平行流鋁管連續(xù)擠壓金屬流動數(shù)值模擬

為滿足生產(chǎn)中對異種金屬管材連接的需要,基于塑性流動原理,提出了一種新的異種金屬管連接技術(shù)——復(fù)合塑性流動連接。運用deform-3d軟件對鋁合金ly12和紫銅t2管材的連接建立了連接區(qū)的金屬塑性流動模型并進行了數(shù)值模擬,分析了連接時的金屬流動規(guī)律。結(jié)果表明:在連接過程中,旋壓頭及動態(tài)模具的聯(lián)合作用對連接區(qū)域的金屬塑性流動起關(guān)鍵作用,且其流動規(guī)律受聯(lián)合作用的控制。

基于感應(yīng)電磁場方程發(fā)展了低磁雷諾數(shù)條件下充分發(fā)展液態(tài)金屬管道流的數(shù)值模擬程序。為了校正程序,分別計算了兩種工況:液態(tài)金屬在全絕緣管道和部分絕緣管道中的流動,數(shù)值結(jié)果與hunt和shercliff的解析解吻合的很好,表明該程序具有很高的精度。最后利用發(fā)展的程序?qū)σ簯B(tài)金屬鈉鉀合金在管壁材料為304不銹鋼的全導(dǎo)電管道中的流動進行了數(shù)值模擬,并對流速分布和mhd壓降結(jié)果與實驗結(jié)果進行了比較,結(jié)果表明數(shù)值與實驗結(jié)果吻合較好。

為滿足南水北調(diào)東線工程對大量優(yōu)秀的高比轉(zhuǎn)速軸流泵的需求,采用不同于傳統(tǒng)升力法和圓弧法的流線法設(shè)計了系列軸流泵水力模型,提出了從輪緣到輪轂線性修正的葉輪葉片環(huán)量分布規(guī)律,沖角按輪轂到輪緣增加的方式選擇,取值范圍為0°~3°,比轉(zhuǎn)速越大,沖角取值越小.采用標準k-ε紊流模型和simplec算法計算了軸流泵水力模型三維定常流場,數(shù)值計算結(jié)果表明,數(shù)值模擬的性能曲線與同臺測試的性能曲線基本吻合,葉輪輪緣的參數(shù)是水力模型高效率的關(guān)鍵,該系列模型實現(xiàn)了更高的效率和更寬的高效區(qū)特性,在南水北調(diào)東線一期工程4座泵站中得到應(yīng)用。

通過建立銅管材連續(xù)擠壓數(shù)值模擬模型,提出了銅管材連續(xù)擠壓過程中的問題解決方案,分析了不同工藝參數(shù)對銅管材連續(xù)擠壓過程的影響,為進一步進行銅管材的連續(xù)擠壓實驗提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

應(yīng)用cfd通用軟件fluent模擬了py140型搖臂式噴頭的內(nèi)流道在安裝兩種常用穩(wěn)流器和不安裝穩(wěn)流器情況下的三維黏性流場,分析了三種穩(wěn)流器情況下噴頭流量、內(nèi)流道靜壓力分布以及出口斷面平均湍動能隨進口工作壓力的變化規(guī)律,并進行了試驗驗證。研究結(jié)果表明不同進口工作壓力下噴頭流量的計算值要高于實測值約11%,但兩者的變化趨勢非常一致。噴頭安裝穩(wěn)流器有助于消除內(nèi)流道中的渦流和橫向流,降低噴頭出口湍動能值,但在一定程度會增加內(nèi)流道阻力損失,影響噴頭的過流能力。此外,常用的90°出口擴散角的圓錐形噴嘴容易在噴嘴出口附近產(chǎn)生逆流。數(shù)值模擬和試驗表明,減少噴嘴出口擴散角可改善噴嘴出口流態(tài),提高噴頭流量。

重點分析比較了不同通道內(nèi)部流動的差別。計算結(jié)果表明:葉輪出口與非對稱蝸殼的相互影響是使葉輪通道內(nèi)部二次流動異常復(fù)雜的原因,也是導(dǎo)致風機效率下降的主要原因。

