煤矿用离心通风机导叶叶型结构的优化设计研究

对煤矿中使用的离心通风机结构及相关参数进行介绍,阐述了前导器内导叶结构参数对设备性能的重要性。基于CFD有限元软件构建离心通风机的模型,模型中选用SSTκ-ω湍流模型,将数值模拟结果与试验结果进行对比,验证了有限元模型的正确性。对平板形、弧形和对称翼形3种导叶结构进行对比研究,发现对称翼形结构下的通风机效率最佳。在原有翼形结构的基础上,设计了4种翼形导叶结构,主要是改变了叶根和叶尾的形状、叶根与叶尾之间的扭转角。数值模拟结果表明,翼形3导叶结构的全压、效率、压力损失、湍动能等均处于最佳状态。所以将翼形3导叶结构确定为最优的结构,能够显著提升离心通风机的综合性能。

带翼排桩式防波堤水动力特性研究

带翼排桩式防波堤能够有效沟通港池内外水体、维护水域环境,是一种环境友好型防波堤结构,在海岸工程领域有广阔的应用前景。采用模型试验与数值模拟方法,开展带翼排桩式防波堤的水动力特性研究。通过实验室水槽模型试验,分析翼板宽度Bw与翼板入水深度Hw对防波堤透反射系数及耗散系数的影响,同时基于大涡模拟(LES)建立数值波浪水槽,讨论规则波与防波堤相互作用过程中的桩周涡流、射流场演化过程。结果表明,不同的翼板宽度、入水深度设置会对防波堤透反射系数产生影响,且不同波长的规则波受翼板影响会呈现出不同的耗散结果;带翼排桩能够有效扰乱规则波的流场,形成不同形态的涡流,耗散波浪能量;当翼板入水深度较大时,翼下射流沿桩底水平发展,且强度大、控制距离远,该射流或成为桩底附近泥沙运动的重要动力。

煤矿用离心通风机导叶叶型的优化研究

离心通风机是煤矿中重要的安全机械设备,以煤矿离心通风机为研究对象,利用UG和CFD商业软件建立通风机的有限元模型。设计了平板型、弧型、翼型3种导叶结构,经有限元分析发现翼型结构具有更好的性能。为了进一步确定翼型结构参数,设计了4种不同的翼型结构,再次进行对比分析发现第3种翼型结构对应的风机全压和风机效率均比其他结构要高很多。在设计流量和大流量工况下,翼型3导叶结构比平板型导叶的风机效率分别高1.3%和5.1%。因此可以将通风机导叶确定为翼型3结构形式。

两翼对角式通风系统费用现值法优化

为分析矿井通风系统在运营周期内的经济性,建立通风系统技术经济指标体系,分析单条回风井在固定风量下的技术经济特征和两翼对角式通风系统在不同风量分配方案下的技术经济特征.结果表明:通风系统阻力、风机功率、回风井风速、风机购置费和年运营电费随回风井断面面积增加而线性减小,基建费、年检修费随回风井断面面积增加而线性增加;回风井前期投入随回风井断面面积增加而增加,后期运营成本随回风井断面面积增加而减小;回风井费用现值随回风井巷道断面面积增加依次存在递减区间和递增区间,存在最小值;回风井应以经济断面和经济风速作为回风井建设方案;根据通风系统中回风井风量分配方案不同时费用现值不同,将风量合理分配到两翼回风井再确定回风井经济断面等参数,有利于提高通风系统经济性.

几种翼型涡流发生器强化换热及流阻性能的实验研究

在Re=4000～38000的紊流范围内,对矩形风道内分别布置有单排一对直角三角翼、矩形翼和梯形翼(斜边倾角φ=20°和12°两种)等涡流发生器的强化换热和压降特性进行了对比实验.实验在稳态的气 水逆流换热方式下进行.实验结果表明,在固定各涡流发生器的宽度b=70mm、高宽比h/b=1/2及迎流攻角β=60°的共性条件下,矩形翼强化换热的效果最好,φ=20°梯形翼次之,直角三角翼和φ=12°梯形翼再次;矩形翼压力损失最大,直角三角翼和φ=20°梯形翼流阻较小.

