逆流式双螺旋叶片气液固多相旋流分离特性

针对海洋平台空间的局限性和天然气水合物开采特殊工况,设计了一种结构紧凑、分离效率较高、维护成本低的逆流式双螺旋叶片气液固多相旋流分离器,以期实现海上平台天然气、泥质粉砂和海水多相混流的高效分离。综合高含气、高流量、小粒径等因素耦合作用,建立气液固多相分离湍流数学模型,采用SIMPLE压力-速度耦合算法进行求解,揭示螺距、螺旋叶片头数和螺旋圈数等叶片结构参数对气液固多相旋流分离性能的影响规律;并依据气液固多相旋流分离双螺旋叶片的单因素优化结果,量化分析入口流速、含气体积分数、泥质粉砂粒径等生产参数对气液固多相旋流分离性能的影响程度。研究结果表明:当螺旋叶片的螺距为70 mm、螺旋头数为2且螺旋圈数为3时,逆流式双螺旋叶片气液固多相旋流分离性能最佳;增大入口流速可有效提高分离效率,入口流速达到3.0 m/s时,气、固两相分离效率分别提高至98.6%和83.2%;而含气体积分数由30%增至45%时,气相分离效率由99.4%降至96.5%,且气相出口含气体积分数由81.1%增至91.9%;泥质粉砂的粒径尺寸会影响分离效率,粒径尺寸为70 um时,分离效率可达93.4%。所得结论可为适用于天然气水合物开采的气液固多相分离器的设计和优化提供参考。

不同手术治疗髋部骨折的疗效及对患者髋关节功能、骨代谢指标的影响

目的 比较不同手术治疗髋部骨折的疗效及对患者髋关节功能、骨代谢指标的影响。方法 采用随机数字表法将108例髋部骨折患者分为内固定组和置换组,各54例。内固定组以股骨近端髓内钉-螺旋刀片内固定治疗,置换组予以人工关节置换术治疗,2组术后均随访6个月。比较2组临床疗效、本体感觉平衡功能相关指标、骨代谢指标、髋关节功能、并发症。结果 术后6个月,置换组优良率高于内固定组(P <0.05);与术前比较,术后6个月2组血清骨钙素(BGP)、甲状旁腺激素(PTH)、骨碱性磷酸酶(BALP)水平、Harris髋部评分、髋部功能恢复量表(FRS)评分升高,置换组高于内固定组(P <0.05);2组Berg平衡量表评分升高,但置换组Berg平衡量表评分低于内固定组(P <0.05);置换组骨密度升高,且高于内固定组(P <0.05);随访期间,置换组总并发症发生率低于内固定组(P <0.05)。结论 股骨近端髓内钉-螺旋刀片内固定可改善髋部骨折患者平衡能力,但人工关节置换术可有效改善患者骨代谢指标,促进其髋关节功能恢复,降低并发症的发生,疗效相对更好。

叶片宽度对多年冻土区螺旋桩承载特性影响试验研究

多年冻土区连续叶片螺旋桩在季节活动层无螺旋叶片,多年冻土层螺旋叶片与冻土咬合,竖向承载性能良好。通过模型试验方法对多年冻土区螺旋桩叶片宽度的承载特性进行了试验,研究了其承载力曲线与轴力曲线,最后提出多年冻土地区螺旋桩单桩承载力估算公式,主要得到如下结论:无叶片的桩承载力远小于带有叶片的螺旋桩,叶片宽度对螺旋桩承载力影响显著,螺旋桩承载力随叶片宽度增加逐渐增加。不同叶片宽度的螺旋桩,桩身轴力沿桩身深度方向逐渐递减,随着荷载增加桩端承载力逐渐增加,无螺旋叶片的桩桩身轴力变化远小于带有螺旋叶片的桩,桩身无螺旋叶片区域轴力变化幅度与无螺旋叶片的桩相同,桩身有叶片区域轴力变化幅度远大于无叶片区域,随着叶片宽度增加桩身轴力变化幅度逐渐增大。极限承载力随外径与内径比增大,正比例增大,试验可得到外径越大,螺旋桩的极限承载力越高。使用改进公式计算单桩竖向承载力在工程实践中可以有效估算单桩承载力设计值。

