基于转动角软化桁架模型的FRP连续螺旋箍筋混凝土梁的非线性分析

为分析配置纤维增强复合(fiber reinforced plastics/polymers,简称FRP)连续螺旋箍筋的混凝土梁的受剪机理,采用混凝土开裂后的主压应力轴与水平轴之间的夹角(转动角)为裂缝开展角,建立了受剪单元的力学模型,据此建立了试件的转动角软化桁架模型,包括应力平衡方程、应变协调方程以及混凝土软化双轴本构关系等材料本构关系。在此基础上,采用迭代和逐次逼近的数值分析方法,对试件进行了受剪非线性全过程分析。采用建议的模型,对FRP连续螺旋箍筋混凝土梁的抗剪承载力和抗剪破坏模式进行了预测,所得结果与试验结果较为吻合。

椭圆管连续螺旋折流板换热器壳侧性能评价及三场协同分析

提出了一种新型的椭圆管连续螺旋折流板换热器。利用ANSYS CFX软件对壳侧流动与传热进行了数值模拟,并采用性能评价图及三场协同原理分析其壳侧性能。结果表明:在研究范围内,以椭圆管替代传统圆管管束后,在维持传热面积基本不变的前提下,壳侧压降降低72%～80%,综合换热性能提高32%～40%。应用性能评价图分析发现椭圆管在强化换热的同时也大大减小了压降。这是由于在相同的速度场与温度场协同前提下,椭圆管使速度场与压力场更好地协同,实现高效低阻强化传热的目的。

连续螺旋折流板换热器流动与传热性能及熵产分析

采用数值模拟的方法,研究了螺旋角对连续螺旋折流板换热器流动与传热性能的影响,并以熵产数为指标对换热器性能进行了基于热力学第二定律的分析评价。结果表明,相同质量流量时壳程传热系数和压降均随螺旋角的增大而降低,且后者降低的幅度大于前者。连续螺旋折流板换热器壳程横截面上切向速度分布较弓形折流板换热器更加均匀。在靠近中心假管的内层区域,同一径向位置的轴向速度随螺旋角的增大而降低,而在靠近壳体壁面的外层区域则相反。螺旋角越大,不同径向位置的换热管间的换热量分布均匀性越好。壳程质量流量相等时,换热器中传热引起的熵产占总熵产的比重随着螺旋角的增大而增加,熵产数随着螺旋角的增大而降低。

连续螺旋折流板换热器壳侧传热与流动特性的数值研究

基于连续螺旋折流板换热器的三维模型,采用RNGk-ε湍流模型,借助计算流体力学(computational fluid dynamics,CFD)软件对壳侧流动与传热进行了数值模拟。结果表明:同壳侧流量下,螺旋角为15°的连续螺旋折流板换热器的壳侧换热系数和压降略大于弓形折流板换热器,其余各连续螺旋折流板换热器的壳侧换热系数和压降均小于弓形折流板换热器;随螺旋角的增大,连续螺旋折流板换热器的壳侧换热系数和压降减小。通过对连续螺旋折流板换热器壳侧流体温度和速度分布的分析发现,靠近中心假管的换热管换热性能优于其他区域的换热管。最后对连续螺旋折流板换热器螺旋角的选择提出了建议。

连续螺旋折流板换热器动态特性研究

建立了可进行壳管式换热器动态特性试验研究系统,通过试验研究的方法对水-油为换热工质的连续螺旋折流板换热器动态特性进行了试验研究,进口流量扰动为等百分比流量特性,研究了四种流量扰动方式下水和油出口温度的动态响应。同时研究了在一定R e下,不同的流体扰动量对换热器进出口温升的影响,得到了换热器进出口温升与流体扰动量之间的关联式。实验表明,较于气体而言,液-液换热系统温度的动态响应时间比较长,研究发现在正负的流量扰动下,螺旋折流板换热器进出口温度变化呈现线性变化,进出口温升在正负流量扰动下其变化曲线具有对称特征。