翼型裂纹扩展特性的试验和数值分析

采用模型试验研究了受压条件下张开型翼型裂纹的断裂规律,得出了翼型裂纹的扩展路径及翼型裂纹的扩展载荷特性。通过PYTHON语言对有限元软件ABAQUS进行了二次开发,实现了裂纹扩展中网格自动重新划分功能,对裂纹的扩展过程进行了数值模拟,得出了裂纹扩展路径及其复合应力强度因子的大小。计算结果与试验结果吻合良好。结果表明:(1)压缩作用下张开型裂纹,其翼型裂纹路径具有明显渐近特征,其扩展路径的渐近线为过初始裂纹中心点、且平行于最大主应力方向的一条直线;(2)曲线翼型裂纹的复合应力强度因子大体上随翼型裂纹的长度的增加逐渐变小;对有限尺寸的裂纹体,当翼型裂纹长度较大时,其大小受边界效应影响明显。以上结论为研究岩土工程中存在的翼型裂纹扩展和失稳规律提供参考。

饱和混凝土静动力抗压强度变化的细观力学机理

已有的试验研究表明,不同加载速率下,饱和混凝土中的自由水对其力学性能有着不同的影响,与干燥混凝土相比,准静态荷载作用下饱和混凝土的抗压强度有所降低,动力荷载作用下饱和混凝土的抗压强度增高的较多。本文在翼型裂纹的基础上,考虑裂纹之间的相互作用、裂纹扩展速度对应力强度因子及孔隙水压力对裂纹扩展的影响,利用弹性断裂力学理论探讨了饱和混凝土的静、动力抗压强度变化机理并建立了理论模型。分析认为,慢速加载时,裂纹中的自由水可以达到缝尖,自由水的楔入作用加速了裂纹的扩展,降低了混凝土的强度;快速加载时,裂纹中的自由水较难达到缝尖,受负的孔隙水压力和自由水黏度及Stefan效应影响,饱和混凝土的动力抗压强度升高。模型计算与试验结果较为一致,表明本文理论模型可以较好地反映饱和混凝土静、动力抗压强度的变化机理。

翼型涡发生器的布置对换热及污垢特性的影响

为了探究换热面上不同布置形式的翼型涡发生器对换热、流动阻力和污垢特性的影响,本文以矩形翼涡发生器为研究对象,在相同工况下对4种布置形式进行了实验研究。结果表明:在换热面上安装翼型涡发生器不仅能够强化换热同时还能抑制颗粒垢的生成;后排列布置不仅在强化换热和减少流动阻力上都优于前排列布置,而且在污垢条件下其也具有良好的抑垢性;结垢前后进出口压差的变化大小在一定程度上也反映了结垢量的大小。

仿生扑翼飞行机器人翅型的研制与实验研究

模仿昆虫和小鸟飞行的扑翼飞行机器人将举升、悬停和推进功能集于一个扑翼系统,与固定翼和旋翼完全不同,因此研究只能从生物仿生开始。生物飞行的极端复杂性使得进行完整和精确的扑翼飞行分析非常复杂,因此本文在仿生学进展基础上,通过一些合适的假设和简化,建立了仿生翅运动学和空气动力学模型,并以此为基础研制了多种翅型。研制了气动力测量实验平台,对各种翅型进行了实验研究。实验结果表明,研制的翅型都能产生一定的升力,其中柔性翅具有较好的运动性能和气动性能,并且拍动频率和拍动幅度对升力有较大影响。

双铜管铜铝复合柱翼型散热器的结构优化

给出了双铜管铜铝复合柱翼型散热器散热量及金属热强度计算公式,试验验证了理论计算的可靠性。通过对不同管径、不同外形尺寸散热器的理论计算,以金属热强度为优化指标,得到了该散热器最优的结构尺寸。

