垂直螺旋输送机的多尺度结构分析

垂直螺旋输送机结构封闭,且输送颗粒量过于庞大,输送机内部颗粒研究困难。这里利用DEM建立了垂直螺旋输送机的输送模型和颗粒模型,将垂直螺旋输送机颗粒流的轴向速度按照多尺度结构划分为宏观尺度结构、介观尺度结构和微观尺度结构,取不同螺距、截面的颗粒进行不同尺度结构橡胶颗粒轴向速度分析研究,证明了垂直螺旋输送机中各尺度结构的颗粒轴向速度分布具有一致性,即宏观尺度结构可由微观尺度结构代替,为垂直螺旋输送机的研究提供了理论参考。

垂直螺旋与水平皮带输送组合工艺在螺旋卸船机上应用的研究与实现

本文研究了螺旋卸船机采用垂直螺旋与水平皮带输送组合工艺的应用与优化。鉴于我国“富煤、贫油、少气”的能源结构特点,以及“双碳”战略的实施,煤炭产业面临转型升级的挑战。通过分析煤炭的物理特性,如粉含量、水分等,对螺旋卸船机性能的影响,分析硫分、挥发分及“三大块”(石块、木块、铁块)对设备造成的损害,提出了一套针对上述问题的解决方案,包括优化输送系统,采用水平短螺旋与皮带输送机的组合工艺结构,以及设计全封闭皮带输送机和自动清料系统,以提高环保效果和减少维护工作量。

垂直螺旋盘管地源热泵供暖制冷实验研究

结合一实际用户建立垂直螺旋盘管地源热泵实验系统 ,在供暖制冷工况下测量地下盘管的进出水温度 ,盘管从地下的取热量、排热量 ,从而分析系统性能、供热。

垂直螺旋式定量施肥机的设计与试验

针对目前机械式施肥机排肥量控制精度和排肥均匀性较差的问题,设计了一种垂直螺旋式定量施肥机。该施肥机由垂直螺旋排肥装置、行走检测装置和控制系统组成,控制系统包括硬件电路和软件程序,行走检测装置检测施肥机行走信号,控制系统根据行走轮行走速度,并结合当前设置施肥量控制排肥电机转速,从而达到定量施肥的目的;安装于垂直螺旋和排肥管之间的排肥口挡板避免了不施肥时漏肥的情况。试验表明:垂直螺旋式定量施肥机施肥量与行走速度无关,仅取决于设置施肥量,施肥量控制误差在4%以内,施肥量控制精度高;变速行走时,排肥量均匀性变异系数不超过3%,排肥均匀性好。该施肥机为定量施肥机的设计提供了参考,提高了农业机械的机电一体化程度。

周期边界条件下垂直螺旋输送机颗粒流数值模拟

采用离散单元法对垂直螺旋输送机中颗粒流动进行模拟计算,提出运用周期边界条件解决垂直螺旋输送机中计算效率问题,选用全尺寸模型和应用了周期边界条件的周期模型2种计算模型,计算得到2种模型中颗粒的流动特征,包括颗粒运动形态、正向接触力的力链网络和轴向速度的大小及其概率密度分布,讨论输送机在结构、颗粒流动形态、正向接触力的力链网络和轴向速度上的周期性。结果表明：2种模型在填充率较大且转速为300~1 700 r/min时模拟的颗粒流动特征一致;在一些工况中应用周期边界条件的仿真模型可以用来探寻垂直螺旋输送机中颗粒流动特征。

垂直螺旋管道内球形单颗粒受旋转科氏力分析

对不同流量下垂直螺旋管道中单颗粒运动进行试验,在基本假设的前提下,采用捕捉试验中单颗粒运动轨迹的方法,研究固相颗粒在旋转流中的二维受力情况,并对其径向向心运动现象的普遍性和规律性进行了初步验证。结果表明:在小尺度低雷诺数旋转连续相流体中,固相单颗粒所受的旋转科氏力所占比例较大,在受力分析中不应当被忽略。

基于离散元法修正散料垂直螺旋输送运动模型

考虑到散体的流动特性对垂直螺旋输送性能的影响,通过建立散体颗粒垂直输送周期几何模型,运用离散元法模拟分析了散体在输运过程中的运动规律,研究了螺旋输送机不同转速对散体颗粒旋转角速度分布的影响,评估了传统颗粒角速度预测模型的准确性并进行了修正。研究结果表明:颗粒的角速度分布不仅与径向位置有关,还和垂直高度存在着密切的联系,传统预测模型存在明显的缺陷;修正后的预测模型与仿真计算的误差值在7%以内,体现了修正后的预测模型具有较好的适用性。这对进一步准确预测垂直螺旋输送机的性能具有重要意义。

