Savonius型桨叶水动力特性研究

Savonius桨叶是一种典型的垂直轴阻力型桨叶,在风力发电中广泛应用。这种桨叶具有在多风向作用下单向转动的特性。利用该特性,将其应用于捕获水质点运动方向发生周期性或非周期性改变的波浪能的相关研究。采用Fluent数值仿真软件并基于UDF二次开发技术建立桨叶三维数值模型,分析叶片重叠率、相对入水深度和开口率等参数对桨叶动转矩和功率等水动力特性的影响,搭建实验平台,开展物理模型对照试验。研究结果表明:叶片重叠率有助于减小S型桨叶负转矩;当桨叶在水面上高度与波幅相等时,其功率系数达到最大;在叶片上增加弹片阀开口,可以增大桨叶动转矩系数,当开口面积达到一半时,动转矩系数比未开口桨叶提高28.3%。

改进型三斜叶-Rushton组合桨槽内流场特性的粒子图像测速技术

通过粒子图像测速技术(PIV)对装配三斜叶-Rushton组合桨搅拌槽内流场进行了实验研究,在甘油-水溶液中研究了该组合桨在不同转速N、离底距C_(1)以及桨叶间距C_(2)时的槽内流场变化情况。研究结果表明:当转速N=100 r·min^(-1)时,上桨叶区的混合效果有所改善,桨叶间速度分布相对均匀;当离底距C_(1)=0.3H时,上桨叶区低速区域最小,搅拌槽内的混合效果达到最佳;当桨间距C_(2)=0.25H时,上桨叶区的低速区得到改善,混合效果有所提升,两桨叶间速度分布趋于平稳有利于混合和传质。

基于Savonius桨叶的浮式防波堤捕能消波性研究

针对海浪运动产生的巨大波浪能,设计一种Savonius桨叶与双浮筒式防波堤组合的波浪能转换模型。为了研究该新型防波堤的捕能性能和消波性能,对模型结构参数优化设计,基于试验数据进行插值拟合获得模型的最佳入水深度,再对模型在不同入射波波高和不同波浪周期条件下进行组合测试,对测得的捕获功率、透射系数等数据进行分析。基于黏性流体理论,利用STAR-CCM+软件进行数值模拟,并与物理试验结果进行对比验证。结果表明,该模型的捕能性能处于最佳区间时,消波性能最佳,说明该模型成功地进行了波浪能的捕获和转化,模拟值与试验值的差异较小,变化趋势基本一致。

悬停气弹稳定的盒型梁桨叶动力学多目标优化

基于有限元法建立了盒型梁桨叶的挥舞/摆振气弹稳定性分析模型,提出了多目标、多约束条件下的灵敏度分析方法,采用Satisficing Trade-off Analysis算法,实现了盒型梁桨叶气弹稳定性条件下多约束、多目标优化。最后完成了模型旋翼桨叶的优化与对比验证。结果表明:在气弹稳定条件下,在自转惯量、振动固有频率等多约束条件下,实现桨叶质量减少11.3%,应力减少3.7%的多目标优化,优化性能良好。

改进型三斜叶-Rushton组合桨槽内流场特性研究

为将改进型三斜叶-Rushton组合桨高效应用于实际工程,通过计算流体动力学(CFD)对装配改进型三斜叶-Rushton组合桨搅拌槽内的流场进行了模拟研究,与三斜叶-Rushton组合桨进行了对比;并通过粒子图像测速(PIV)技术研究该组合桨槽内搅拌转速n、桨叶间距C2及离底距离C1的变化对流场产生的影响。结果表明当转速为100 r×min^(-1)时能有效改善槽底和上桨叶区域的混合效果,槽内速度分布相对均匀,实验结果和模拟结果吻合效果较好;模拟结果表明改进型三斜叶桨的泵吸效果较三斜叶桨更强,能有效缩小搅拌槽底部和内壁附近的低速区域,槽内混合效果更好;实验结果表明当桨叶间距为0.25h时,槽内速度分布更合理;当离底距离为0.3h时,上桨叶区的较低速区域进一步缩小。

波浪作用下基于不同负载的一种Savonius型水轮机捕能性能研究

通过水轮机捕能是当前常用的海洋能利用方式之一。桨叶作为水轮机关键部件,其性能一直是研究的重点。针对目前波浪条件下带负载运转的Savonius型水轮机相关捕能性能研究较少的情况,采用数值仿真方法,结合对应工况条件的物理试验,研究了一种Savonius型水轮机在不同波浪环境下带负载运转的捕能性能。采用Star CCM+仿真软件,建立数值波浪水池,设置环境参数,划分网格调整变量进行水轮机运转的水动力模型数值研究。在造波试验水池中利用推板改变波浪周期与波高,进行水轮机运转的物理试验。采集在不同负载下水轮机桨叶的转速和扭矩数据,计算并分析功率等参数,总结变化趋势,评价捕能效果。研究发现水轮机在1.6 s的波浪周期条件下,桨叶承受1.5 N·m负载时达到最佳捕能效果,其功率为23 W。为实际海域中水轮机桨叶的结构设计研究和相关工程应用提供参考。