螺旋粉虱成虫的翅斑型分化及其适应意义

【目的】为弄清螺旋粉虱Aleurodicus dispersus有翅斑型和无翅斑型两种翅斑型在生物学方面的异同,明确影响螺旋粉虱翅斑型分化的因子及其适应意义。【方法】在26℃条件下,观察了两种翅斑型个体及其后代的发育及繁殖能力,比较了不同亲本翅斑型对其F1代翅斑型分化的影响。以有翅斑型成虫为F0代,观察了不同寄主、不同季节对翅斑型分化的影响。【结果】发现两种翅斑型的螺旋粉虱亲代及其F1代从卵至成虫的发育历期差异不显著;亲本为有翅斑型成虫时,其F1代成虫寿命、产卵能力及种群趋势指数均极显著高于亲本为无翅斑型个体的F1代;亲本为无翅斑型个体的F1代中无翅斑型个体比例显著高于亲本为有翅斑型个体;不同寄主植物对螺旋粉虱成虫翅斑型分化影响显著,木薯上无翅斑型成虫占所有成虫数的比例最低,仅3.82%,香蕉上无翅斑型个体比例最高,为25.73%;不同月份中螺旋粉虱成虫翅斑型分化有极显著的差异,7-8月高温时无翅斑型个体在实验种群中所占的比例最高,9月至次年3月随气温下降,无翅斑型个体所占比例总体呈逐渐下降趋势,说明温度是影响螺旋粉虱翅斑型分化的重要因素。【结论】螺旋粉虱翅斑型分化既由遗传因素控制又受到外界环境条件的影响。螺旋粉虱有翅斑型个体和无翅斑型个体并存,提高了种群对环境的适应能力。

铜(钢)铝复合柱翼型散热器设计方法

介绍了铜铝(钢铝)复合柱翼型散热器的构造及特点,对该型散热器的设计方法及 相关技术问题进行了探讨,为这一产品的开发提供了一些技术参考。

绒毛白蜡二态型果实的扩散特征

多态型果实或种子的出现对植物种群的扩散具有重要的意义。绒毛白蜡(Fraxinus velutina)的果实具有二态型特征,主要表现在果翅数量上不同,分别定义为二翅型和三翅型果实,为了比较两类果实在风传扩散时的差异,研究了两类果实的形态、果翅结构和扩散距离及扩散时长。在大型封闭地下室内,以电扇在不同速度档位产生的气流作为风源,分别从2、1.5、1m处手动释放果实,对风速为0、4.6、6.5、7.3m/s时的果实扩散距离及扩散时长进行了比较;并在此基础上对果实的形态特征与扩散特征进行了线性相关分析。结果表明:在同一高度及相同风速下,三翅型果实的水平扩散距离都极显著的大于二翅型,但其相应的扩散时长都小于二翅型。在相同情况下,三翅型的果实沉降速度显著高于二翅型。两类果实随着释放高度的增加,其扩散距离和扩散时长都相应的增加;随着风速的升高,其扩散距离及扩散时长都相应的增加。三翅型果实质量显著高于二翅型,相反,三翅型果翅长与宽都显著小于二翅型。两种翅型的果翅细胞结构都一样,细胞内部都呈现气囊状,果翅表面沿纵轴方向有流线型的纵棱。通过直线相关分析发现,翅型是对扩散距离和扩散时长影响最显著的形态特征;与果实释放高度相比,风速是影响绒毛白蜡果实扩散距离与扩散时长最显著的环境因素。绒毛白蜡三翅型果实比二翅型果实传播的远,关键在于其具有三翅,三翅对阵风瞬间响应,使得沉降速度较二翅型高,可以在瞬时风的作用下,快速传播到较远的距离。三翅型与二翅型在扩散方式上的结合增强了绒毛白蜡的生存与定殖机会。

双管散热器试验性研究

以金属热强度为指标,通过对双管钢铝压铸散热器和单管钢铝压铸散热器以及双管铜铝复合柱翼型散热器和单管铜铝复合柱翼型散热器的热工性能进行比较,得出双管散热器在热工性能上及经济性上的优越性。

