离心泵内三维流场非对称性及泵受力的数值分析

通过使用FLUENT软件模拟计算单级蜗壳式离心泵的全三维流场,发现泵叶轮内各通道的流量、流速及压力等分布有显著差别,流动呈现明显的非对称性及叶轮载荷不均。该计算选用多重参考坐标系及标准k-ε湍流模型。为此计算了泵体所受到的轴向力和径向力,结果表明因泵内流场非对称而产生出较大的径向力。同时还将泵性能的预测值与实测值作了对比以验证计算结果。

离心泵内流场非对称性及受力的三维数值分析

使用Fluent软件模拟计算单级蜗壳式离心泵的全三维流场,发现泵叶轮内各通道的流量、流速及压力等分布有显著差别,流动呈现明显的非对称性及叶轮载荷不均。选用多重参考坐标系及标准kε湍流模型,计算了泵体受到的轴向力和径向力,结果表明因泵内流场非对称而产生较大的径向力。对泵性能的预测值与实测值作了对比,以验证计算结果。

非对称流场流分离技术的现状及发展趋势

场流分离是生物分析领域一项成熟的技术,将流体与外场联合作用于待分离物质,利用分析物某些理化参数上的差异进行分离。非对称流场流是其重要的分支之一,所施加的外力场为垂直方向的液流,分离过程于开放型的通道中在某种组成的载液迁移推动下进行,主要根据分析物与垂直施加的第二维液流之间的相互作用完成分离。非对称流场流在蛋白质、蛋白质复合物、衍生纳米级/微米级粒子、亚细胞单元和聚合物等分离中的应用日益广泛,主要归功于其直接应用于生物样品时可进行无损分离,因此生物分析物如蛋白质可以在生物友好型的环境中完成分离而不改变其构型,也无需使用降解载液。分离设备便于保持无菌状态,分析物可在生物友好的环境中维持其自然状态。该文简要描述了场流分离原理并罗列出其在生物分析领域一些卓越的发展和应用。

差速双螺杆混炼机非对称流场引发混沌混合特性

差速双螺杆混炼机具有转子几何结构和转速的非对称性,将产生非对称流场,是诱发混沌混合的源驱动力。基于网格叠加技术,采用有限元法对三种差速双螺杆混炼机端面流体流动进行数值模拟。利用Poincaré映射、平均对数线拉伸率、粒子束分布指数、平均混合效率和位移频谱曲线等研究了差速双螺杆混炼机非对称流场诱发的混沌混合特性。结果表明,随着差速比的增大,差速双螺杆混炼机流体的位移频谱成分愈加丰富,增大了流体从一根转子流向另一根转子的概率,强化了非对称流场的混沌混合。

非对称流场流分离-超高效液相色谱-串联四极杆飞行时间质谱用于过敏原蛋白表位筛选

应用非对称流场流分离(AF4)技术结合超高效液相色谱-四极杆飞行时间质谱(UPLC-QTOF-MS)对过敏原蛋白表位进行筛选。将选择的过敏原蛋白(虾原肌球蛋白,TM)酶解后经UPLC-QTOF-MS分析,建立蛋白质肽谱。将TM酶解后的肽段与免疫球蛋白E混合孵育30 min,孵育过程中含有抗原表位的特异性肽段与免疫球蛋白E(IgE)结合,未结合的肽段仍留在溶液中。将孵育后的溶液进行AF4分离,已结合的肽段随IgE一起由出口流出,未结合的肽段透过分离通道膜,滤出至废液。收集出口流出的组分进行UPLC-QTOF-MS分析,与蛋白质肽谱匹配,找到特异性肽段,进而检测抗原表位。本研究扩展了非对称流场流分离技术的应用,对过敏原蛋白表位的检测进行了初步探索,为过敏原蛋白表位的研究提供了一种新的研究策略。