关于PDC钻头设计的分析研究

钻探工程中使用钻头的类型很多。近年来,金刚石复合片(PDC)钻头得到了广泛的利用,取得了很好的技术经济效果。但是,对于PDC钻头设计的研究工作不够充分,需要进一步加强,以便取得更好的技术经济效果和更好地推广使用。俄罗斯钻探工作者在这方面做了很多研发工作,获得多项发明专利,取得了较好的成果。以其中3个专利为切入点进行分析研究,包括切削型双节翼片式钻头、稳定型钻头、PDC螺旋状排列钻头。这些成果有较好的使用价值和推广前景,建议我国对此进行研究和试验。

螺旋叶片对装运性能的影响与结构优化

为了解决传统薄煤层采煤机装运效率低和载荷波动大的问题,以滚筒的螺旋叶片为研究对象,通过离散元仿真试验,研究不同螺旋升角下滚筒装运性能的变化规律。结果表明:直径为1200 mm的滚筒在螺旋升角逐渐增加的情况下,滚筒的装运效率从73.31%逐步提高至76.56%,当螺旋升角达到18°时获得最佳装运效率,螺旋升角由18°继续增长至30°时,滚筒的装运效率与螺旋升角呈负相关趋势。以最佳螺旋升角为基础,对螺旋叶片进行结构优化,仿真试验表明:优化后滚筒的装运效率提高了9.94%,载荷波动降低了22.59%。

阿基米德螺旋水轮机性能分析

为了探究阿基米德螺旋水轮机(ASHT)的性能特点,对5种具有不同旋叶倾角的ASHT进行计算流体动力学(CFD)和单向流固耦合数值模拟。研究结果表明:5种ASHT的峰值功率系数均介于低尖速比范围内,其中角度组合为30-45-60的ASHT具有最佳的峰值功率系数;具有大旋叶倾角的ASHT具有更宽泛的尖速比范围和更大的推力系数,其峰值功率系数对应的尖速比也移动到较大的位置;具有大旋叶倾角的ASHT具有更强的流动堵塞效应和较大的波动幅度;在水动力、重力及自身旋转效应的共同作用下,ASHT所受载荷会出现周期性波动。研究成果可供ASHT的优化设计和推广应用参考。

空气净化器螺旋出风口注射模设计

针对空气净化器螺旋形出风口塑件,介绍了一种在模具顶出的同时,型芯能够自动同步旋转脱模的模具结构。该结构的使用,解决了常规螺旋型出风口塑件因动、定模插穿分型而形成的较大段差问题,提高了螺旋出风口塑胶风道的表面质量,从而有效降低了整机的噪音问题。同时也简化了模具结构,降低了模具的开发制造费用,为类似塑胶产品的模具设计提供了一种新的思路和方法。

生物质螺旋给料机的结构优化设计

对单轴生物质螺旋给料机的主要结构螺旋主轴、叶片螺距、调风装置等进行了优化设计,并使用ANSYS Workbench有限元分析软件对优化前、后的螺旋主轴进行了静力学分析。结构优化后的生物质螺旋给料机具有运行稳定、耐高温、给料均匀等优点,能够满足长期连续使用的要求。

有机肥侧抛装置螺旋叶片辅助辊轮设计与试验

为解决现有对置斜盘有机肥侧抛装置在抛撒时存在的近处肥料堆积与局部起垄问题,结合侧抛装置各部件作用及工作原理,在理论分析的基础上设计一种对称螺旋叶片辅助辊轮,并优化其关键结构参数和作业参数,明确了其与主抛撒部件圆盘的空间位置关系。利用EDEM软件先后开展了单因素与响应面仿真试验,研究了辊轮转速、螺旋角和叶片数对均匀度变异系数和1 m内肥料占比的影响,优化后得到了最优参数组合。仿真结果表明,辅助辊轮工作时的最优参数组合为辊轮转速2238 r/min、螺旋角42.70°、叶片数4,均匀度变异系数24.45%、1 m内肥料占比24.96%,且以该参数组合进行仿真的结果优于原辊轮最优参数仿真结果;设计的辅助辊轮样机试验结果为均匀度变异系数25.46%、1 m内肥料占比25.65%,相较于原辅助辊轮的46.77%与65.94%有了很大改善,配合主盘共同作用时抛撒均匀性好,无堆积和起垄现象。研究表明:对称螺旋叶片可有效修正肥料颗粒运动方向,使主盘集中的非受控肥料向两侧分散,与主盘及其他辅助部件联合作用下大幅提高了抛撒性能。