翼型涡流发生器对析晶污垢抑制特性的模拟研究

为研究翼型涡流发生器的结构对析晶污垢沉积的影响,利用数值模拟的方法研究在改变其间距、攻角和翼型的情况下,污垢沉积的变化情况。通过引入抑垢率的计算,来表征涡流发生器的抑垢特性。根据实验得出的光片单位面积污垢沉积量与模拟光片得出结果对比,说明验证模拟方法的可行性。通过模拟研究发现在两种攻角下,间距与抑垢率之间的变化关系相同。当间距为10至60mm时,抑垢率随间距的增加而减小。当间距为60至80mm时,则是反向变化。在相同攻角下,流动方向投影面积与抑垢率之间呈现同相变化。投影面积的影响效果与间距相关。

新型自动调角冷却风机内流动机理及仿真

为解决目前冷却风机工作时过热、过冷以及能耗较大的问题,设计了一种自动调角冷却风机.建立了新型冷却风机在最佳安装角时的三维模型,模拟仿真了风机内部流场,得到了风机叶轮静压力分布云图和风机运转流场内空气流线图,获得了风机流场内各项空气动力学参数.仿真结果表明:叶片压力面和吸力面上压力梯度分布均匀,叶轮对空气做功状况良好,径向速度对风机叶轮运动没有任何负面影响;通过改进风机翼型可减小流场内湍流动能、降低风机空气动力性噪声.研究结论中流场出口各项指标表明新型风机叶轮空气动力性能满足冷却风机设计要求.

潍坊电厂大管径风量测量装置的选型与应用

介绍了机翼和均速管流量计在目前火电厂应用的优缺点,以及它们之间的比较、安装、使用中应注意的事项。并以潍坊电厂超临界机组为例,介绍了一种新型风量测量装置——插入式多点风量测量装置的应用情况。

双铜管铜铝复合柱翼型散热器的二次优化

为了充分发挥铜材的散热性能,本文对双铜管铜铝复合柱翼型散热器的更多结构进行了研究。通过对不同结构外形尺寸散热器散热量的理论计算,得出该种散热器最优铜管管径及最优尺寸范围。

基于离散元法的砖红壤斜柄折翼式深松铲设计与试验

针对深松整地装备应用于海南省热带农业区香蕉地时,存在作业阻力大、松土面积小及地表平整度差等问题,本文基于海南香蕉地砖红壤土的物理特性,设计一种可有效降低作业阻力的斜柄折翼式深松铲。运用离散元法建立3层土壤颗粒虚拟仿真土槽模型,使用Hertz-Mindlin with JKR接触模型进行了斜柄折翼式深松铲与直柄凿式深松铲的作业性能对比仿真。结果表明,在确保深松效率的前提下,进行了深松铲最佳作业速度仿真试验,得出斜柄折翼式深松铲的最佳作业速度区间为3.24~3.96 km/h;相较于直柄凿式深松铲,斜柄折翼式深松铲工作阻力降低了16.2%,地表平整度提高了25.9%,深松后沟槽宽度减小了36.3%;田间试验结果表明,斜柄折翼式深松铲和直柄凿式深松铲在耕作阻力、地表平整度、深松沟槽宽度实测值与仿真值之间的误差不超过2%,仿真结果可靠性高。仿真分析与田间试验表明,相较于直柄凿式深松铲,斜柄折翼式深松铲在作业过程中对地表轮廓破坏较小,能有效降低对土层的扰动并增大松土面积,作业后地表平整度高、沟槽宽度小,从而能够更好地适应热带农业区香蕉地的作业环境。

基于面元法对风力机翼型气动优化的研究

应用面元法的基本理论对风力机翼型气动求解方程进行推导,得出升力系数和阻力系数的表达式并在不同参数条件下对最大升力系数及最小阻力系数进行求解.研究表明,在最大升力系数作为目标函数且攻角变化时,减小翼型厚度;在最小阻力系数作为目标函数且攻角变化时,减小翼型的最大相对弯度并将翼型最大弯度的相对位置后移,才能使翼型的气动特性较理想.