基于非对称流场流分离技术的纳米银分离监测方法

以纳米银（AgNPs）作为典型的纳米颗粒物,利用非对称流场流分离技术构建纳米颗粒物的分离监测方法。制备了柠檬酸盐稳定的AgNPs分散液,采用透射电镜、紫外可见分光光度计、Zeta电位分析仪对AgNPs分散液进行了表征。结果表明,AgNPs半径多数小于10 nm,最大吸收波长为400 nm,Zeta电位为-42.56 m V。采用非对称流场流分离仪对AgNPs进行粒径分离,得到UV-Vis信号谱图,并收集得到半径小于10 nm、10~30 nm、30~50 nm、50~70 nm、70~100nm范围的AgNPs颗粒,结合电感耦合等离子体质谱仪测定每个粒径范围内AgNPs的质量浓度。结果表明,该方法重现性良好,AgNPs在半径小于10 nm的范围内达到了UV-Vis吸收峰值,响应信号最高为0.022 5~0.027 5 V,表明半径小于10 nm的AgNPs浓度较高。半径小于10 nm、10~30 nm、30~50 nm、50~70 nm、70~100 nm范围内AgNPs的质量浓度分别为（1 021.86±61.74）μg/L、（323.23±45.83）μg/L、（72.90±32.14）μg/L、（44.64±9.28）μg/L、（39.12±5.04）μg/L,回收率为43.96%±0.84%。

非对称流场流技术分离生活污水中纳米颗粒物的参数优化

采用非对称流场流分离仪(AF4)分离生活污水中的纳米颗粒物,研究AF4分离污水中纳米颗粒物的前处理方法及各参数对分离效果的影响和方法优化。逐一对进样量、水平流流速、交叉流流速、洗脱时间、分离膜进行了考察,确定了最优化分离条件:进样量为100μL,水平流流速为2 mL/min,交叉流流速为2 mL/min,洗脱时间为15 min,膜孔径为10 kDa。试验表明,水平流流速增大会缩短洗脱时间,交叉流增大可以提高峰宽,分离膜采用10 kDa再生纤维素膜可以满足经济性需求并实现较好的分离效果。

基于非对称流场流分离系统优化脂蛋白的分离条件

目的:使用自组装非对称流场流分离(asymmetrical flow field-flow fractionation,AF4)仪器对脂蛋白的分离条件进行优化,分析仪器的分离性能并验证载液黏度对分离效果的影响。方法:使用2种标准蛋白(碳酸酐酶和甲状腺球蛋白)初步验证自组装非对称流场流分离仪器的性能,标定分离通道相关参数(压制后的分离通道实际高度),进而通过四水平五因素的正交设计试验进行脂蛋白的分离条件优化,通过直观分析和方差分析评价差异具有统计学意义的影响因素,并对这些影响因素进行深入验证分析。结果:通过调节流速条件及载液条件得到碳酸酐酶和甲状腺球蛋白混合样品的分离图,根据流体动力学原理及Stoke’s公式计算得到分离通道高度为164μm。使用正交设计试验得到优化后的分离条件可实现高密度脂蛋白与低密度脂蛋白大于1.50的分离度(分离度为1.61和1.58),所选取的5种主要影响因素及其水平分别为分离总流速(3.00,3.50,4.00,4.50 m L/min)、聚焦时间(3.00,3.50,4.00,4.50 min)、过渡时间(0.5,1.0,1.5,2.0 min)、载液p H(6.8,7.00,7.20,7.40)、载液黏度(使用不同浓度的羟丙基甲基纤维素调节载液黏度,其浓度分别为0.00%,0.03%,0.06%,1.00%),正交设计试验结果显示,5种主要因素中载液黏度对分离度影响最大,结果差异具有统计学意义。进一步分析载液黏度的影响,发现增大黏度可有效提高分离度,但会带来增大负峰的作用。结论:自组装非对称流场流分离仪器可根据颗粒的粒径差异对脂蛋白进行有效分离,在优化的条件下可实现高、低密度脂蛋白的基线分离,载液黏度对分离度的影响差异具有统计学意义。

航炮吊舱偏流装置的膛口流场数值模拟

为减小安装于机翼下的吊舱航炮膛口流场对机翼的危害,根据国外先进的航炮吊舱偏流装置结构,设计了一种带斜切角的航炮吊舱偏流装置,基于三维Euler方程并结合流体力学计算软件,应用重叠网格技术,分别对有、无偏流装置时的膛口流场进行了数值仿真,其中在有偏流装置的情况下,分别对斜切角为0°,30°,60°3种斜切角度的偏流装置膛口流场进行了仿真分析,主要研究了在不同斜切角度偏流装置下的非对称流场结构对机翼产生的危害。研究结果表明,此偏流装置将对称性流场变为了非对称流场,能有效降低火药燃气对机翼的冲击和灼伤,并且随着偏流装置斜切角的增大,效果越明显,起到了降低火药燃气的对机翼危害的作用。同时,通过对弹丸侧向速度的计算,得到了弹丸的侧向速度增量,弹丸的侧向速度主要由偏流装置的偏心结构和斜切角引起,随着斜切角的增大,弹丸侧向速度增量有先减小后增大的趋势,选择合适的斜切角能使弹丸侧向速度增量最小,保证了射击精度。

