基于结构力学和流体动力学分析的HfO_(2)空心微针结构研究及评价

目的研究不同尖端尺寸HfO_(2)空心微针(hollow microneedle,HMN)的结构力学性能和HfO_(2)空心微针流体力学性能,以增强HfO_(2)空心微针的穿刺性能,减少给药过程中液体药物的损耗,并提高空心微针给药的精准性。方法针对HfO_(2)空心微针长度(L=250μm、350μm、500μm)、直径(D_(b)=150μm、200μm、250μm)以及针尖直径(D_(t)=10μm、20μm、30μm)进行正交设计得到9组HMN的尺寸参数组合,并进行结构力学分析,选出最优外形的HfO_(2)空心微针。对T形、120°Y形和60°Y形三种形状的管腔孔道进行流体动力学分析。在不同入口压力下,研究三种管腔内部流体的压力场、速度场分布,并分析3种管腔的流体速度损失,量化评估HfO_(2)空心微针孔道的流动性能。结果针对9组HfO_(2)空心微针的结构力学分析,结果显示微针长度为350μm、基底直径为200μm、尖端直径为20μm时,HfO_(2)空心微针能得到较高的安全系数并保持结构的稳定性,在穿刺过程中未发生失效。针对HfO_(2)空心微针的流体动力学研究,结果表明,60°Y形的HfO_(2)空心微针管腔,入口至出口处的速度损失最小。结论本文设计的HfO_(2)空心微针在满足安全要求的同时可实现穿刺性能优化,并减少流速损失和实现无堵塞给药,为后续降低实验研究相关的成本和时间提供指导。

利用计算流体动力学(CFD)方法研究电收尘器斜向气流分布

在讨论了电收尘器电场内气流分布对除尘效率影响的基础上,介绍有效降低粉尘返流损失,提高电收尘效率的斜向气流技术,进而利用CFD方法对电场内的气流分布进行数值模拟,给出了在电场内实现斜向气流分布时气流分布板结构调整方法和参数。

基于CFD(计算流体动力学)的两栖车绕流场模拟

利用计算流体动力学理论,对不计自由面的两栖车辆的粘性绕流场进行了数值模拟,重点介绍了关键的SST k-ω湍流模型和混合网格布置方法。计算结果基本与实验数据吻合。

基于计算流体动力学软件的气旋浮流场分析

气旋浮高效油水分离技术是江汉机械研究所新开发的新一代用于油田采出液油水分离的技术。将气旋浮技术应用于油水分离,到目前为止仅江汉机械研究所正在研究,同时基于FLUENT的气旋浮流场分析,国内外尚很少见。本文首先对气旋浮高效油水分离器模型的网格划分和定义边界条件进行研究,其次,对气旋浮流场模拟结果进行分析,实践表明:基于计算流体动力学软件的气旋浮流场分析与现场实测结果比较吻合。因此,采用计算流体动力学软件技术研究气旋浮流场规律是可行的。

颅内动脉瘤Enterprise支架辅助弹簧圈栓塞术后的血流动力学变化:基于计算流体力学分析

目的探讨颅内动脉瘤Enterprise支架辅助弹簧圈栓塞后瘤腔和载瘤动脉的血流动力学改变。方法回顾性分析2021年3~8月Enterprise支架辅助弹簧圈栓塞治疗的24例颅内动脉瘤的临床资料。收集术前、术后即刻动脉瘤瘤腔和载瘤动脉处DSA数据的DICOM格式,导入OpenFOAM软件,应用计算流体力学数值模拟技术进行血流动力学分析,参数包括壁面剪切力(WSS)、均一化WSS(NWSS)、WSS分布梯度(WSSG)、流线方向WSSG(SWSSG)、归一化压力(NP)、剪切力震荡指数(OSI)。结果24例(24个动脉瘤)应用24枚Enterprise支架,术后即刻造影显示Raymond分级Ⅰ级18例,Ⅱ级6例。栓塞后WSS、NWSS、NWSS最小值、WSSG、WSSG最小值均明显升高(P<0.05),WSSG最大值明显降低(P<0.05)。结论Enterprise支架辅助弹簧圈栓塞治疗明显改变颅内动脉瘤的血流动力学,使载瘤动脉被重建、血流被重构,瘤腔内涡流减少或消失,血流形式由复杂转向简单。这些作用有助于瘤腔内血栓形成。

基于K3PREP的流体动力学计算(CFD)的块和网格生成规则

CFD和FEA方法一样是结合数值计算、计算机技术和工程建模而产生的新兴学科 .该方法在实际运用中分为前处理、求解和后处理三个阶段 .前处理核心是几何建模、块和网络生成 .几何建模要建立静态几何模型和动态几何模型 .块生成要体现其区域、类型、虚实和主辅特征 .