S型桨叶捕能消波浮式防波堤仿真及试验研究

为了促进开放海域海养殖装备智能化、无人值守化发展,解决离岸养殖装备自主供能以及安全防护问题,针对所提出的Savonius型(S型)桨叶捕能消波式浮式防波堤,建立二维波浪数值水池,搭建物理水槽试验系统和海试系统,通过仿真和试验研究系统在不同结构参数下的水动力学特性,分析探究相对间距、相对入水深度、波陡对系统捕能消波性能的影响.研究结果表明:该防波堤系统能同时进行捕能和消波,其捕能性能随着波陡的增加而增加,在周期1.6 s时捕能效果最好;消波性能随相对间距的增加而变好,透射系数为0.2~0.8,消波效果显著.系统捕能与消波性能存在相互影响,多数情况下两者不能同时达到最佳.海试运行测试验证了该型防波堤的捕能消波效果.

T型斜叶桨作用下油辣椒多相流数值分析

利用Fluent仿真软件,以辣椒颗粒、肉丁和豆油构成的多相混合流体为研究对象,结合Eulerian多相流模型,研究了T型斜叶桨和开启式斜叶桨作用下的速度场、密度场、各相体积分数分布及功率消耗状况。结果表明:当转速为6 rad/s时,在T型斜叶桨作用下,虽然功耗有所增加,但混合物的整体流动速度提高,絮流强度增加,料槽底部高密度区域得到改善;各单相体积分数分布与初始设定值较为接近,可实现油辣椒的均匀化混合。计算结果为油辣椒搅拌机理研究提供一定理论参考。

固体粉料在生产型卧式双轴桨叶混合机上的混合效果研究

采用一台生产型易清洗双轴桨叶式混合机与V型混合机进行混合对比试验,示踪物添加比例为0.1‰,试验结果显示,同样比例的物料,卧式双轴桨叶混合机在混合180s时变异系数可达3%以下,V型混合机在20~25min时变异系数可达4%以下。但设备设计上应考虑适应不同的物料。

YL-2型桨叶式凉碱机的开发和应用

介绍了YL - 2型桨叶式凉碱机的结构原理与特性 ,设计参数及运行情况 ,从而初步得出换热面积比YL - 1增加 1倍 ,生产能力增加了 3倍的结论。并对存在的问题提出了解决思路。

基于计算流体动力学的改进型三斜叶-Rushton组合桨搅拌釜内流场研究

聚合反应过程中的搅拌操作直接影响聚合产物的质量。采用计算流体动力学技术对改进型三斜叶-Rushton组合桨搅拌釜内流场进行数值模拟,研究了不同转速下该组合桨搅拌釜内的流体速度分布和湍动能分布,并将其与三斜叶-Rushton组合桨进行对比研究。研究结果表明,与三斜叶-Rushton组合桨相比,改进型三斜叶-Rushton组合桨搅拌釜轴向高度z/H=0.205横截面的速度分布更有利于釜内流体的混合,转速100 r/min时搅拌釜内流体速度分布更合理;改进型三斜叶-Rushton组合桨桨叶间区域湍动能分布的连续性更好,轴向高度z/H=0.205横截面搅拌轴和搅拌釜内壁处的湍动能比三斜叶-Rushton组合桨的更高。研究结果可为改进型三斜叶-Rushton组合桨在聚合反应工业的应用提供参考。

船用螺旋桨桨叶建模分析研究

螺旋桨的桨叶是一种典型的自由曲面,形状复杂。随着计算机辅助制造技术的不断发展,使用软件对船用螺旋桨桨叶进行数字化建模。推导型值点的不同数学转换公式,通过编程软件把型值点转换为对应的三维空间点,最后在Unigraphics环境下完成螺旋桨桨叶的三维建模,并对建模后的螺旋桨桨叶质量进行检查,得到符合要求的桨叶数字模型。