為了防止和消除雙向流道泵裝置進水流道內(nèi)的漩渦和渦帶,確保水泵機組的安全運行,在雙向進水流道底部泵進口下方加設(shè)曲線導(dǎo)流墩。通過cfd軟件對設(shè)導(dǎo)流墩的雙向流道泵裝置內(nèi)部流動進行數(shù)值模擬,獲得泵裝置內(nèi)部的三維流動速度場,并預(yù)測了泵裝置的性能。結(jié)合模型泵裝置試驗的內(nèi)外特性,著重研究了雙向進水流道的出口流速分布及其對泵裝置性能的影響。計算結(jié)果表明加設(shè)導(dǎo)流墩的雙向進水流道出口斷面流速分布較為均勻,流速均勻度達到93%,滿足水泵運行的需要;裝置性能良好,最優(yōu)工況點的裝置效率為68.89%。模型試驗觀測顯示導(dǎo)流墩的設(shè)置有效地防止水泵進口下方渦帶的產(chǎn)生,在各種試驗工況下進水流道內(nèi)均未發(fā)現(xiàn)渦帶,水泵運轉(zhuǎn)平穩(wěn)無振動,可保證機組安全可靠運行。比較進水流道出口流速分布的計算結(jié)果與模型試驗結(jié)果,二者在總體結(jié)構(gòu)上相近,數(shù)值模擬對泵裝置性能預(yù)測結(jié)果在最優(yōu)工況點與試驗結(jié)果基本吻合。

采用擠壓工藝生產(chǎn)的輪輞可以極大地提高綜合力學性能,可以滿足重型車輛用鋁合金輪輞的需求。通過數(shù)值模擬,結(jié)合實驗研究了在溫熱擠壓成形鋁合金輪輞時凸模和凹模直徑比對金屬流動的影響,并且分析了直徑比分別為2、1.67、1.43、1.25、1.11時的金屬流動情況,得到最佳的直徑比區(qū)間(1.25～1.43),為實際生產(chǎn)提供依據(jù)。

型材擠壓過程金屬變形流動的有限元仿真

多元平行流冷凝器傳熱與流動性能模擬研究——采用分布參數(shù)法對平行流冷凝器建立了數(shù)學模型，對目前廣泛使用的制冷劑r134a和替代制冷劑r404a以及r410a在平行流冷凝器中的傳熱和流動性能進行了模擬計算和分析比較

本文應(yīng)用三維有限體積法和simpe—c算法,對古田溪水電廠尾水管和下游尾水洞進行了數(shù)值模擬。應(yīng)用固液兩相流理論,推導(dǎo)了具有不規(guī)則邊界時的控制方程。在規(guī)劃的矩形網(wǎng)格中,采用通度系數(shù)法處理計算區(qū)域的不規(guī)則邊界問題。計算結(jié)果給出了尾水管出口處的流動規(guī)律,為古田溪電廠的現(xiàn)場實驗提供了依據(jù)。

利用計算流體力學軟件fluent,采用數(shù)值模擬方法究了幅值不同的兩種波紋管傳熱狀況,發(fā)現(xiàn)幅值為4mm的波紋管的傳熱狀況優(yōu)于幅值3mm波紋管的傳熱狀況,這是由前者管內(nèi)湍流強度高于后者所致。同時,回歸了兩波紋管的換熱準則方程,為波紋管的校核計算及工程應(yīng)用提供依據(jù)。

本文應(yīng)用三維有限體積法和ｓｉｍｐｌｅ－ｃ算法，對古田溪水電廠尾水管和下游尾水洞進行了數(shù)值模擬。應(yīng)用固液兩相流理論，推導(dǎo)了具有不規(guī)則邊界時的控制方程。在規(guī)劃的矩形網(wǎng)格中，采用通度系數(shù)法處理計算區(qū)域的不規(guī)則邊界問題。計算結(jié)果給出了尾水管出口處的流動規(guī)律，為古田溪電廠的現(xiàn)場實驗提供了依據(jù)。

通過自定義函數(shù)和數(shù)值模擬方法研究泡沫流體在連續(xù)管中流動的壓降,并且對比了計算結(jié)果與模擬結(jié)果。對于泡沫在直管段內(nèi)流動,由于考慮了加速壓降和真實速度剖面的影響,模擬壓降比計算壓降大。對于泡沫在螺旋管段內(nèi)流動:由于泡沫具有壓縮性,其物性隨壓力變化,所以當出口壓力不同時,同一位置處速度剖面和密度剖面不同;由于離心力的作用,速度剖面不對稱;出口壓力、注氣流量和曲率對壓降影響比較明顯。對連續(xù)管泡沫鉆井進行水力參數(shù)設(shè)計時,盡可能地提高注入壓力,可減少泡沫在螺旋管段流動的壓降。

連鑄連軋工藝生產(chǎn)的鋁盤條作為連續(xù)擠壓的原料對連續(xù)擠壓工藝中產(chǎn)生的諸多產(chǎn)品質(zhì)量缺陷有直接影響。為此，要應(yīng)用過濾工藝，改進潤滑工藝等措施，提高鋁盤條的質(zhì)量．