垂直螺旋输送机临界转速的仿真研究

为确定实际模型的临界转速,采用EDEM、RecurDyn和ADAMS.2建立螺旋直径为400 mm、升程为330 mm的双螺旋垂直螺旋输送机和单个颗粒的仿真模型;通过仿真确定临界转速的区间,根据二分法不断缩小临界转速的区间,直至得到临界转速终止仿真;在EDEM中建立输送高度为0.3 m、填充率分别为20%、40%、60%和80%的颗粒群仿真模型,采用相同的方法完成仿真。结果表明:仿真结果验证了粒子与螺旋面、罩壳内壁之间的接触力类型,得到单个颗粒时螺旋的临界转速约为70 r/min;4种填充率下的临界转速分别为75、81、91、100 r/min;单质点法求解的理论临界转速为82 r/min,与单个颗粒、输送高度为0.3 m、填充率为20%和40%的颗粒群仿真结果接近,而小于输送高度为0.3 m、填充率为60%和80%的颗粒群仿真临界转速。说明单质点理论只适用于小填充率的垂直螺旋输送机模型。

基于TCP流稳定螺旋涡的垂直螺旋输送机的设计方法

针对垂直螺旋输送机中的气固两相流进行了研究,分析了颗粒圆周速度在径向方向上的分布函数,并从颗粒流的螺旋升角、涡量入手,结合理论分析与EDEM+FLUENT仿真分析,研究垂直螺旋输送机中形成TCP流稳定螺旋涡的最佳填充率、最佳螺旋转速和临界雷诺数,推导出不同摩擦因数下的临界雷诺数公式和最佳输送量公式,从而得出一种高效的基于TCP流稳定螺旋涡的垂直螺旋输送机的设计方法,该方法使垂直输送机输送量提高了约20%.

垂直螺旋度的拓展研究及应用

垂直螺旋度Hp由垂直速度和垂直涡度构成,反映涡度的垂直平流。通过尝试将Q矢量引入垂直螺旋度进行研究,即基于Q矢量散度和垂直涡度构造出一种新型垂直螺旋度HQ。HQ为Hp的拓展形式,二者差别主要在于计算HQ时无需求解垂直速度。同时,结合一次典型的江淮梅雨锋气旋暴雨过程研究,结果表明,HQ对降水落区及降水强度水平分布的不均匀性均具有较好的反映能力,且揭示出暴雨上空垂直涡度平流呈倾斜分布特征。进一步分析表明,对于垂直涡度而言,HQ三维空间分布特征与辐合的Q矢量散度有更多的相似性,这在一定程度上反映出HQ与Q矢量散度联系更为密切。

2005年6月广东特大暴雨垂直螺旋度分析

利用NCEP1°×1°格点资料和常规观测资料对2005年6月广东发生的连续性特大暴雨过程进行垂直螺旋度诊断分析,结果表明:广东特大暴雨范围、强度与该地区上空中低层正、高层负垂直螺旋度中心迅速增大、减小密切相关,并和中心增大、减小区域也有很好的对应关系。当中低层正螺旋度迅速增大,高层负螺旋度迅速减小或中低层正、高层负螺旋度中心增大、减小区重叠在同一经度或纬度线附近时,对应地面雨强最强和强降水范围最大。过程中龙门连续两天特大暴雨和广东最多暴雨日出现期间,其上空垂直螺旋度对应有中低层正、高层负螺旋度闭合中心向低层明显传送的特征。

垂直螺旋风力叶片周围的三维流动特征分析

提出一种新型的垂直轴螺旋风力叶片,分析叶片附近的流动特征与叶轮力矩特性之间的关联。采用计算流体动力学(CFD)方法,运用Spalart-Allmaras湍流模型,对两叶片叶轮内外的三维湍流流动进行数值计算。分析设计风速下的叶轮力矩系数;在来流速度为4m/s的低风速条件下,对最大力矩系数工况和最小力矩系数工况下的流动参数分布和空间流动结构进行对比研究。研究结果表明:该叶轮的力矩特性较好;叶片两侧的压差和大尺度低压区的位置是影响该叶轮运行特性的两个重要因素;叶片附近的流动具有明显的三维空间结构。

垂直螺旋输送机螺旋叶片磨损模型分析

垂直螺旋输送机在长时间输送煤料后,螺旋叶片会产生严重的物料磨损。现有磨损模型无法直接对垂直螺旋输送机上螺旋叶片的使用寿命进行预测。因此,基于Archard模型并采用连续介质假设的方法建立了螺旋叶片磨损模型。该螺旋叶片磨损模型可用于预测在不同工况下垂直螺旋输送机螺旋叶片的磨损,比如不同转速、填充率和螺距。可为螺旋叶片寿命的预测提供可靠的计算模型。

