Research on Performance of U Separator in Sand and Dust Test System

Sand/dust test is one of the key projects to examine the environmental adaptability of ordnance equipment.In order to decrease the abrasion of test facility caused by the sand/dust particles,the particles contained in the airflowneed to be reclaimed effectively.Amathematical model of Useparator is established.The flowfield and the trajectories of particles inside the separator are obtained using a numerical simulation method,and the separation efficiency and pressure drop of separator with different rows of separate components are also obtained at various flowvelocities.The simulation results indicate that the efficiency of U inertia separator is affected by the flowvelocity evidently,and a reasonably designed separator can meet the requirement of the separation efficiency in particular situation.The results can be use as reference for the design and test of sand/dust separate systems.

摇摆条件下旋叶式分离器流场及效率的数值模拟研究

海洋核动力堆的紧凑式结构设计导致主设备蒸汽发生器的空间尺寸大幅缩减,作为蒸汽发生器中核心部件的汽水分离装置首当其冲。旋叶式分离器是汽水分离装置中的初级分离器,承担着80%以上的汽水分离任务,其性能优劣直接影响到海洋核动力系统的安全性和经济性。本文以旋叶式分离器为研究对象,结合欧拉-欧拉两相流模型和RNG k-ε湍流模型,利用用户自定义函数(UDF)将海洋摇摆产生的附加惯性力以源项的方式添加到动量方程中,同时考虑重力分量的变化,建立了分离器内汽水两相流动与分离的三维数值计算模型,并系统研究了摇摆幅值和摇摆周期对分离器内流场特性和工作性能的影响。结果表明:周期性的摇摆运动会增强分离器内汽水两相流体的湍流交混,进而导致压力场、速度场和液相体积份额分布混乱,特别地,当摇摆幅值为40°、摇摆周期为2 s时达到临界工况,此时分离器内部多个区域出现流体回流现象,严重影响汽水两相分离效果;由摇摆运动产生的附加惯性力会使分离器内压力和速度分布的周期性波动滞后于分离器自身运动1/4周期;在分离筒近壁面区域,液相体积份额的峰值出现在分离器运动到最大倾角时刻;分离效率的周期性波动近似于正弦函数,在未达到临界工况之前,分离效率的波动与分离器的摇摆运动同步。总体上,摇摆幅值越大、摇摆周期越短,对分离器分离性能影响越大。本文结果可为开发先进的海洋核动力堆汽液分离技术提供理论依据和分析模型。

选矸机器人高速并联机构伺服驱动选型研究

为了实现煤矸的高效分选,基于选矸机器人结构及工作原理,在建立并联机构位移、速度、加速度、转矩、等效转动惯量数学模型和选矸运动轨迹规划的基础上,提出了一种用于煤矸分选的三自由度串并混联机器人的伺服电机选型方法:计算分析了选矸过程中机器人主动关节速度、转矩、等效转动惯量和功率的变化分布;针对速度、转矩、等效转动惯量随机构位形改变连续变化的问题,提出根据最大瞬时功率初步选取伺服电机,然后参考关节最大转速和电机允许最大转速选取减速器减速比,结合电机转矩特性曲线进行功能校验的伺服电机选型方法;指出在设计过程中应尽量选取大速比减速器,以减小电机负载惯量比,降低惯量波动干扰,提高系统控制响应速度和运行稳定性。测试和应用结果表明:设计开发的选矸机器人作业周期为1s,横向选矸推力达25kg。该机器人发挥并联机构可实现高速、高刚度的结构特性,结合串联机构工作空间大、结构简单的优势,适于高效煤矸分选,且已成功应用于多条选煤生产线的中、大块矸石分选,长期连续工作运行稳定。研究为机器人伺服驱动系统设计提供了有益的参考。

Separation Problem in Satellite Gravimetry

The problem of separating gravitation from inertia is discussed in very general sense, and the conclusion is positive: man can separate gravitation from inertia, if various observation techniques are applied for. The accelerometer's position problem in satellite gravimetry is investigated, and the additional acceleration effect due to the position error of an instrument as well as the difference between the mass center and the gravity center is explored.

柴油机进气过滤器惯性级的叶型结构优化设计

[目的]为满足分离效率高、阻力损失小的设计要求,提出柴油机进气过滤器惯性级的结构优化设计方案。[方法]首先,以某船柴油机进气过滤器惯性级为研究对象,采用沟槽和叶型自然融合的方式建立融合型叶型结构;然后,利用数值仿真方法计算其液滴分离效率和阻力损失特性,并与目前常用的叶型结构方案进行对比;最后,开展进气过滤器惯性级的性能试验,并进行数值仿真结果验证。[结果]仿真和试验结果表明:在充分利用惯性分离液滴的同时,融合型叶型结构尽量保持了气流速度场和压力场的均匀分布和连续分布,兼顾了分离性能和阻力性能要求,该设计方案的综合性能最优;在标准工况下,液滴分离效率接近99.9%,阻力损失约为42 Pa。[结论]该叶型结构设计方案可为兼顾液滴分离效率和阻力损失性能的过滤器惯性级设计提供技术参考。