连续螺旋折流板管壳式换热器动态特性研究及预测

建立了可进行壳管式换热器动态特性试验研究系统,通过试验研究的方法对水-油为换热工质的连续螺旋折流板管壳式换热器动态特性进行了试验研究,进口流量扰动为等百分比流量特性,研究了4种流量扰动方式下水和油出口温度的动态响应。同时研究了在一定Re数下,不同的流体扰动量对换热器进出口温升的影响,得到了换热器进出口温升与流体扰动量之间的关联式。实验表明,液液换热系统温度的动态响应时间比较长,研究发现在正负的流量扰动下,换热器进出口温度变化呈现线性变化,进出口温升在正负流量扰动下其变化曲线具有对称特征。分别建立了有限差分数值预测模型及人工神经网络模型对换热器油侧的出口温度进行了动态预测,预测结果与试验值符合良好,人工神经网络的预测结果要好于数值模拟预测,其偏差绝对值在1.3%以内,表明人工神经网络在进行复杂的系统辨识时具有一定的参考及应用价值。

连续螺旋折流板换热器动态特性的数值预测和分析

应用有限差分法对以水、油为换热工质的连续螺旋折流板换热器的动态特性进行了数值预测,提出了适用于单壳程多管程换热器的顺流、逆流串联的概念,并通过试验数据进行了校核,证明了计算模型的合理性。同时研究了壳侧流体纵向扩散效应、换热器管壁轴向导热性能及其热容等参数对换热器动态特性的影响规律,为壳管式换热器动态特性的相关研究提供了依据。

无中心管连续螺旋折流板换热器性能研究

高效换热器的研究与开发一直是换热领域关注的热点问题,连续螺旋折流板结构是改善管壳式换热器性能的有效措施。针对某企业最新加工制作的无中心管连续螺旋折流板换热器,通过试验与数值模拟对其综合传热性能进行了研究。结果表明,与传统的弓形折流板相比,螺旋折流板换热器壳程流动死区明显减少,流场和温度场均匀性、场协同性增强;在试验研究范围内,其总传热系数比传统弓形折流板换热器增加了1.5%~22.8%,压降下降了10.8%~36.5%,综合传热性能增加了38.2%~49.8%,场协同数增加了4.2%~16.0%。研究结果可为工业用无中心管连续螺旋折流板换热器结构开发和性能研究提供参考与借鉴。

连续螺旋叶片异面成形规律研究与有限元模拟

系统分析了连续螺旋叶片锥辊异面辗轧成形过程机理,确定了表征轧辊和轧件空间位置的主要参数。运用有限元软件对成形过程进行模拟,得出了影响螺旋叶片形态的5个主要参数对螺径D、螺距T影响规律并指明了实轧过程中轧制调整方法,从而为实际轧制生产提供借鉴。

BFRP连续螺旋箍筋混凝土梁抗剪性能试验研究

为研究BFRP连续螺旋箍筋的抗剪性能，设计制作了6根配置BFRP连续螺旋箍筋的混凝土梁和2根配置矩形连续螺旋钢箍的对比混凝土梁。通过试验，得出了BFRP连续螺旋箍筋混凝土梁的抗剪性能，分析了配箍率、剪跨比和纵筋率等因素对构件抗剪性能的影响：构件的受剪破坏模式分为斜拉破坏和斜压破坏两种类型；在不同的受剪破坏模式下，斜裂缝形态箍筋应变和构件变形等都存在明显差异；构件的抗剪承栽力受配箍率、剪跨比和纵筋率等因素的影响比较明显。

径向剃齿刀刀槽错位连续螺旋线排列法

介绍径向剃齿刀刀槽错位连续螺旋线排列的方法、计算公式和计算实例。

一种新型连续螺旋折流板管壳式汽车空调回热器

带有气-液回热器的空调制冷系统已经被广泛使用,对相同几何尺寸的传统管壳式汽车空调回热器和新型连续螺旋折流板式回热器进行对比性的数值模拟研究。结果表明:以制冷剂R404A为工质,在相同质量流量下,回热器整体换热量提高32.2%,总传热系数提高41.7%;壳侧为制冷剂液体,壳侧平均传热系数提高3.5倍,同时壳侧压损也提高11倍;管侧为制冷剂气体,管侧平均传热系数和压损几乎不变。换热器整体回热效率从0.21提高到0.29,提高了38.1%。