垂直螺旋输送机生产率计算模型的修正

为使垂直螺旋输送机的生产率计算模型更符合实际生产情况,在单质点法分析的基础上,以细沙为物料进行实验,考察螺旋转速、取料头转速及细沙垂直输送速度对生产率的影响;基于计算模型推算输送管内物料的填充率,利用MATLAB函数拟合功能,得到生产率与螺旋转速、取料头转速的定量关系式,结合实验测得的垂直输送速度,完成生产率计算模型的修正。结果表明:生产率随垂直螺旋转速的增大而增大,且增长幅度逐渐降低,随取料头转速的增大而近似线性增大;修正后的模型能较为准确地预测垂直螺旋输送机的生产率,平均计算误差在10%以内。

散体在垂直螺旋输送机内流动性研究

散体的流动性直接影响到其在垂直螺旋输送机内的运动状态,进行垂直螺旋输送机理论的研究必须研究散体颗粒的物理特性对其流动性能的影响。介绍了垂直螺旋输送机现有的研究理论以及近几年散体研究所采用的方法和获得的成就,对影响散体流动性能的因素进行了理论分析,并采用EDEM软件对散体在垂直螺旋输送机内的流态进行了仿真。

垂直螺旋输送不同物料特性的实验研究

为了研究垂直螺旋输送机输送不同物料的特性,自主设计实验测试平台,通过改变螺旋轴、喂料头的转速,分析物料种类(沙子和黄豆)对垂直螺旋输送机输送性能指标(生产率和能耗)的影响。结果表明:要达到螺旋输送机的最好输送性能,改变螺旋轴转速和喂料头转速是最直接、有效的方法;随着螺旋轴转速的提高,输送性能逐渐提升后又会出现下降的趋势,因此在工程设计中不能盲目提高螺旋轴转速。垂直螺旋输送机存在螺旋轴转速和喂料头转速最佳配比,即最佳转速比,输送沙子和黄豆时的最佳转速比为3~4,两者基本相等,最佳转速比时螺旋输送机输送性能最佳。

应用滑移网格技术分析垂直螺旋输送机内气相流场的非定常流动

基于计算流体力学技术针对垂直螺旋输送机内的气流场进行数值模拟,应用滑移网格模拟螺旋叶片转动,分别采用三种不同的转速,对输送机内部的压强和速度进行定点观察,得到不同转速下压强和速度的变化趋势,对下一步进行气固两相流分析有一定的指导意义。

鞍山地区一次暴雨过程的垂直螺旋度分析

利用鞍山地区常规观测资料和NCEP格点资料,对2012年7月10—11日鞍山地区发生的暴雨过程进行垂直螺旋度诊断分析。结果表明:垂直螺旋度对于暴雨以上量级的强降水的指示作用比散度、涡度和垂直速度等物理量更为敏感。当垂直螺旋度正值中心和面积增大时,降水强度和覆盖范围也会随之加大。而中低层正垂直螺旋度,高层负螺旋度的分布形势,有利于强降水的产生和加强。当有强降水产生时,降水易出现在垂直螺旋度正值中心的前方。

青海省东部地区一次大到暴雨过程的垂直螺旋度及Q矢量分析

本文利用T213数值预报产品中垂直螺旋度、Q矢量散度和假相当位温场资料,对2007年8月25～26日在青海省东部地区出现的大到暴雨天气过程进行了计算分析。结果表明:青海省东部地区大到暴雨产生在高温、高湿和不稳定大气中;垂直螺旋度大值的中心位置与本次大到暴雨的落区相对应;垂直螺旋度、Q矢量及假相当位温的变化对青海高原天气系统的移动、发展及大到暴雨的落区和强度有较好的指示性。

垂直螺旋输送机空转时临界雷诺数的分析

垂直螺旋输送机空转时,随着螺旋轴旋转速度的逐渐提高,管中空气将先后出现Taylor-Couette-Poiseuille流动(TCP)和湍流等现象,TCP流中的流态为稳定螺旋涡时,有利于提高散体的输送效率。描述了螺旋输送机空转状态下不可压缩定常流的动力学方程组,分析出螺旋转速、螺旋轴直径、螺距等参数与雷诺数Re之间的关系,并利用Fluent软件进行数值模拟,得到不同的螺旋轴转速下垂直螺旋输送机内的流速矢量图和流线图,推荐出适宜螺旋输送机中TCP流稳定螺旋涡出现的临界雷诺数Re。