双轴搅拌桨叶LY框的开发及其在非牛顿流体中的搅拌功率和混合效率研究

本文针对生产中已采用的双轴搅拌设备和45°三叶框式桨叶,提出了LY 框式搅拌浆叶发明和设计的技术思想,并在全流域内测定了该浆叶单轴及组合情况下的 Np-Re 曲线和混合特性曲线,从而为该桨叶的设计、放大、应用和优化提供了依据。本文用 Novak 法求得了以上浆叶的 Metzner 常数:研究结果表明:1.本作者发明和设计的 LY 框式桨叶在搅拌高粘度非牛顿流体时,具有比45°三叶框式浆叶更高的剪切速率和混合效率。2.采用双轴搅拌系统比采用单轴搅拌系统混合效果更好、更节能。3.如果用作者发明的 LY 框式浆叶来代替45°三叶框式桨叶,在过渡流域,可比原先节能1倍以上;用于双轴搅拌系统中,也可以比原先节能约20～25%。

GS桨叶式干燥机试验研究

介绍GS(GT)型空心桨叶式干燥机的结构特点、工作原理和性能,通过在硅微粉上的试验,得出该机型具有热效率高,是普通干燥设备的二倍以上,可达80～90%;适合操作方法多样;有相互自清洁功能。转速低(10～40r/min)节能显著,较同类产品节省蒸汽40%,节电30%。

舵叶和桨叶吊装吊码优化

本文论述了舵叶和桨叶吊码优化的背景,方向和效果。

挂治电厂转轮桨叶密封优化改造

为了避免转轮进水引起内部透平油变质,重新设计桨叶密封结构形式,充分利用"V"型密封的结构特性,摒弃了结构复杂繁琐、易发卡的圆柱弹簧顶起机构,将原有单向多层"V"型密封结构优化为双向多层"V"型密封结构,并将各处密封部件材质变更为特殊耐磨、耐油、耐水解超高硬度的进口聚氨脂PU。

新型捕能消波浮式防波堤数值模拟与试验研究

采用数值模拟和物理试验研究方法,研究了新型捕能消波浮式防波堤savonius型桨叶两种布置形式的捕能及消波性能。利用STAR-CCM+数值仿真软件,通过调用重叠网格、时间二阶离散、增加数值迭代的方法,建立了浮式防波堤三维水动力模型并进行数值模拟。研制了该防波堤物理试验系统,测试浮式防波堤捕能消波性能,综合分析数值模拟与物理试验的结果。结果表明,该新型浮式防波堤在桨叶转动频率与波浪频率相近时捕能功率最大,桨叶并列布置方式的消波性能比桨叶垂直布置方式更为优越。

面向真空注型技术的双组分材料混合脱泡方法

针对真空注型工艺(Vacuum casting,VC)过程中存在的双组分材料混合不均匀、脱泡不充分而影响最终产品质量的问题。依据混沌混合理论,提出一种几何非对称大叶片式搅拌桨,通过周期性改变搅拌转速的方法来强化混合效果,并利用计算流体力学技术对搅拌槽流场特性进行研究,分析槽内流场结构、压力分布、匀速及变速搅拌下槽内速度分布情况。同时,采用机器视觉和图像处理技术对搅拌过程材料气泡特征进行在线检测,并将检测结果作为控制系统的反馈信号,以实现气泡的自动消除。试验结果表明,所提出的方法不仅能够实现对高黏度双组分材料的均匀混合以及气泡的自动消除,而且还能够进一步缩短处理时间,为有效解决真空注型工艺中高黏度双组分材料难于混合脱泡的问题提供一种可行的方法。

新型浮式防波堤水动力性能数值研究

针对设计的新型双浮筒+Savinious型(S型)桨叶浮式防波堤的结构形式,基于势波理论和结构耦合水动力分析理论,利用面元积分和Newmark-β时间步进格式进行计算,研究其在线性规则波作用下的消波性能、运动响应和系泊张力响应,验证该结构的合理性。数值计算结果表明,阻尼修正后的防波堤纵摇运动响应合理,在波高H=1.5 m、波浪周期T=3 s下其消浪性能较为理想,透射系数达到0.65,同时系泊线张力呈周期响应并满足最大破断力的条件。此外,还研究了浮筒相对间距S 1/L,浮筒—桨叶相对间距S 2/L以及Savinious型桨叶高径比d/h三个无量纲关键几何参数对防波堤透射系数C t和系泊线时域张力响应的影响。计算结果表明,浮筒间距S 1越接近波长,防波堤消波性能越好,但迎浪侧张力响应幅值越大;随着浮筒—桨叶相对间距S 2/L由0趋近于1,其透射系数随之减小,但迎浪侧张力响应幅值基本保持不变;减小桨叶的高径比d/h可以提高防波堤消波性能的稳定性,但张力响应幅值随之增大。

50M^3搅拌罐的搅拌器改型

通过浸出工序使用的折叶型桨叶搅拌器和试验使用的螺旋面型桨叶配挡板的搅拌器的计算分析对比,得出螺旋面型桨叶配挡板的搅拌器不仅浸出作业效果良好,而且消耗功率更少。