原液着色聚酯生产中低聚体制备釜搅拌器流场分析

针对原位聚合原液着色聚酯连续聚合生产过程中制备的低聚体中存在着色剂因“软团聚”造成的分散不均匀问题,利用计算流体力学(CFD)方法,对低聚体制备釜的流场和搅拌器的性能进行分析,通过CFD模拟对比各类搅拌器的排出流量和剪切应力,优化制备釜搅拌器结构。结果表明:相同桨叶数目和搅拌转速下,直叶桨搅拌器的剪切应力高于斜叶桨搅拌器的剪切应力,斜叶桨搅拌器的排出流量高于直叶桨搅拌器的排出流量;提高搅拌转速,直叶桨和斜叶桨搅拌器的排出流量和剪切应力均有提高,且四斜叶搅拌器的排出流量高于同类型六斜叶搅拌器的排出流量;基于CFD数值模拟结果,选择四斜叶开启涡轮式搅拌器作为优化后的搅拌器,原位聚合原液着色聚酯连续聚合生产过程中所制备低聚体中着色剂分散均匀、无明显团聚体存在。

利用GPS形变资料确定地壳形变的应变特征

基于弹性力学理论并结合 GPS测量的特点提出了一种利用 GPS形变观测资料确定地壳水平应变场的方法 ,并介绍了在获取应变参数基础上求定剪应变和面膨胀的基本公式。结合华北地区实际的 GPS形变观测资料确定了华北地区的应变场特征 。

啮合异向双螺杆挤出机仿真研究

采用Solidworks三维建模软件建立了啮合异向双螺杆螺纹元件与啮合同向双螺杆螺纹元件的物理模型。运用Polyflow软件对聚乳酸流体进行三维流体仿真,从聚乳酸流体的剪切速率、黏度、压力和速度等4个方面,对比研究啮合异向双螺杆挤出机螺纹元件与啮合同向双螺杆挤出机螺纹元件对聚乳酸流体的加工效果。研究结果表明,聚乳酸流体在啮合同向双螺杆挤出机螺纹元件中,受到的剪切速率大、轴向运动速度慢而获得了较好的混合效果;聚乳酸流体在啮合异向双螺杆挤出机螺纹元件中,轴向流动速度较快,挤出效果好。

非均匀磁场下磁流变液剪切屈服应力的温度特性

利用自行研制的非均匀复合场（温度、磁场）下磁流变液剪切屈服应力实验装置,测试、研究了非均匀磁场、不同剪切速率下磁流变液剪切屈服应力的温度特性.结果表明,磁流变液在17-150℃温度范围内粘度温度性能稳定,剪切屈服应力-温度特性曲线在17℃和150℃时发生突变：在低于17℃时剪切屈服应力随着温度的上升而下降,17-150℃温度范围内剪切屈服应力近似不变,温度超过150℃时,磁流变液的剪切屈服应力随温度的升高而下降.

三层共挤出吹膜机头流道的流场分析

三层共挤吹塑薄膜可将产品的多种特性在挤出过程中进行复合,并能大幅度地降低成本,因而其应用越来越广泛。以 LDPE/HDPE/LDPE 三层共挤出薄膜为例,确定了三层共挤吹膜机头的流道结构,使用 ICEM CFD 对机头流道划分全六面体网格,采用 POLYFLOW 对机头流道内等温流动过程进行求解并分析了压力场、速度场和剪切速率场。机头流道流场的研究结果表明,层分配流道压力降较高,共挤出流道压力降较低;层分配流道存在滞留区,熔体汇入共挤出流道后,相邻层熔体的速度分布向该层速度分布方式不断变化;层分配流道中,沿螺旋槽轴线方向,剪切速率逐渐降低,随着层数的增加,共挤出流道壁面上的剪切速率减小。

圆筒剪切模型中磁流变液的流变特性研究

为了研究磁流变液在圆筒剪切模型中的流变特性,建立了以圆筒剪切模型为基础的实验装置。首先,通过理论分析得到了磁流变液在圆筒剪切模型中的层间传力模型,切应力和剪切速率测量方法。其次,通过ANSYS对圆筒剪切模型中磁流变液的磁场强度进行了仿真模拟,并以实验测量验证,得到了磁场强度分布。最后以理论分析为基础,通过实验测量得到了切应力与剪切速率和磁场强度之间的关系,并得到了拟合公式。实验表明,磁流变液流切应力与磁场强度的比值为0.162k Pa/m T,与剪切度率的比值为0.00026k Pa·s,磁场强度的增强能够较大地提升磁流变液的工作能力。

