基于PFC2D的综放开采顶煤冒放规律数值模拟

为了更加形象地研究顶煤冒放形态特征、宏观地把破碎的散体看作非理想状态下随机流动的松散介质.以某矿1302N大采高综放工作面为工程背景,利用离散元散体颗粒流软件PFC2D建立放顶煤二维横剖面模型,主要研究顶煤位移、煤矸动场变化、放出体衍化以及超前支承压力分布等现象.研究对比得出:顶煤流动规律方面,走向上放煤步距增大,顶煤的始动点边界线前移,顶煤运移范围增大;倾向上间隔放煤的煤损主要集中于同一轮放煤支架间的漏斗煤损.煤矸流场规律方面,采高增大煤矸分界线逐渐变陡;放煤步距增大,煤矸分界线始终保持双线形态前移.矿压显现规律方面,顶煤的硬度增大,顶煤分区中范围逐渐缩小,即超前支承压力峰值区向煤壁靠拢;采放比增大,超前支承压力峰值区远离煤壁,综放开采顶煤破碎后的流动特点和运移路径的数值模拟研究,有利于掌握散体顶煤的放出规律,据此对放煤工艺参数进行针对性的优化设计,对提高煤炭资源采出率具有重要意义.

2D数字阀阀芯受力分析及研究

介绍了2D数字阀的基本结构及工作原理,提出了2D流量控制概念。研究了由径向力引起的液压卡紧现象。通过Fluent软件对数字阀内部进行流场分析,得出2D阀芯弓形槽处壁面所受的压力分布,并对阀芯受到径向力的原因进行了分析,提出了减小2D阀阀芯卡紧力的一些措施。

螺旋线参数对斜拉索气动性能影响的试验研究

给斜拉索缠绕螺旋线抑制风雨振的方式,改变了拉索的表面形态,必然会影响拉索的气动性能。在前人对风雨振机理研究的基础上,设计制作三维拉索节段模型,在长安大学风洞中利用皮托管、电子压力扫描阀、数据转换采集系统及自编程序进行了二维流场下螺旋线参数对斜拉索气动性能的影响研究。结果表明:在拉索节段模型自由端2cm处放置端板可以很好的模拟二维流场;斜拉索表面的平均风压分布形态不随螺旋线参数的变化而变化,风压停驻点、上下气流分离点位置不受螺旋线参数的影响,螺旋线附近测点的风压有不规则突变;风阻系数随螺高减小、螺距增大而减小。

大型水轮发电机通风系统二维流场数值计算

旋涡起主导作用的流动是当前世界前沿的研究领域之一。磁极极间的旋涡流动十分复杂 ,包含的物理内容也很丰富 ,一些流动现象、机理和规律还不完全清楚 ,采用数值模拟并结合风洞试验技术进行深入研究 ,对于理论探讨和实际工程应用都具有重要意义。应用人工压缩性方法求解了二维定常不可压雷诺平均Navier—Stokes方程 ,应用了Beam—Warming近似因子分解格式及其对角化形式 ,以及Baldwin—Lomax代数湍流模型 ,对水轮发电机通风系统流场进行了数值模拟。

龙都尾矿库地下渗流场的数值模拟分析

利用2D-FLOW计算软件,对龙都尾矿库在不同条件下的渗流进行了模拟计算。其中,初期坝按透水和堵塞两种情况,干滩面长度分100,200,300 m三种情况考虑;同时,首次考虑了大气降雨对尾矿坝渗流场的影响,分别计算了50,100,200 mm/d三种雨型。通过计算,获得了龙都尾矿库在不同条件下地下渗流的变化规律。从计算结果中发现,如果初期坝被堵塞,则坝体浸润线会抬高,与尾矿堆积坝坝面相交,并从坝面溢出,对坝体的稳定性产生不利影响;干滩面距离的长短对坝体浸润线有影响,但均不会与堆积坝坝面相交,不会从坝面溢出;大气降雨对坝体的渗流影响较大,从模拟计算中可以看出,大气降雨越大,浸润线抬升越高,对坝体的稳定越不利。

射流混药装置二维和三维流场对比分析

为了探索射流混药装置的设计方法和试验方法,从数值模拟和试验研究两方面对射流混药内部流场进行了对比分析.建立了射流混药装置的三维模型,且将射流混药装置侧向农药入口等效为环向入口建立了其二维轴对称模型,分别确定了二维轴对称流场和三维流场的数值模拟方案,采用CFD软件Fluent对其流场进行了数值计算,并比较了二维轴对称模型与三维模型完成计算的CPU时间,结果表明二维轴对称模型比三维模型的计算效率高64%.搭建了混药试验台,测量了射流混药装置流动性能参数.试验研究的测量结果与数值模拟方案的计算结果对比确证表明:二维轴对称模型数值计算结果与实测值的最大偏差和平均偏差分别为7.41%和4.14%;三维模型数值计算结果与实测值的最大偏差和平均偏差分别为5.13%和3.41%,这表明确定的射流混药装置二维轴对称模型和三维模型的数值模拟方案均可用于工程计算.