计算流体动力学(CFD)软件在提高发电技术经济效益研究中的应用

介绍英国Durhan 大学工程学院利用计算流体动力学(CFD)软件解决汽轮机和锅炉等发电设备改进设计中遇到的流体流量和热传递问题的情况,其中涉及采用CFD软件对汽轮机轴向和径向流量的各项特性进行模拟试验,及对锅炉烟气流量分布进行研究。

掺氢天然气管路结构对超声波流量计适应性计算流体力学仿真研究

氢气是实现降低温室气体排放的潜在能源载体。氢气输送是阻碍氢能大规模应用的薄弱环节。而掺氢天然气管路是实现氢气大规模、长距离、低成本输送的高效途径。但氢气掺入天然气会导致流速,压力等参数发生变化,影响超声波流量计的性能。因此,研究氢气和天然气的掺混过程及超声波流量计的适应性是很有必要的。构建T型管、单螺旋管、单螺旋+前收缩管掺混管路的三维模型,使用计算流体动力学(computational fluid dynamics,CFD)方法分析管路结构和掺氢比对流场氢气浓度和混合气体速度分布规律的影响。结果表明:5%掺氢体积比时C型掺混管路为最佳模型,掺混均匀时的氢气摩尔分数约为4.92%。通过分析超声波流量计的适应性,进而推荐具体安装位置。研究成果为超声波流量计在掺氢天然气精确计量方面提供了参考。

基于加压酸浸锰烟尘过程中固-液两相流体力学特性CFD模拟

将欧拉-欧拉(E-E)双流体模型、颗粒动力学理论(KTGF)与k-ε湍流模型耦合,以搅拌速度、固相体积分数为变量探究对釜体内液相速率、液相湍流动能的影响.结果表明:釜体内的液相速率、湍流动能与搅拌速度成正相关,且与固相体积分数的大小成负相关.当固体体积分数为2.5%、7%、13%,对应液相速度下降幅度为8%,16.2%,18.4%,对应湍动能下降幅度为7.6%,13.2%,20.6%.

轴承磨损导致的轴流式血泵偏心对其血流动力学性能和血液损伤的计算流体力学分析

轴流式血泵(一种机械循环辅助装置),为晚期心力衰竭患者提供短期和长期的血流动力学支持。随着使用时间的增加,轴流式血泵的轴承系统会发生不同程度的磨损,导致轴流式血泵的转子出现不同心的情况,改变了轴流式血泵的内部流场环境,增加了长期使用轴流式血泵的患者产生并发症的风险。然而,对于由转子不同心带来的血流动力学性能的研究还不够广泛。在本研究中,认为轴承磨损是均匀的,即转子叶片的轴线与轴流式血泵轴线平行,同时用两个轴之间的距离(L)量化不同心的程度。L的最大值是叶顶间隙的尺寸,L的最小值是0。本研究中,建立了10个不同L的用于计算流体力学几何模型,并对其进行了详细的CFD分析,以研究转子不同心对(流动条件11 000 r/min,5 L/min)血流动力学性能和水力性能的影响。用标准剪应力在特定阈值(τ<1 Pa:血栓形成,τ>9 Pa:血管性血友病因子破坏,τ>50 Pa:血小板活化,τ>150 Pa:红细胞破裂)中的体积百分比来比较不同L时的血液损伤,并根据欧拉近似方法计算出不同L下轴流式血泵的改良溶血指数(MIH)。CFD模拟预测了轴流式血泵的压头、水力效率、流体的体积分数在临界值(9、50、150 Pa)以上的变化。当L从0增加到最大值时,上述结果更高。这意味着轴承磨损导致的不同心,是导致溶血、血栓形成、出血风险增加的原因之一。

基于计算流体动力学(CFD)的二次供水系统贮水设施水力状态数值模拟

二次供水贮水设施的水力状态对二次供水水质具有重大影响,借助大型流体软件FLUENT,作者采用k-ε方程对水池流态进行了数值模拟,比较进/出水口位置不同、导流板长度及个数不同水池内水流流态和流速。结果表明设置导流板可以提高水池内水流流速、减少死水区面积,这为二次供水贮水设施的设计提供了重要的参考价值。

计算流体动力学在食品热处理中的应用

简要介绍了计算流体动力学(CFD)在食品热处理中的求解过程、软件结构及常用软件,并对CFD模拟食品焙烤与热杀菌过程的相关研究进行了综述,同时总结了CFD的优点与不足,并展望了其在食品热处理中的发展与应用前景。

基于计算流体动力学的偏心环空流场数值模拟

在流体计算软件PHOENICS的VR编辑环境中,建立了偏心环空流场几何模型.采用三维均匀正交网格,应用湍流模型和壁面函数法处理固壁边界,在不同偏心度的情况下对流场进行计算,分析了偏心度对偏心流场速度分布和压力损失的影响.将量纲为1的压降模拟结果,与文献[11]给出的不同偏心度时偏心环空流的量纲为1压力PR计算表达式结果进行对比,其结果吻合较好.

