作用下的刚柔耦合系统动力学问题,提出了一种基于区间过程模型的动力学不确定性序列模拟方法,旨在通过区间过程序列抽样及刚柔耦合动力学序列模拟计算结构振动与机构运动等系统动态响应的上下边界。介绍了中心刚体柔性梁刚柔耦合系统动力学方程的构建与数值求解方法。针对动态不确定性激励作用下的刚柔耦合系统动力学分析,引入区间过程模型及其区间K-L展开对动态不确定性进行了度量和高效表征,提出了一种求解系统机构运动与结构振动等动力学响应上下边界的序列模拟方法。该方法利用序列模拟策略识别当前模拟序列中对动态响应上边界或下边界具有贡献的区间过程参数样本集,作为下一模拟序列中的局部加密抽样中心,可有效避免直接蒙特卡罗模拟在计算动力学响应上下边界时因过多无效抽样模拟而导致的低效收敛问题。最后,通过三个算例对所提方法的有效性进行了验证。研究结果表明,对于刚柔耦合系统大范围运动及振动响应上下边界的求解,序列模拟方法相比于直接蒙特卡罗模拟方法具有更好的计算效率和计算精度。

基于环冷机集热罩的烧结矿余热回收优化

利用仿真实验方法,对烧结矿料层孔隙率、颗粒粒径、烧结矿初始温度、料层高度、冷却空气入口温度、冷却空气入口风速等因素对集热罩内热烟气平均温度的影响进行分析.对各个影响因素进行仿真实验并将仿真结果进行曲线拟合,得到其与集热罩内烟气平均温度的拟合曲线.利用待定系数法和各个因素的幂函数构造线性函数组合,得到其函数关系式,利用此关系式可以对热烟气平均温度进行预测;将其与测试数据对比,其误差小于8%.利用此关系式对传统集热罩布置方式进行分析,针对其不合理性,提出了优化的集热罩恒温布置方式.

环冷机偏析布料研究

以提高环冷机的余热利用量为目标,对环冷机的布料工艺进行优化研究,并研制实现新型布料工艺的设备。基于多孔介质模型和局部非热平衡双能量方程模型建立环冷机内烧结矿冷却过程的仿真模型,利用该仿真模型对环冷机不同分层布料工况下烧结矿冷却过程进行数值仿真试验研究。研究结果表明:按粒径由料面至底部为"中—小—大"分布的工况余热利用量最大,比常规工况提高14.05%。以此工况条件下台车内料层分布状态为理想目标布料状态,着手进行偏析布料斗的设计研发,并且对研制的偏析布料斗进行半工业化试验研究。偏析布料斗在环冷机布料过程中具有较好的偏析布料效果,并且偏析布料状态为理想目标布料状态。

烟气循环烧结的数值仿真

通过对铁矿烧结过程流动、传热、传质的分析,建立烧结过程热质分析计算的数学模型,并验证计算模型的可靠性。根据常规烧结工艺烟气温度和成分含量的分布特点,基于余热利用和减量排放侧重点的不同提出相应的烟气循环烧结方案,通过模拟计算对比分析烟气循环烧结对于常规烧结工艺的改善作用。研究结果表明:烟气循环烧结工艺能提高上部料层最高温度,使料层最高温度在高度方向上更加稳定,能提高烟气余热利用量,降低烟气脱硫处理量和脱硫负荷,提高烟气脱硫效率。

基于料层最高温度控制的铁矿烧结燃料合理分布

利用所建立的铁矿石烧结过程传热数学模型,对某钢铁企业烧结机的常规烧结过程进行模拟计算,得到不同深度的料层最高温度分布,并通过烟气温度计算值与测试值的对比验证模型的可靠性。通过对料层本身所含热量和可利用热量的计算并结合料层最高温度合理取值,得到以0.04 m厚度为单元的各料层燃料含量合理取值,并以此为基础提出燃料合理分布的优化方案。与常规方案、基于平均分层的标准方案在料层最高温度稳定性、最高温度所在区域、冷却速度以及燃料含量的对比结果验证了优化方案的合理性和节能性。

环冷机分层布料仿真与优化

以提高环冷机'余热利用区'出口烟气温度和环冷机的余热回收利用率为目标,对某钢铁企业420m2环冷机进行了分层布料仿真实验研究。以多孔介质模型为基础,结合Fluent软件的UDF和UDS功能,建立气、固局部非热力学平衡的双能量方程模型,以Fluent软件为计算平台,建立了烧结矿冷却过程求解的数学模型。利用该模型对不同的分层布料工况及常规布料工况进行了模拟计算,得到了最优分层布料参数。研究结果表明,按粒度对环冷机烧结矿实行分层布料可有效提高环冷机'余热利用区'出口烟气温度和环冷机的余热回收利用量,余热回收利用量比常规工况提高了23.2%,出口烟气平均温度比常规工况提高了43.72K。