基于扩张状态观测器的永磁同步电机转速环连续螺旋控制

针对传统矢量控制策略在保持系统动态性能的基础上无法消除系统扰动的问题,为进一步提高系统的控制精度及抗扰能力,提出了一种基于扩张状态观测器(Extended State Observer, ESO)的连续螺旋滑模控制(Continuous Twisting Sliding Mode Control, CTSMC)方法。首先,该方法以双闭环矢量控制结构为基础,在转速环部分采用连续螺旋控制方法,与传统控制方法相比,可以将误差收敛到一定的区域,不仅提高了负载扰动的鲁棒性,还有效减少了系统的抖振。其次,在此控制器的基础上加入扩张状态观测器,估计系统的总扰动,并将此信号用于前馈补偿,以进一步提高系统的动态性能。最后,利用Lyapunov稳定性理论进行了闭环稳定性分析。通过仿真和实验,验证了基于扩张状态观测器的连续螺旋滑模控制方法的正确性及可行性。

基于连续螺旋滑模的无人机分布式编队控制

为了解决复杂环境中无人机分布式编队控制问题,考虑外界干扰影响和状态信息不完全反馈情况,对无人机设计分布式编队控制器。无人机利用自身位置反馈,基于二阶精确微分器设计状态观测器,得到无人机速度和干扰的估计值;结合自身估计信息和邻机位置、速度的估计,基于连续螺旋滑模控制方法设计编队控制器和姿态跟踪控制器;稳定性分析保证了无人机闭环系统稳定性。基于Matlab/Simulink数值仿真和软件在环实时仿真平台,验证了所设计控制算法的有效性,并演示了三维可视化仿真结果。

连续螺旋折流板换热器的性能研究

根据工艺条件,设计研究了连续螺旋折流板换热器的传热与阻力特性,并与传统弓形折流板换热器进行了对比。采用连续螺旋折流板换热器,特别是对于压力损失有严格要求的工况,通过提高壳程的流速,可以使总传热系数提高30%以上,同时可以降低壳程的阻力损失,提高换热器的使用寿命。

基于最大流速比的连续螺旋折流板管壳式换热器热力设计

管壳式换热器在石油、化工、中央空冷系统等工业领域中运用极为普遍,近年来的研究提出一种换热效果更好的新型连续螺旋折流板管壳式换热器。换热器的热力设计环节直接影响换热器的实际使用,然而由于可能涉及商业机密,公开文献中对于该新型换热器的热力设计环节研究较少。在传统弓形折流板设计过程的基础上,通过将连续螺旋折流板管壳式换热器与弓形折流板换热器经验关联式进行对比,提出一种新的基于最大流速比的连续螺旋折流板管壳式换热器热力设计方法;并通过对压缩机油冷器与中央空调系统干式蒸发器两个设计实例的测试验证了该设计方法的可靠性。该设计方法能够简化连续螺旋折流板管壳式换热器的设计流程,并为工业实际设计提供参考。

大螺距连续螺旋折流板换热器制造工艺研究

针对大螺距连续螺旋折流板螺旋升角大、成型困难的问题,分析了连续螺旋板成型的基本原理,提出了螺旋导向+热成型+周向力的成型方案,设计制造了连续螺旋折流板压制成型模具,压制过程中通过模具转动得到了一个完整周期的连续螺旋折流板;分析了大螺距连续螺旋折流板钻孔加工的难点,提出了采用数控加工中心铣削加工的方案。通过合理的刀具选择和装夹设计加工出了连续螺旋折流板,解决了大螺距螺旋面管孔加工问题,为大螺距连续螺旋折流板的成型及加工提供了借鉴。

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。

双壳程连续螺旋折流板换热器的数值模拟

本文提出了一种新型的双壳程连续螺旋折流板换热器。采用数值模拟方法对双壳程、单壳程连续螺折流板换热器,以及弓形折流板换热器壳侧流动与传热持性进行了对比研究。结果表明,同质量流量和对流换热系数近似相等的情况下,双壳程连续螺旋折流板换热器壳程压降比弓形折流板换热器低17.7%～23.5%,同质量流量和壳程压降近似相等的情况下,其对流换热系数比单壳程连续螺旋折流板换热器高7.1%～12.6%。

连续螺旋折流板蒸发器壳侧流动换热数值模拟研究

本文对相同几何尺寸的连续螺旋折流板蒸发器与传统弓形折流板蒸发器进行对比性的数值模拟研究,结果表明:在相同壳侧体积流量和折流板数条件下,连续螺旋折流板蒸发器的传热因子和摩擦因子约是弓形折流板的1/3和1/4;当以换热因子和摩擦因子比值评价蒸发器综合性能时,连续螺旋折流板蒸发器比弓形折流板蒸发器提高57%;当最小流通截面流速比大于2.4,螺旋折流板蒸发器比弓形折流板蒸发器有更好的壳侧换热性能。