磁流变液的制备及其剪切屈服应力研究

为研究磁流变液成链过程及剪切应力影响因素,以羰基铁粉为铁磁性颗粒、二甲基硅油为基载液制备磁流变液,并对其成链过程进行显微观察,采用流变仪对制备磁流变液进行剪切应力测试。结果表明:磁流变液的剪切应力随着剪切速率、体积比、磁场强度的增大而增大,且当剪切速率增大200倍时,剪切应力仅增加12.6%;剪切应力与体积比趋于线性关系;当磁场强度增加到一定值时,剪切屈服应力将趋于稳定。

渤海湾区域应变应力场演化特征

根据渤海湾区域1999～2013年多期GPS站点速率资料,以营潍断裂带为界分为东西两个地块计算运动参数,求解主应变率和断裂带的应变率。基于应变率计算结果研究了区域应变-应力场。结果表明,1999～2011年渤海湾区域地壳整体受北东东-南西西向压应力和北北西-南南东向张应力作用,2011～2013年区域地壳压应力主方向为近南北向,张应力主方向呈近东西向,致使这一变化的主要原因是2011年日本3.11大地震。渤海湾区域不同地段的应力也存在差异,局部性变化明显。营潍断裂带不同时段的正应变率和剪应变率亦不同,1999～2011年为右旋剪应变-剪应力作用,2011～2013年为左旋剪应变-剪应力作用。

南水北调穿黄工程黄土原位直剪试验研究

利用应变控制式直剪仪对南水北调穿黄工程南岸黄土进行了现场原位直剪试验。通过对现场试样的直剪试验,研究在不同垂直压力下土样的抗剪强度,根据一组试样的抗剪强度与垂直压力关系确定强度包线,从而求出抗剪强度参数c,φ。同时对每个试块的剪切面进行现场密度、含水率试验,进而分析得到了该地区黄土在不同密度、含水率下的力学指标。该试验为穿黄工程以及该地区的相关工程的设计和施工提供了较为真实可靠的抗剪强度指标。

叶片塑化输运单元加工聚合物塑化性能研究

阐述了聚合物叶片注塑成型机中叶片塑化输运单元的工作原理并进行三维建模,应用流体动力学软件分析了该单元的塑化机理和拉伸流动特性。结果表明,该单元在锥形流道腔室内形成较大区域的拉伸流场,同时也有剪切流场和涡流的存在;该单元入口处呈现较大负压力,出口处呈现较大正压力,具有良好的正位移输运能力;叶片单元剪切流场区域所占流体区域的比例较小,与螺杆元件一样存在较强的剪切流场;叶片单元具有较强的拉伸作用,而螺杆元件在产生拉伸流场方面远低于叶片单元。因此,叶片塑化输运单元可以提高聚合物的塑化与分散混合性能,经过叶片注塑成型机加工的制品性能要优于螺杆元件加工的制品。

离子对缔合聚合物溶液黏度剪切保留率影响研究

针对渤海SZ36-1油田高温、高盐、大井距对注聚用聚合物剪切稳定性的要求,进行了SZ36-1油藏条件下,Na+、K+、Ca2+、Mg2+等离子对缔合聚合物AP-P4溶液黏度剪切保留率的影响研究。研究发现,影响缔合聚合物溶液黏度剪切保留率的关键因素是溶液中的Ca2+、Mg2+;在Na+、K+浓度小于10 000 mg/L时,其存在有益于提高溶液黏度的剪切保留率;Ca2+、Mg2+浓度超过400 mg/L时,溶液黏度的剪切保留率开始明显降低;在Ca2+、Mg2+浓度低于100 mg/L时,其存在有助于提高溶液黏度剪切保留率。在模拟渤海SZ36-1油田注聚水源井A15井的水质条件下,证实了Ca2+、Mg2+是影响缔合聚合物AP-P4黏度剪切稳定性的关键因素。

北京地区近十年应变场变化特征

北京地区1995～2005年不同时段的应变率揭示出:1995～1996年和1996～1999年的最大剪应变率较大,与1996～1999年阴山燕山南缘构造带、张家口渤海构造带的地震相对活跃的时段基本一致;1999～2001年和2001～2004年为应变率相对较小的时段,而这两个构造带的地震也相对平静;北京地区各时段的最大剪应变率等值线的最大值都在10-7/a以上,表明该区为构造蠕变较强烈的地段。

高频对原油流变性影响的实验研究

通过对原油进行高频处理来降低原油的粘度,并研究高频处理后原油流变性的变化,以及流变性的影响进行初步测定。通过改变处理时间和处理的电流,进行过程比较,通过试验初步说明高频电磁场对原油流变性的影响。