烧结矿冷却过程的余热利用研究

通过对环冷机上烧结矿冷却过程进行数值仿真分析,以提高余热综合利用率为目标,研究了冷却过程运行参数对烧结矿余热利用的影响,并通过正交实验找到了烧结矿余热利用率最优的冷却过程运行参数组合。

回转窑筒体端部冷却风道的改进

由于传统回转窑筒体端部结构存在缺陷,冷却不好,易造成筒体变形、耐火材料脱落,并引发一系列生产问题。为此,长天公司设计了一种新型端部冷却风道结构,有效地提高了换热效率,改善了回转窑端部的冷却效果,使筒体端部寿命由原来的1年延长到5～6年。

新工科背景下开放式工程训练模式的探索与实践

单一学科实验室以及传统工科的工程训练项目已满足不了新工科建设的实践需求,迫切需要开展开放式的工程训练。为了充分发挥工程训练中心在新工科建设中的育人功能,通过分析开展开放式工程训练的必要性,构建了基于工程训练中心开放的泛在学习平台,从时间、空间、资源三个维度实践了新的开放模式。这种模式在实践与应用中取得了良好的效果,对新工科的发展起到支撑作用,具有一定的示范推广意义。

工程创新训练中课程思政的探索与实践

工程训练蕴含丰富的思政元素。湖南大学现代工程训练中心在“工程创新训练”课程思政教学改革实践过程中,针对工程创新项目的特点,深入挖掘思政元素;通过渗透浸润式、嵌入结合式等多种方式,激活思政元素;建立了体现“过程性”、“增值性”特征的课程思政评价模式。在工程创新训练教学各环节加强对学生的价值引领,培养学生科技报国的家国情怀、以业兴邦的民族责任感使命感、求真务实勇于创新的科学素养、精益求精的大国工匠精神,以提高工程训练课程育人实效,取得了良好的教学效果。

翻转课堂递进式教学模式在工程训练课程中的探索与研究

在新工科建设大背景下,为了达到更好的教学效果,将翻转课堂递进式教学模式创新性的引入到工程训练中心的课程体系中。在课程体系中,采用翻转课堂形式,调整课堂内外时间,提升工程训练课程的教学效果,培养具有创新思维的复合人才。并且基于此,通过虚拟仿真软件实现递进式教学模式的建立,使教学过程生动形象,可以达到加深学生对课程内容的记忆的目的,并且提高学生参与度和学习创新积极性。同时,在智能量化评分机制下,极大地减少不确定性因素对成绩评价的影响。

趣味性工程训练项目的探索——以加工中心实训为例

为了切实有效的开展工程训练项目,培养学生的实践能力、创新能力、团队协作能力和综合解决问题的能力,本文针对现行一般的工程训练教学过程中所存在的问题,调整工程训练项目的内容、模式和考核方式,建立趣味性工程训练以调动学生的主观能动性,提高工程训练课堂的教学效果。实践证明,趣味性工程训练项目能够大大提高学生的积极性和参与度,改善教学效果。

创新型工程训练教学模式的探索

工程训练是高等工程教育的重要实践组成部分,对培养大学生的实践创新能力具有重大作用,但传统的工程训练模式已不能满足新时代创新型、复合型、应用型人才的培养需求。为了充分发挥工程训练中心在创新型人才培养上的作用,探索工程训练教学新模式,通过分析现有传统工程训练的局限性和问题,对创新型工程训练教学模式进行顶层设计,构建了新的实训体系、搭建了创新平台、建设了师资队伍,创新了课程教学,形成了质量保障体系。这种创新型工程训练教学模式在实践与应用中取得了较好的效果,对大学生实践与创新能力的培养起到了推动作用。

球磨机介质运动仿真与优化

以某型号球磨机为研究对象,结合离散元软件,建立了球磨机研磨介质的数值仿真模型,通过对比试验验证了数值模拟方法的可靠性。结合仿真方法,通过调节衬板的倾斜角,得到对应的研磨介质的运动特性,并结合研磨介质的运动轨迹、数量分布以及介质接触力不同种类占比的变化,分析研磨介质运动特性受衬板倾斜角调控过程的变化特点。结果表明:在磨矿中通过改变衬板倾斜角调节介质运动时,其倾斜角越小,对介质的提升作用越好;当倾斜角在75°~90°时,介质之间相互作用力占比保持在一个较高的水平值,其磨矿效果较好。

烧结环冷机液密封数值仿真研究

基于Fluent软件,采用标准k-ε湍流模型和VOF多相流模型对环冷机液密封内气液两相流动过程进行了数值模拟研究。运用该模型研究了进口风速、出口压力、水槽液位、初始状态等因素对密封液面的影响,再通过正交实验对4个因素的影响力大小进行了综合分析。研究结果表明,初始状态影响最大,进口风速次之,水槽液位及出口压力影响最小,并得到以减小液密封液面波动为目标的最优运行参数组合:进口风速15m/s,出口压力3300Pa,水槽液位0.5m,初始波高0.02m。模型计算结果与现场测试相比,误差在5%以内,验证模型的正确性,研究结果可用于液密封设计。