基于计算流体动力学技术的橙汁高温短时灭菌工艺优化

为对果汁高温短时灭菌工艺进行精确研究,在确保果汁品质时降低生产中的能耗,对罐装橙汁的超高温短时灭菌进行计算,分析果汁中常见的细菌,得出灭菌所需的最低温度,在此基础上,利用计算流体动力学(CFD)技术对橙汁的高温短时灭菌方式进行模拟实验,探讨不同温度条件下的灭菌最理想时间条件。结果表明:120℃(393K)、12min,125℃(398K)、11min,130℃(403K)、8min,135℃(408K)、7min为最理想时间条件;同时根据卡诺循环,计算高温短时灭菌的能耗,得到单位质量橙汁灭菌的机械耗功率分别为127、150、217、263W。根据能耗最低的原则可以得到计算的灭菌温度范围中,最优灭菌工艺为120℃(393K)、12min。

基于系统仿真和计算流体动力学的冷凝器管路优化

将制冷系统仿真与计算流体动力学(CFD)模拟相结合,对一风冷双系统屋顶机的冷凝器进行管路布置的优化研究.CFD模拟空气的流动,得到冷凝器迎风面速度分布.通过制冷系统模型,对管路布置优化前后的冷凝器和制冷系统进行仿真计算.从部件和系统两个层面评价管路布置的改善效果.在部件层面,改进后的管路布置使冷凝器的换热量提高24.1%.在系统层面,单个系统运行时的制冷量增加3.6%,制冷系统性能系数(COP)提高8.1%.本研究思路对于相关产品的优化设计具有参考价值.

基于计算流体动力学的定日镜清洗车除尘分析

为了优化塔式光热电站定日镜清洗车的除尘作业过程,基于计算流体动力学对定日镜清洗车除尘系统的除尘作业过程进行分析。在分析中,考虑定日镜清洗车除尘系统防护罩封闭与否、滚刷旋转方向对除尘效果的影响,对除尘系统模型入口速度从25 m/s到115 m/s的24种工况分别进行计算。通过分析得到:在半封闭状态下,滚刷的旋转方向对防护罩壳内灰尘体积分数影响不大,滚刷顺时针旋转相比逆时针旋转,防护罩壳内灰尘体积分数较低;在封闭状态下,防护罩壳内灰尘体积分数随入口速度的增大而降低,滚刷顺时针旋转相比逆时针旋转,防护罩壳内灰尘体积分数较低;滚刷的旋转方向对除尘罩壳内负压绝对值的影响很小,随着入口速度的增大,无论是半封闭状态还是封闭状态,防护罩壳内的负压绝对值都增大。

基于光滑粒子流体动力学的紫铜切屑形态研究

FEM存在网格变形和重构等诸多问题,难以解决切削过程中刀具前端材料出现的极端塑性变形以及高应变率问题。而无网格光滑粒子流体动力学方法能够解决FEM中由于网格变形所引起的畸变问题,从而模拟出各种材料的任意变形。目前针对SPH方法的切削仿真研究主要集中于工艺参数、材料本构等外部参数的敏感性分析,而对于SPH公式的选择、粒子密度等内部参数的敏感性分析较少。为此,本文通过使用Ls-Dyna仿真软件构建了基于SPH的紫铜正交切削仿真模型,并搭建了正交切削实验平台。针对显著影响紫铜切屑形态及计算精度的内部参数进行了研究,并与切削实验的切屑形态及切削力进行对比,结合仿真计算时间成本,最终确定粒子密度为216000pcs/mm^(3)的重整化SPH更适合紫铜切削仿真实验研究。

循环流化床生物质气化炉内计算流体动力学模拟——鼓泡流化床内改进的颗粒床模型(英文)

采用改进颗粒床模型的CFD方法模拟了实验室规模冷模装置内鼓泡床的流体流动时空特性。模拟结果表明表观气速是影响气固动态特征和压力波动的主要因素之一:随表观气速的增大,气泡数目增加,气泡体积增大,压力波动增强;气速越高时均压降越大;在内循环鼓泡流化床内固体颗粒呈“单室”流型。上述与实验观察相吻合的模拟结果将有助于放大和设计商业化的内循环流化床生物质气化炉。

引信气动烧蚀的计算流体动力学仿真方法

传统的引信气动烧蚀研究主要采用理论分析结合试验的方式进行,存在计算复杂、速度慢、局限性大、计算结果误差较大以及对某些极端试验条件无法模拟等缺点。基于此,将计算流体动力学方法引入引信气动烧蚀仿真分析。该仿真方法定义了烧蚀准则和烧蚀时间步长,每用计算流体动力学方法计算一个时间段后,用烧蚀准则将烧蚀部分除去,然后按定义的烧蚀时间步长反复计算,直至完成全部模拟时间的计算。采用此方法对4 Ma速度下3s飞行时间火箭弹标准外形引信的气动加热烧蚀进行的仿真计算结果表明:计算出的引信外形随飞行时间的烧蚀情况与理论分析相吻合,证明了此方法的合理性。