惯性辅助的GNSS可区分性分析和粗差探测方法研究

针对在建筑物遮挡情况下卫星信号衰减和中断所造成的观测值粗差问题,引入惯性辅助GNSS,旨在提供连续可靠的导航定位服务。基于可靠性理论详细推导了惯性辅助GNSS的紧组合粗差探测和识别方法,对单GNSS系统和惯性辅助GNSS系统的可靠性、可区分性、误判和定位精度进行分析。实验结果表明:受限观测环境下单GNSS系统观测值存在强相关性,导致误判的情况频繁发生且存在最小可探测粗差异常;惯性辅助GNSS能够将观测值的相关系数降低至0.2左右,最小可探测粗差降低至5 m以下,能够有效的进行粗差探测和识别,改善单GNSS系统的误判率,提高定位精度。

低惯性与高惯性活性粒子混合体系中的相分离现象

自然界中许多活性物质处于高黏度的环境中,研究者们大多采用过阻尼模型来进行描述.近年来,惯性对活性物质运动行为的影响受到了越来越多的关注.本文通过郎之万动力学模拟,研究低惯性活性粒子和高惯性活性粒子组成的混合体系中的相分离现象.研究结果表明,与单一组分的低惯性粒子体系或高惯性粒子体系相比,中等密度的混合体系有利于相分离现象的发生,而高密度的混合体系不利于相分离的发生.此外,中等密度下,在大量低惯性粒子与少量高惯性粒子组成的混合体系中,由于受到高惯性粒子的撞击,低惯性粒子的速度增大,这有利于低惯性粒子与低惯性粒子形成聚集,从而发生相分离.但是随着低惯性粒子的减少和高惯性粒子的增加,高惯性粒子与高惯性粒子之间的弹性碰撞会抑制相分离现象的产生.本研究有助于深入认识活性物质的集体运动行为,为材料的设计与控制提供参考.

联合收获机惯性分离室内气固两相流数值模拟

利用Fluent软件中K-ε湍流模型和离散相模型对4ZTL-1800气吸式联合收获机惯性分离室气固两相流特征进行数值模拟计算分析.从流体动力学和湍流理论出发建立了气相湍流模型,根据牛顿第二定律建立了固相数学模型.通过建立的模型和边界条件模拟气体流动,利用双向耦合拉格朗日法追踪颗粒运动轨迹.通过数值计算,得到气流场压力分布规律以及颗粒相运动轨迹及其沉降和分离过程.研究结果为进一步改善惯性分离室内流场的分布规律,提高籽粒的沉降效率,减少气流的携带损失提供了依据.

基于自适应粒子群优化的盲源分离

针对现有的盲源分离算法性能大多依赖于非线性函数的选取问题,提出了一种基于自适应粒子群优化(adaptive particle swarm optimization,APSO)的盲源分离算法。该算法以分离信号的负熵为目标函数,根据分离信号的状态自适应地调整惯性因子,克服了收敛速度和信号恢复质量之间的矛盾。仿真实验表明,该算法的性能对源信号的概率密度性质没有依赖性,因而能很好地分离亚高斯和超高斯信号的混合信号,并且能有效地避免早熟收敛问题,具有较快的收敛速度,分离效果好。

基于CFD-DEM的收获机分离室内谷物运动模拟与试验

采用计算流体力学与离散元耦合的方法对割前摘脱稻麦联合收获机惯性分离室内谷物的运动进行数值模拟。仿真结果表明:籽粒和短茎秆在气流作用下能够实现分离,分离室入口气体速度增加,有助于提高分离室初清选谷物的性能,但入口气体速度增加使得分离室后部气体湍流现象加重,且能耗也随之增加;不饱满籽粒能在分离室内实现沉降。对仿真结果进行了试验验证,结果表明利用CFD-DEM对分离室内谷物运动进行数值模拟是可行的。

导弹级间分离特性的数学分析研究

文中针对导弹刚体运动方程组,采用合理假设,推导导弹姿态运动摆动角解析解。与传统数值仿真解比较,证明理论推导与仿真结论一致:干扰力矩和惯性积影响下,摆动角和摆动角速度存在正弦形式的周期运动,振荡周期与自旋角速度、惯性积有关,振幅受干扰力矩、惯性积影响。

气吸式割前摘脱联合收割机惯性分离室压力损失的影响因素

鉴于气吸式4ZTL-1800割前摘脱稻(麦)联合收获机的惯性分离室的体积和压力损失一般都较大。该文在前期研究工作基础上,确定以惯性分离室为对象,选择隔板长度、上盖安装高度、分离室长度、分离室入口气体速度为试验因素,以压力损失为评价指标,进行了四因素五水平二次正交旋转组合试验,获得了上述参数对压力损失的影响规律。在保证分离室分离效率的前提下,以分离室压力损失最小为目标,得出了惯性分离室的优化结构参数:隔板长度1180 mm,上盖高度1120 mm,分离室长度1700 mm。研究结果可为惯性沉降分离室的设计提供参考。