棉秸秆饲料发酵设备搅拌装置的设计及有限元分析

搅拌装置是棉秸秆发酵饲料设备的重要组成部分,文章通过基于对搅拌装置的结构和工作原理的分析,对搅拌轴、搅拌支杆、螺带式叶片进行设计。通过Solidworks软件对搅拌装置建立模型,利用ANSYS软件对发酵设备的搅拌装置进行有限元分析,得到静态和工作状态下的总变形云图和等效应力云图。结果表明:搅拌轴空转与工作过程中最大变形分别为2.079 9×10^(-6)mm和127 740×10^(-6)mm,最大等效应力分别为1 045.5 Pa和5.180 8×10^(7)Pa,强度符合使用要求。经样机试验验证,发酵设备作业后的饲料发酵时间比自然发酵作业少10 d,物料含水率偏差≤±1.0%,物料发酵温度偏差≤±1.5℃。

螺旋叶片调节式压制模具自动控制系统的设计

为了提高采煤机滚筒螺旋叶片压制精度和生产效率,设计了一种采煤机滚筒螺旋叶片自动调节式的压制模具。该模具通过PLC控制系统可自动调节其摆动角度,使待压制螺旋叶片的螺旋升角能够准确满足设计要求,提高了螺旋叶片的压制精度和生产效率。调试结果表明,该PLC自动控制系统具有工作可靠、系统稳定、操作简单、压制精度高等特点。

基于深度学习的螺旋叶片螺距预测

为研究工艺参数与螺旋叶片几何尺寸的映射关系和预测模型,以螺旋叶片螺距为预测目标,根据生产适应性及权重法确定喂料高度、相对平动量、辊子间距、带宽和带厚为关键的轧制工艺影响因素,结合正交试验和数值模拟分析,建立了工艺参数与螺距的关系数据库,在此基础上构建并比对了SVR、DNN和SNN这3种预测模型。结果表明,DNN模型在训练集与预测集上的预测精度和泛化性能更佳,在预测集上MAR、MAE、RMSE、R^(2)以及P_(earson)的值分别为3.86%、4.91、6.26、0.998以及0.95;与实测螺距比对,相对误差均小于5%,达到了预测效果,为材料成形质量预测提供了方法。

小尺度改进型地埋同轴换热器数值模拟研究

为提高中深层地热开发效率,基于吉林松原场地实际工程,建立一种内插螺旋叶片间距d分别为300mm、200mm的小尺度改进型同轴套管换热器数值模型,通过施加热流密度开展改进型换热器传热机理研究。结果表明,在雷诺数Re=6000~20000的湍流状态下,增大循环流速可以强化换热器的传热性能。通过改变换热器中流体的流动状态,减薄热边界层,进而加大换热器与岩土体的热传导能力,提高热采率。相对于光滑内管,当螺旋叶片间距d为300 mm时,努塞尔数Nu提升了11.0%~14.6%,对流换热系数h_(f)为普通换热器的1.07~1.15倍;当d为200 mm时,Nu提升了17.3%~28.1%,h_(f)为普通换热器的1.17~1.28倍。该研究可为下一步开展实际工程、提高地热能开采效率提供理论支撑。

旋流起旋装置参数对散粮气力旋流输送特性的影响

为研究水平直管散粮长距离气力旋流输送特性,基于Realizable k-ε湍流模型,采用Fluent对不同螺旋角度和不同导流叶片长度条件下旋流起旋装置内部流场特性进行参数模拟。仿真结果表明,流场的速度随着螺旋角度的增大先减小后增大,之后再减小,由19.4 m/s减小到19.2 m/s,再增大到19.8 m/s后减小到19.6 m/s;随着叶片长度的增加而增加,由19.2 m/s依次增加到19.7 m/s。流场的静压力随着螺旋角度和导流叶片的长度的增加而增加,分别由191.1 Pa增加到584.2 Pa,和由267.5 Pa增加到304.0 Pa。当螺旋角度为25°且导流叶片长度为0.3 m时,流场的速度达到最高,为19.8 m/s,旋流场内所拥有的能量高于相同工况的其他流场,系统具有较高的输送效率。研究为散粮长距离气力旋流输送装备的开发提供理论基础。

采煤机滚筒螺旋叶片磨损研究

为了研究不同参数下叶片的磨损程度,利用数值模拟软件对叶片截割过程受力情况进行分析,发现叶片的整体受力随时间变化呈现波动趋势,在13.5 s和20 s时,叶片受力最大。同时对不同煤岩坚固性系数和牵引速度下叶片磨损量进行分析,发现随着煤岩坚固性系数及牵引速度的增大,叶片磨损随着夹矸坚固性系数及牵引速度的增大而增大。该研究成果可为采煤机叶片磨损优化作出一定的贡献。