應(yīng)用標準κ-ε雙方程模型與低雷諾數(shù)jones-laundeκ-ε模型分別對3種具有不同母線配置的鋁電解槽中的鋁液流場進行了數(shù)值模擬,并與工業(yè)測試結(jié)果進行了比較,標準κ-ε方程模型略優(yōu)。對雷諾數(shù)、湍流雷諾數(shù)以及哈特曼準數(shù)的定量計算結(jié)果表明,哈特曼準數(shù)較好地表征了電磁力對鋁液湍流運動的抑制作用。

離心式葉輪機械的葉輪通道內(nèi)的流體流動受到旋轉(zhuǎn)效應(yīng)與曲率影響而產(chǎn)生強烈的二次流現(xiàn)象。二次流是葉輪通道內(nèi)流動損失的一個原因,對離心葉輪機械的性能產(chǎn)生不利的影響。應(yīng)用開源cfd軟件openfoam對旋轉(zhuǎn)情況下的90°彎曲通道內(nèi)的不可壓縮流體流場進行三維黏性數(shù)值模擬。研究了彎曲通道在不同轉(zhuǎn)速下哥氏力與離心力共同作用對主流速度、二次流及壓力特性的影響規(guī)律。結(jié)果表明:與靜止通道相比,旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的哥氏力在彎曲管段形成不對稱的二次流,使通道內(nèi)渦結(jié)構(gòu)變得復(fù)雜;甚至在較高轉(zhuǎn)速下二次流方向發(fā)生反向。

針對xyz-125g型稀油站所廣泛使用的j41h截止閥工作狀態(tài)下流場特點,采用計算流體動力學(cfd)的方法對截止閥的流動情況進行動態(tài)數(shù)值計算。詳細模擬出截止閥閥盤開啟和閉合過程中閥體內(nèi)部的速度、壓力分布和壓頭損失。cfd模擬閥體壓頭損失值和利用理論計算的閥體壓頭損失值吻合較好,閥門的開啟或閉合,水泵的突然停車等原因,使流速發(fā)生突然變化,同時產(chǎn)生壓強的大幅度波動現(xiàn)象。通過cfd技術(shù)在模擬截止閥啟閉過程中動態(tài)流動狀況的應(yīng)用,能夠確定流體通過閥道時所產(chǎn)生的漩渦、水錘和死水區(qū)等水流狀況,為液壓沖擊的預(yù)測與防范及閥道結(jié)構(gòu)優(yōu)化提供理論依據(jù)。

根據(jù)包鋼薄板廠熱鍍鋅鍋的結(jié)構(gòu)和操作工藝參數(shù),采用fluent軟件,建立了熱鍍鋅鍋的三維模型,在不考慮鋅鍋鍋壁與鍋底的厚度和爐鼻以及氣刀對鋅液流動影響的情況下,對熱鍍鋅鍋內(nèi)鋅液的流動進行了計算。模擬結(jié)果表明:鋼帶拉速是鋅液運動的主動力,宏觀上鋅液的速度正比于鋼帶拉速;鋼帶寬度影響著鋅鍋內(nèi)漩渦的大小和位置,進而影響著鋅液的整體流動狀態(tài);感應(yīng)加熱器的功率變化只對其附近區(qū)域鋅液的流動有影響。

結(jié)合生產(chǎn)實際,針對大口徑蝶閥,運用商用流體計算軟件fluent,對其不同開度情況下的流場形式進行了三維數(shù)值模擬分析。特別是根據(jù)分析結(jié)果對大口徑蝶閥結(jié)構(gòu)進行了相應(yīng)的改進。分析表明,改進后的蝶閥性能明顯提高,流阻系數(shù)明顯降低,對閥門優(yōu)化設(shè)計有著積極的借鑒作用。

結(jié)合生產(chǎn)實際,針對大口徑蝶閥,運用商用流體計算軟件fluent,對其不同開度情況下的流場形式進行了三維數(shù)值模擬分析。特別是根據(jù)分析結(jié)果對大口徑蝶閥結(jié)構(gòu)上進行了相應(yīng)的改進。進一步分析表明,改進后的蝶閥性能明顯提高,流阻系數(shù)明顯降低。對今后的閥門優(yōu)化設(shè)計有積極的借鑒作用。

利用phoenics數(shù)值模擬軟件,分析不同質(zhì)量濃度、不同流量、不同工作介質(zhì)的螺旋分離器螺旋流流場分布、壓力場分布。結(jié)果表明:在螺旋分離器螺旋流中,其切向速度占速度優(yōu)勢;隨著流量、聚合物濃度的增加,壓力下降速度也增大;在螺旋分離器內(nèi)部壓力變化并不均勻。該結(jié)果可為分離器內(nèi)部的螺旋流動的進一步研究與應(yīng)用提供參考。