中压进汽腔体内部流场的数值与实验研究

结合数值计算和实验测试方法获得了某超超临界机组中压缸进汽腔体的内部流场数据,数值结果和实验结果都发现,左右对称的中压缸进汽腔体,其流场呈现左右不对称特点;数值计算中曾出现的左右对称结构为不稳定形态,容易进入稳定的非对称流场结构。进汽腔体出口具有明显的周向流动角度,而且流动参数周向分布不对称,这将对下游叶片运行产生影响。本研究将为改进进汽腔体的设计提供参考。

斜切角膛口流场的数值模拟

运用动网格技术,对弹丸在不同斜切角度膛口装置下发射时产生的非对称膛口流场进行了数值模拟。展示了非对称膛口流场的发展规律,冲击波、瓶装激波、射流、马赫盘等典型的膛口流场特征随不同斜切角度变化。研究了不同斜切角度膛口装置下的非对称膛口流场的结构对弹丸和膛口产生的影响。

非对称流场流分离技术在纳米材料及生物分子表征方面的应用

场流分离作为一类分离技术可分离、提纯和收集流体中的悬浮物微粒,它是将流体与外场联合作用于待分离物质,利用样品质量、体积和密度等性质的差异实现分离,然后利用分离物质的保留性质来确定样品颗粒粒径及分布、分子量等性质。其中非对称流场流分离能够提供连续的、高分辨率的分离,近年来越来越受到科研人员的欢迎。本文介绍了场流分离的分类及其原理,重点介绍了非对称流场流分离的原理及其应用,包括非对称流场流分离的影响因素及与其他分离技术的比较;最后总结了该技术的发展趋势。

自行加工的非对称流场流分离仪器对蛋白质分离的应用研究

目的设计并加工一套针对生物大分子分离的非对称流场流分离(asymmetric flow field-flow fractionation,As Fl FFF或AF4)仪器,对仪器性能进行初步研究,为下一步实际样品的分离提供依据和参考经验。方法为了解决样品聚焦(focus)问题,自行研究了一种新的聚焦方式。以标准牛血清白蛋白和乙醇脱氢酶作为混合样品,对仪器性能进行验证。并通过改变进样/聚焦时间、横向流动速度(cross-in flow)和横向流出速度(cross-out flow),考察各因素对分离效果(分离度R表示)的影响。结果混合蛋白的分离度分别随聚焦时间的减少和横向流动速度的增加而增加,而横向流出速度的影响并不显著。结论该非对称流场流分离仪器已基本实现对混合蛋白的分离,预计可用于更为复杂的样品分离。

基于非对称流场流分离技术的蛋白分离研究

通过对肌红蛋白和牛血清白蛋白混合蛋白样品分离,研究了非对称流场流分离技术(AF4)分离蛋白时需要优化的参数及各个参数对分离效果的影响。首先应用正交设计实验考察样品进样量、横向流速、进检测器流速、聚焦时间对分离效果的影响,得到最大影响因素为横向流速,最优分离条件为:样品进样量20μL、横向流速5mL/min、进检测器流速0.2mL/min、聚焦时间6min。经验证此最优分离条件下分离度达到2.5。随后在最优分离条件下分别考察膜材料、缓冲盐浓度、分离腔室厚度对非对称流场流分离效果的影响。结果表明,截留膜选用再生纤维素膜,流动相缓冲盐浓度为20mmol/L时,满足非对称流场流分离技术分离蛋白样品的分离要求,随着腔室厚度的提高,分离度进一步增大。

淀粉分子量的测定及其与物化性质关系的研究进展

综述淀粉分子量的测定方法,包括凝胶渗透色谱、非对称流场流分离和黏度法。对不同品种原淀粉的分子量分布,改变淀粉分子量的各类改性方法,以及分子量与物化性质的关系进行总结,并对今后淀粉分子量的研究方向进行展望。

