Performance analysis of jig for coal cleaning using 3D response surface methodology

Beneficiation of coal of -4.76 mm + 3 mm size fraction was investigated in a laboratory model Denver jig.Process variables were studied to analyze their effect on the performance of jig in terms of yield and ash content of clean coal. Three-factor three-level Box-Behnken design of experiments with response surface methodology(RSM) was employed to understand the performance behavior of jig. From the study, the bed height was found to be the most significant parameter affecting the yield and ash content of clean coal. It was possible to reduce the ash content from 24.32% in feed to an ash content of 16.55% in clean coal at 2 L/min water flow rate and 10 min jigging time. Influence of operating variables of the jig on responses was presented and discussed in 3D surface plots. The developed model was found to be significant within the range of parameters under investigation with correlation of co-efficient values as 0.99(yield) and 0.98(ash).

轴向磁场磁通切换型永磁电机齿槽转矩抑制

轴向磁场磁通切换型永磁(Axial Field Flux-Switching Permanent Magnet Machine,AFFSPM)电机是一种高功率密度、高效率的新型永磁电机,但由于其定、转子的双凸极结构引起的聚磁效应,同传统的永磁电机相比,该结构电机的齿槽转矩较大。为了减小齿槽转矩,进一步提高电机性能,本文对AFFSPM电机的齿槽转矩进行了分析,首先推导了齿槽转矩的解析表达式,然后对转子齿面开辅助槽法进行了研究,采用实验设计(DOE)方法得到了齿槽转矩与辅助槽槽宽、槽深和槽扇形角之间的数学模型,计算出使齿槽转矩最小的辅助槽槽宽、槽深和槽扇形角的最优组合,并通过三维有限元法(FEM)验证了所得结果的正确性。结果表明,转子齿开辅助槽可以有效地削减齿槽转矩,转子齿面开两个辅助槽,优化辅助槽口宽度、槽口深度和槽口形状为3°、1.79mm和1.62°,齿槽转矩最大可以减小约44.3%。

基于响应面法的定子永磁型轴向磁通切换电机齿槽转矩优化设计

针对聚磁反应造成定子永磁型轴向磁通切换电机(SPAFFSPM)的齿槽转矩偏大、噪声大等问题。以减小定子永磁型轴向磁通切换型电机的齿槽转矩,提高电机的输出性能为目标,利用能量摄动法推导出电机的齿槽转矩解析表达式,分析影响齿槽转矩的定转子结构参数。基于响应面法与有限元法构造出定子槽弧宽、转子齿倾斜角及永磁体形状系数与齿槽转矩之间的响应面数学模型,推导出使齿槽转矩最小的定子槽弧宽、转子齿倾斜角及永磁体形状系数最优组合。最后建立优化前后电机三维有限元分析模型,搭建样机的实验平台,验证优化方法的合理性及准确性。结果表明,优化后的电机齿槽转矩减小约82.5%,且电机的输出性能得到明显提高。

非规范堆放剩余污泥的脱水性能改善试验研究

以无锡市某生活垃圾卫生填埋场自然堆积的污泥为研究对象,探讨了Fenton试剂-聚合氯化铝(PAC)复配调理剂对污泥脱水性能改善的潜力。通过响应面法(RSM)和中心复合设计法(CCD)确定了调理剂投加量(以每克绝干污泥中的量计)的最优配比:Fe^(2+)为85mg/g,H_2O_2为70mg/g,PAC为68mg/g。借助Malvern MS3000激光粒度仪、三维荧光光谱(3D-EEM)、扫描电子显微镜(SEM)及傅立叶变换红外光谱(FT-IR)等分析技术揭示Fenton试剂-PAC复配调理剂的污泥脱水机制。结果表明,Fenton试剂-PAC复配调理剂促使污泥中胞外聚合物(EPS)氧化分解,污泥中溶解性胞外聚合物(S-EPS)、松散附着型胞外聚合物(LB-EPS)和紧密附着型胞外聚合物(TB-EPS)含量均大幅降低。按最优配比的调理剂投加时,抽滤后污泥含水率由90.57%降至77.31%。

20CrMnTi倒挡中间齿轮精锻成形工艺模拟与优化

倒挡齿轮作为汽车的传动零件,在齿轮锻造产业中一直占有十分重要的地位。但在20CrMnTi合金钢进行锻造过程中会产生残余应力,影响齿轮的齿面精度与机械性能。同时该材料的锻造成形力也相对较大,影响着模具的使用寿命。为此运用Deform-3D软件对齿轮锻造过程进行了数值模拟,获得了残余应力的分布特征和成形力的大小。以响应面分析不同工艺参数对残余应力和成形力的影响,对工艺参数进行优化,从而降低残余应力和成形力。结果表明,当坯料温度为850℃,变形速率为5 mm/s,摩擦系数为0.05时,可使齿轮获得较小的残余应力和成形力。

基于FLAC^(3D)-RSM的采空区失稳概率分析及验证

针对某矿山开采后存在大量残留采空区容易导致安全生产事故的工程实际,为了准确判定这些采空区的稳定性情况,以该矿山54-6#采空区为例,运用Midas前处理功能生成网格模型导入到FLAC3D进行数值分析,并结合计算响应面法(RSM),对采空区发生失稳破坏的可能性进行综合分析,结果表明该采空区存在失稳风险。然后对该空区进行先后两次精密探测,将两次测量的空区模型进行差异分析,验证了数值分析和失稳概率分析结论的正确性。本文对矿山其他的残留采空区的稳定性的评价找到一种可靠方法,对矿山的安全生产具有一定的指导意义。

分汊河道分汊口水流分离区特征尺寸初步研究

分汊河道在自然界广泛存在,汊道水流结构复杂多变,分汊口处常常存在水流分离区,分离区内易引起污染物滞留、泥沙沉降等,对污染物输移扩散以及泥沙输移造成很大影响,然而目前有关分汊口分离区的研究非常零星,汊道分离区的尺度特征与变化规律尚不清楚。本文着重研究了不同支汊宽度比及不同入流流量对分汊口水流分离区特征尺寸的影响,针对分汊河道复杂的三维水流结构运动特点,建立了基于非结构网格的三维Reynolds应力精细数学模型,模型计算结果与室内试验实测数据吻合良好,成功地复演了分汊河道中不同断面的流速分布特征与环流结构。进而利用该模型进行数值试验,对不同支汊宽度比和不同来流条件下汊道中分离区的尺寸变化规律进行探讨,提出了计算分离区特征尺寸的经验公式,研究成果进一步加深了对分汊河道水流运动规律的认识,为分汊河道中的水污染防治、河道治理等工作打下一定的基础。