采煤机滚筒螺旋叶片调节式压制模具设计与研究

针对目前采煤机滚筒螺旋叶片固定压制模具无法调整叶片的参数,造成压制精度低等问题,设计了一种采煤机螺旋叶片自动调节压制模具。该模具由一个上模和一个下模组成,上模与下模结构相同,通过自动控制系统可自动调节模具中可动筋板摆动角度,从而可满足在不更换模具情况下使待压制螺旋叶片的螺旋升角达到设计要求,并利用Ansys有限元分析软件对模具进行了静力学分析,分析结果表明:可调节式压制模具结构方案设计合理,工作稳定,性能安全可靠,为后续结构优化设计和改进提供合理的理论依据。

潮汐能亲鱼型水轮机研发与数模验证

超低水头水力发电机组是国内外学者研发难点所在,潮汐能电站水轮机对生态的影响备受关注。针对鱼类经过水轮机时容易遭受以机械撞击、压力变化为诱因的损伤,提出一种结构简单、过流能力强、运行性能高的变螺距螺旋叶片式亲鱼型水轮机。以不同叶片数、螺距等结构参数为优化目标,以不同运行工况为研究主线,基于计算流体动力学(computational fluid dynamics,CFD)三维数模探究鱼类经流水轮机内环境特性。研究表明,双叶型变螺距转轮相对传统多叶片转轮鱼类过机率高(螺距变比1.2:0.9),适当加长转轮流道有益于降低流场压力梯度(3.9倍叶片区长),从而进一步减小鱼类过机机械损伤与压力损伤。综合理论设计与数模分析得到亲鱼型水轮机设计工况的效率为83.43%,流道内流最大压力梯度为-31kPa/s(<遭受压力梯度损伤阈值-50kPa/s),负压区鱼类低压损伤概率为0.02%。

基于VERICUT的动叶轮叶片切削优化

动叶轮是某泵体的重要零件,其制造质量直接影响泵体的工作性能。动叶轮叶片属于环形封闭式结构,在进行动叶轮叶片铣削加工时,刀路轨迹将直接决定工件的加工效率和刀具的耐用程度。该文采用CAM编程方式,利用五轴定向功能铣削动叶轮叶片,制定了单向螺旋顺铣的走刀路线,该切削方式大幅缩减加工时间,提高了刀具使用寿命。此外,结合VERICUT软件的优化控制功能,通过恒体积去除率方法提高叶片空走刀部位进给量,有效减少程序空走刀时间,再次缩短了加工时间,提高了动叶轮叶片的加工效率。

PFNA螺旋刀片内固定治疗高龄股骨转子间骨折患者的疗效观察

目的分析股骨近端防旋髓内钉(proximal femoral nail anti-rotation,PFNA)螺旋刀片内固定治疗方法对高龄股骨转子间骨折患者手术相关指标及近远期疗效的影响。方法选取80例高龄股骨转子间骨折患者,均为漳平市医院骨外科2018年3月—2021年5月收治。随机将其分为两组,将其中接受股骨近端锁定钢板内固定治疗的40例患者设为对照组,将接受PFNA螺旋刀片内固定治疗的40例患者设为研究组。对两组的手术相关指标、近远期疗效进行比较。结果与对照组相比,研究组的术中出血量明显减少(P<0.05),切口长度、手术时间、术后下床活动时间、术后负重时间、住院时间、骨折愈合时间均显著缩短(P<0.05)。对照组、研究组的髋关节功能恢复优良率分别为77.5%、97.5%,差异有统计学意义(P<0.05)。对照组、研究组的术后并发症发生率分别为20.0%、2.5%,二者差异有统计学意义(P<0.05)。结论通过PFNA螺旋刀片内固定治疗高龄股骨转子间骨折,使得内固定稳定性显著提高;内固定效果比较理想,能促进恢复髋关节功能,减少术后并发症。

采煤机滚筒螺旋叶片磨损机理研究

为了解决采煤机滚筒螺旋叶片磨损严重的问题,对其磨损情况进行模拟研究,对截割过程叶片受力进行分析,发现随着时间的变化,叶片整体受力呈现波动变化,在13.5 s和20 s时,叶片受载比较突出;同时对不同截割时间下叶片切向、法向累积接触能量进行分析,发现随着模拟时间的不断增加,切向、法向累积接触能量呈现逐步增大的趋势,且叶片磨损比较严重的部位主要集中在叶片外缘部分、叶片尾端、齿座根部;坚固性系数不断增大,叶片的总磨损量呈现逐步增大的趋势,为高效截割滚筒开发提供一定的技术支撑。