异型坯单点浇注条件下结晶器控制模型研究与应用

通过对含铝钢异型坯塞棒中间包非平衡单点浇注技术条件下温度场流场模拟的研究,进一步对异型坯结晶器进行适应性改造,调整一冷水冷却参数,从而促进铸坯坯壳生长的均匀性,减少或避免铸坯表面裂纹质量问题的发生。

风洞T型冲击三通管道流场特性数值模拟

在2.4 m跨声速风洞进气管路T型冲击三通连接处和隔板位置,每隔一定时间会出现裂纹,影响了风洞的安全稳定运行。为了解裂纹出现的原因,同时为改进设计提供依据,采用CFD(computational fluid dynamics)对风洞现有三通和优化方案进行了对比。控制方程为三维黏性不可压缩Navier-Stokes方程。结果表明:无隔板时,三通内的流动为最常见的类型,支管内存在3个分离区,在转向过程中形成第1分离区,即马蹄涡;随后是第2分离区,一对反向旋转的旋涡,即Dean涡,及三通顶部壁面形成第3分离区。流场沿y=0 mm和z=0 mm平面基本呈对称分布。有隔板时,流场的左右和上下结构均不对称;在隔板和外侧壁面间的角点形成范围较小的驻涡,在支管内形成不稳定的螺旋状分离涡,致使气流振荡,从而使得三通连接和隔板处管壁出现裂纹。根据上述流态设计了管路优化方案和整流装置,优化后能有效减小或消除分离;其中去掉隔板最简单易行,可以解决裂纹的问题。

不同流量工况下透平与排汽缸耦合流场变化特性数值研究

本文借助商用计算流体动力学软件CFX数值求解三维Reynolds-Averaged Navier-Stokes (RANS),研究了工况改变对末级透平与单侧径向排汽缸气动特性的影响,分析了120%到10%设计流量工况范围内,排汽缸与轴流透平内的耦合流场结构和气动性能参数。结果表明,流量降低将引起透平动叶负攻角增大,叶栅通道内流动分离增大,挤压气流从静叶根部和动叶顶部流向下游,透平输出功由正变负。流量减小,透平出口总压径向正梯度变化显著,气流旋转方向与透平旋转方向趋向一致,排汽缸内的流动形态发生变化,沿蜗壳后端壁直接流出的气流减少,总压损失及流场周向不均匀程度有所降低。

轴流压气机机匣变形对多排转子流场特性的影响

在实际轴流压气机加工、装配、使用过程中,机匣的圆度控制、叶片的高度控制、转子和机匣之间的同轴度控制等都普遍存在误差,意味着叶尖间隙的不均匀性必然地存在于每台压气机中。随着对轴流压气机流动研究的不断深入,叶尖周向非均匀间隙成为了需要考虑的问题。针对由机匣变形造成的非均匀叶尖间隙,研究了其对多排转子流场特性的影响。首先介绍了表征机匣变形程度的新参数,进而引进了非轴对称压气机模型的建模方法。针对3种不同的间隙周向布局,采用定常和非定常方法进行了数值模拟,对比了均匀与非均匀间隙下多排转子的气动性能,分析了机匣变形对气动损失分布和传播的影响,并研究了非均匀间隙下非定常压力和气动力的脉动特征。结果表明:非均匀间隙会降低转子性能,转子叶排叶尖区域的流场在非均匀间隙下呈现明显的周向非对称性,在上游叶排"尾迹"的干扰下,后排转子叶尖流场的周向非对称性要大于前排转子。非均匀间隙布局与各叶片气动力分布呈现明显的对应关系,小间隙区域叶片的气动力高,大间隙区域叶片气动力相对较低,从而增加了非均匀间隙下转子叶片的气动力幅值。

蛋白质纯化技术研究进展

蛋白质组学研究的基础就是蛋白质的分离。对于天然蛋白来说,可能需要一系列的纯化步骤才能获得纯度满足研究要求的蛋白质,但是蛋白质在分离过程中常常由于溶液环境变化或外力作用造成构象变化而引起失活。本文首先介绍了常用的蛋白质分离纯化技术及其研究进展,包括膜分离技术、沉淀分离技术、电泳分离技术以及层析分离技术等常用的蛋白质纯化技术,总结了现有技术存在的问题,并对近年来发展的新型蛋白质分离技术--非对称流场流分离技术进行了介绍和展望。