大管径排水管渠机械搅拌清淤参数试验研究

为给大管径排水管渠清淤系统设计提供相应的参数,采用有机玻璃制作排水管渠模型,以沙粒模拟代表性淤积物,利用2D-PIV系统对螺旋桨搅拌的机械清淤参数进行了试验研究。对不同粒径沙粒在螺旋桨搅拌作用下起动和完全悬浮两种状态时的流场情况进行了考察,探讨了机械搅拌作用下的水流状态对沙粒的作用效果和规律。试验证实机械搅拌的清淤技术思路可行,起动和悬浮沙粒的粒径可由螺旋桨转速来控制,同时,加大螺旋桨转速可有效增强搅拌冲刷的强度和效果。

平板气膜冷却孔下游湍流场的试验研究

利用二维粒子图像测速(PIV)技术,在吹风比为0.5和1.0、雷诺数为480时,对平板直冷却孔和弯曲冷却孔下游湍流场的流动结构进行了测量,得到了中心截面及射流下游4个流向横截面上的平均速度、涡量分布以及烟雾显示照片,并分析了弯曲冷却孔通道对下游涡结构沿流向演化过程的影响.结果表明:冷却孔射流具有较低的射流轨迹,可以增强气膜的贴附效果,有利于提高冷却效率;弯曲冷却孔能为气膜提供较强的横向动量,使其具有较高的横向扩展能力,从而改善气膜的侧向覆盖效果.

对称槽道涡波流场流动特征的POD分析

为深入分析层流状态下对称槽道内涡波流场的流动特性及其变化规律,对流场进行了二维粒子图像测速(2DPIV)测量获取瞬态速度矢量数据,利用本征正交分解(POD)技术进行模态分解以及涡波流场的重构,然后根据重构的流场对对称槽道内涡波流场进行了平均速度剖面、流场脉动强度以及特征点的速度和频谱分布等方面的分析。结果表明:POD的前15阶模态能够表征涡波流场的主导结构,第1,3阶模态主要表现为一对旋向相反的涡对特征,第2阶模态具有涡旋和波状主流的特征;提取了5个涡旋涡核的位置作为流场流动特性的特征点;根据POD重构流场分析发现流向平均速度呈抛物线形状分布,法向平均速度呈对称分布特征;流向脉动强度受壁面的影响较大,法向脉动强度呈现抛物线形状分布;距离中心主流较近的1~#,4~#,5~#特征点的速度脉动程度受主流的脉动强度影响较大,速度的脉动主频0.15 Hz与次频、流场的自然频率0.35 Hz共同影响特征点的速度分布;2~#,3~#特征点的流向速度呈衰减趋势,法向速度在初期幅度变化较大。

密炼机二维流场的流固耦合分析

采用流固耦合模型模拟四棱和二棱同步转子密炼机二维流场,并对流场的压力、速度和剪切应力进行有限元分析。分析结果表明,在同等条件下,四棱同步转子比二棱同步转子能产生更大的胶料混炼压力区,因此其对胶料的剪切效果优于二棱同步转子。

槽道非定常流场脉动特性的POD分析

针对槽道内非定常流场的脉动程度是影响传质、传热的效率问题,通过构建2DPIV测量非定常流场瞬态速度矢量场的实验系统,分析了2DPIV测量的各个时刻矢量场和涡量分布的形态,获取了非定常流场的循环周期和频率;利用本征正交分解(POD)技术分解了2DPIV的测量非定常流场的瞬态速度矢量场,根据各个模态的能量比,选取前16阶模态作为非定常流场的主导结构模态,并对POD分解的前16阶模态系数进行功率谱分析;结果表明POD分解的低阶模态分别表征了非定常流场的基频和相应的倍频,阐明了非定常流场的脉动机理;非定常流场的脉动是由于一些涡列和余弦形式的波状主流形成的,并将这些涡列以及伴随的波状主流的脉动频率映射到POD分解的低阶主导模态系数上。