4ZTL-1800收获机惯性沉降分离室工作机理

为了进一步弄清4ZTL-1800气吸式割前摘脱稻(麦)联合收获机惯性沉降分离室的工作情况,该文利用高速摄像技术,对分离室内物料运动状态进行试验和分析研究,并做了定量分析,揭示了籽粒沉降和轻物料初清的运动规律。研究结果为进一步提高惯性沉降分离室的工作效率提供了理论依据。

联合收获机惯性沉降分离室内籽粒运动规律

根据牛顿第二定律,建立了惯性沉降分离室内包含多因素的籽粒运动微分方程式。利用拉格朗日法的离散相模型对惯性沉降分离室内籽粒运动进行了数值计算,得到了籽粒在惯性沉降分离室内的运动轨迹,沉降、分离等运动规律,并通过数值计算得到分离室入口气流速度和籽粒初速度对分离室分离效率的影响规律。

基于膜计算与粒子群算法的盲源分离方法

为了解决盲源分离方法收敛速度慢、分离性能不高的问题,提出一种基于膜计算(Membrane Computing,MC)和粒子群算法(Particle Swarm Optimization,PSO)的盲源分离方法。算法以分离信号负熵作为粒子群的适应值函数,将粒子均匀分布到各基本膜中,将各基本膜内最优位置输出到表层膜并选择适应值最小的最优位置作为群体最优位置,通过粒子自身最优位置和群体最优位置对种群粒子进行速度和位置的更新。粒子群最优解调整盲源分离的步长函数,进行信号的分离。提出的算法简化了惯性权重取值问题,保证了PSO算法局部搜索的精度,满足了全局搜索的多样性。仿真实验和实例应用表明,提出的算法可以很好地分离混合信号,并且能避免PSO算法的早熟收敛问题,具有更快的收敛速度和更优异的分离性能。

半圆管惯性分离器气固两相流动数值模拟

采用数值方法对半圆管惯性分离器内的两相流动进行了模拟,连续相、颗粒相、颗粒轨迹计算分别采用雷诺应力模型(RSM)、离散相模型(DPM)和随机轨道模型。得到了该类分离器内的速度、压力、湍流强度、湍动能、耗散率等的分布情况．气流速度对颗粒轨迹、分离效率、阻力的影响,颗粒浓度与分离效率的关系,以及最佳颗粒浓度及磨损的大致区域。

惯性沉降分离室内三维定常气流流动数值计算

为了解气流在4ZTL-1800型割前摘脱稻(麦)联合收获机惯性沉降分离室内的运动规律,从流体力学和湍流理论出发,建立了气体运动微分方程式及k-ε湍流模型,并利用Fluent软件对惯性沉降分离室内三维定常气流进行了数值计算,得到了气体在惯性沉降分离室内的流动特征。根据其特征对分离室结构进行了改进设计,数值计算结果表明改进后惯性沉降分离室内的气流流场得到了改善。

小直径水滴分离特性的试验研究

针对湿法脱硫、烟气余热利用、湿法除尘等工业实践中常见的气流携带小直径水滴的分离特性进行了试验研究。分析了水滴的惯性分离机理以及各个因素对分离效率和流动阻力的影响。对正交实验的结果进行了正交实验的直观分析,理论分析与实验结果基本吻合。实验表明:在保证分离效率的前提下,含有小直径水滴的气体通过槽形或角形分离件时的流动阻力较小,其最大值不超过70Pa。实验结果对于低压降的小直径水滴分离设备的工程设计具有一定的指导意义。

大型砂尘试验系统U形惯性分离器性能研究

砂尘试验是考核武器装备环境适应性的关键项目之一。为了降低砂尘颗粒对试验设备的磨损,需要对流经试验段后的气流中所含砂尘颗粒进行有效回收。本文建立了U形惯性分离器的数学模型,利用数值模拟方法获得了分离器内部的流场分布和颗粒在分离器内的运动轨迹,以及各种气流速度下元件层数不同的分离器的分离效率和压力损失。研究结果表明:U形惯性分离器的效率受风速影响较大,设计合理的分离器能够满足特定条件下的分离效率要求。该研究结果可用于指导砂尘分离系统的设计与试验工作。

流化床旋风分离除尘器结构优化及数值模拟

针对提高大尺度的工业级旋风分离除尘器分离效率的问题,设计一种惯性分离原理和离心分离原理结合在一起的一种新型旋风分离器,采用颗粒动力学理论,建立了双流体模型,对旋风分离器内气固流动特性进行了数值模拟研究,分析了流体速度、颗粒轨迹等参数的变化规律.,结果表明,与传统的旋风分离器相比,新型旋风分离器分离效率有所提高。