电磁搅拌铝合金熔体速度场计算及分析

为优化电磁搅拌工艺,用ANSYS软件对圆柱形铝合金熔体速度场进行了数值模拟。结果表明:在小于0.86倍熔体半径的范围内,熔体切向运动为强迫涡。涡核旋转角速度约为电磁场同步转速的1/26。涡核与坩埚壁间的熔体径向流层间具有较大的剪切速率,这对增强颗粒的润湿复合以及半固态组织的获得有利;而在涡核内,剪切速率接近于0,因此没有这种作用。采用环状熔体是解决该问题的办法之一。熔体纵切面内剪切速率的计算结果表明,剪切速率随半径增大而增大,而在高度方向上,则呈现中间大、上下两端小的特点。运动轨迹的计算说明,总体上,熔体质点呈螺旋式上升,但底部熔体流速低,且其运动范围基本上限于底部,易导致增强颗粒沉淀于底部,不利于其均匀分布。

阳离子对渤海某油田聚合物溶液剪切后粘度保留率的影响研究

根据某油田2种不同水质(水源水、污水)对聚合物溶液剪切后粘度保留率的实验结果,分析该油田水源水和污水的主要离子组成差别,研究了阳离子对聚合物溶液剪切后粘度保留率的影响。结果表明,Mg2+对聚合物溶液剪切后粘度保留率影响最大,配制聚合物溶液水质中的Mg2+浓度150 mg/L时,粘度保留率只有45.4%;配制聚合物溶液水质中Ca2+浓度150 mg/L时,聚合物溶液剪切后粘度保留率为60.1%。一价阳离子Na+与二价阳离子Mg2+和Ca2+相比,不是影响聚合物溶液粘度保留率的关键因素,在浓度3 000 mg/L时,聚合物溶液剪切后粘度保留率为69.1%。在理论上对水质中离子种类对聚合物溶液剪切后粘度保留率的影响进行了分析。

中国大陆应变应力场研究

根据1999～2009年网络工程GPS观测资料计算得到的应变率参数,研究了中国大陆地壳的应变应力场及其地壳现今的水平活动特征。结果表明,中国大陆地壳西部青藏亚板块的压应力主方向围绕藏南和阿萨姆构造结向北、东、南依次辐射撒开。新疆亚板块自西向东由近SN向变为NE向。中国大陆东部地壳的压应力主方向自北向南由NEE变为近EW向,再变为SEE向。中国大陆主压应力作用强度西部显著大于东部。中国大陆地壳西部强于东部,南部强于北部,现今西部地壳以挤压、走滑为主,东部地壳既有挤压、走滑,也有拉张。

螺带-螺杆式搅拌器三维流场数值模拟

应用计算流体力学数值模拟方法,研究了螺带-螺杆组合式搅拌器对高黏度非牛顿流体的搅拌流场特性。结合实例,考察了宏观流场、速度场、剪切速率和表观黏度的分布,分析了流变指数对搅拌特性的影响,并计算了不同工况下的搅拌功率。结果表明:螺带-螺杆组合搅拌器针对高黏度流体,具有良好的全局搅拌特性,在本文的模拟条件下,组合桨的Metzner常数ks约为13.8,而流变指数变化对ks的影响不大,为螺带-螺杆搅拌桨在高黏度非牛顿流体搅拌中的应用提供有益指导和参考。

基于GPS观测的天津地区形变应变场与构造活动

2006~2015年天津地区GPS连续观测站形变和应变计算结果显示,天津地区形变场和应变率场变化复杂,存在南北分带和东西分带特征。天津地区形变场和应变场主要受控于唐山-磁县地震构造带和张家口-渤海地震构造带等多组活动断裂的切割作用。

聚合物振动挤出过程中熔体应力与应变关系的研究

在恒速型毛细管动态流变实验装置上对LDPE熔体进行动态挤出实验 ,在线测量了毛细管瞬时入口压力、柱塞杆振动位移、振动位移与毛细管入口压力波形的相位差 ;然后对上述动态流变数据进行时域分析和频域分析 ,分别得到振动力场下LDPE熔体的入口压力脉动量与体积流量脉动量之间的关系曲线、LDPE熔体在毛细管壁处剪切应力与剪切速率之间的关系曲线。

深锥型浓密机内部流场特性模拟

应用雷诺应力湍流模型,在网格质量无关性验证基础上对有效容积为4 L的实验室深锥型浓密机内部单相流场特性进行了数值模拟研究,考察了给料流率对速度、剪切强度、湍流强度等特性分布的影响.研究结果表明:浓密机内部速度场基本沿主轴呈对称式分布,并在轴向和径向方向上分别形成上、下分界循环流和交错流;给料流率每增加1.8 L/min,轴向速度大约增加0.02 m·s-1;给料井内部流体剪切强度高于其他外部区域,剪切强度与给料流率呈正相关性;给料井内部湍流强度峰值区域位于挡板内环边缘和给料井筒体变径处;1.8 L/min的给料流率有助于提高湍动能的耗散;给料流率对配置导流锥的给料井回流率影响较小.