PIV系统CCD相机位移调整机构的设计

为使PIV(Particle Image Velocimetry)系统在流场测试中具有更高的可靠性、准确性和稳定性,根据PIV流场试验对CCD相机安装要求和工作环境的需求,设计了CCD相机位移调整机构,并阐述了该机构的设计思路、组成、能实现的功能及其特点。通过使用该机构进行流场试验,结果表明:采用该CCD相机位移调整机构,能很好地满足PIV系统在流场测试试验中的工作需要,使整个系统更加简单、稳定、高效,进而使流场测试结果更加可靠、准确。

不同条件下矩形沙坑影响的数值模拟对比研究

应用有限体积法建立了河道平面二维水流泥沙数学模型并将模型应用于典型河段的计算,验证了模型的计算精度。设置了不同来水来沙条件和沙坑几何边界条件,将本模型应用于几种工况的理想矩形河道中矩形沙坑影响模拟研究,计算表明采砂对河道的正常演变产生影响,影响结果与离沙坑的距离、沙坑的深度和面积大小以及来水来沙情况等因素有关。初步分析了在采沙规划中可控制采沙影响后果的措施。

电磁力对导电流体二维流动的影响

导电流体在磁场中会受到电磁力的作用而导致流体运动发生改变。本文模拟了不可压缩粘性导电流体在不同外加条件下的流动状况。模拟结果表明:(1)电磁力与外加磁场和外加电场有关,对于不同的外加磁场和外加电场,导电流体所受到的电磁力作用也不同。对于外加垂直方向均匀磁场的导电流体在两电极间的流动,外加磁场和外加电场越大,电磁力越大;在外加电场和外加磁场相同的情况下,对于不同的进口流动速度,入口速度越大,导电流体的流动受电磁力影响越小。(2)在电极附近会产生端部效应影响导电流体的流动。

烟熏炉加热仓流动性能研究

针对某款烟熏炉在使用过程中出现的烟熏效果不佳、加热仓内上下2部分食物蒸煮不均匀的问题,采用CFD技术,依据烟熏炉结构特点与加工要求,研究加热仓的气流场仿真分析的建模方法。提出采用二维简化建模分析方法,提高计算效率。根据加热仓气流场的仿真结果,论文提出了在加热仓进风口增加导流板结构的方案。仿真与实验结果表明:导流板有效地改善了加热仓内的流场分布,有助于克服加热仓内流场分布不均匀导致的食品加工效率低的问题。该研究具有良好的实用价值。

单向阀内液氮流动的二维流场数值模拟研究

采用CFD数值模拟方法对某新型液压单向阀内部的流场进行了仿真计算;采用Gambit建立了阀内流道模型,Fluent计算选用标准紊流模型,进口为速度边界,出口为恒定压力边界;通过数值模拟,获得了阀内急剧变化的流场分布和阀心所受的不平衡液压力分布。研究成果为该截止阀结构优化设计提供了参考依据。

基于X型恒温热线风速仪的径流涡轮入口旋流试验研究

两级可调增压系统具有高度结构紧凑性,系统间存在气流相互干涉产生的强耦合作用,从而导致涡轮性能发生变化。从可调两级增压系统级间流场测量手段展开论述,详细探究了涡轮入口流场测量方法,设计了一种基于X型恒温热线风速仪的全自动步进测量方法,测量了35°旋流发生器在径流涡轮入口处产生的旋流。测量结果表明,随着质量流量的改变,旋流角的大小与旋流发生器叶片偏转角度保持一致,稳定在35°~36°之间,旋流的轴向速度与切向速度变化趋势相同,由管壁向管道中心逐渐增大且在圆心处增加至最大。该研究验证了X型二维热线测量涡轮入口旋流的可行性和精确性,为两级可调增压系统管内流动测量方法及管路结构优化设计提供了参考。

燃烧流场温度二维重建多吸收谱线重建方法

可调谐半导体激光层析技术可以实现对燃烧流场温度和组分浓度的二维分布测量。提出了一种基于多条吸收谱线组合的燃烧场温度二维重建方法,该方法利用每条吸收谱线对温度的敏感度不同,采取优化组合的方式得到每组吸收谱线对最佳的重建温度区域。文中使用四条H2O吸收谱线,模拟了温度在300～1 500 K范围时高斯分布和随机分布温度二维重建,比较了采用双线法和多条吸收谱线组合方法的温度重建结果。结果表明:采用吸收谱线组合方法和双线法的温度重建误差分别为0.039 6和0.095 2,吸收谱线组合方法可以有效提高重建结果质量。在实际工程应用中,当可以提前预估流场温度重建范围的情况,采用文中提出的多条吸收谱线组合方法可以二维重建结果质量。