摘要：为了探究偏心螺旋转子扰动下面团混合器的混沌混合机制,明确偏心转子系统的关键几何参数对混沌混合机制的影响,从三维Lagrangian的新视角,利用有限时间Lyapunov指数(finite-time lyapunov exponent, FTLE)和拉格朗日拟序结构(lagrangian coherent structure, LCS),结合经典Poincaré截面,对面团混合器的流体输运和混合机理进行了深入研究。利用LCS的准边界特性,分析了混合器的混沌和非混沌区域分布规律;研究了转子偏心率对混沌尺度和非混沌区粒子运动特性的影响规律。利用剪切速率、对数拉伸、瞬时混合效率和平均时间混合效率等,分析了转子导程和偏心率对混合器混合效率的影响。结果表明,双曲LCS将混合器流域划分为两个不同动力学特性的区域:内回转区和外螺旋区。随着转子偏心率逐渐增大,外螺旋区流体的混沌混合强度增大,内回转区混合强度逐渐较低,当偏心率较小时,流体混合以内回转区运动为主;由于转子扰动减小,减小了混合器的轴向物质输运。从拉伸流动混合效率角度可知,当导程l=120 mm、偏心率ε=0.67时,混合器的具有相对较高的拉伸混合效率;当导程l=60 mm、偏心率ε=0.33时,混合器的拉伸混合效率相对最低,但其剪切混合效率相对最高。该文为食品及其它混合设备的设计和优化提供了新的研究思路和理论依据。

摘要：热弯曲是工程实际中常见的转子故障.采用有限元法,利用热-结构-动力学耦合理论,探讨了稳态温度场对某汽轮机转子系统的振动特性的影响.对比研究了不平衡响应、热弯曲响应以及不平衡和热弯曲耦合响应,讨论了稳态温度场、转子系统的工作转速等因素对转子-轴承系统热振动特性的影响,找出了影响其热振动特性的敏感参数.结果表明,由于热弯曲的产生,转子系统的刚度重新分布,导致了其热振动的一阶临界转速显著降低,同时改变了振动的平衡位置,使转子系统围绕新的平衡位置做周期性运动.计算结果为转子-轴承系统的设计和热弯曲故障诊断提供了理论依据.

摘要：汽轮机在频繁启停时,蒸汽参数剧烈变化,引起汽轮机部件内部温度分布剧烈变化,从而产生较大的转子热变形和热振动.在考虑了材料随温度变化的基础上,采用有限元法,利用热-结构-动力学耦合理论,研究了径向温差、不平衡、热弯曲以及不平衡和热弯曲联合作用对转子-轴承系统热振动特性的影响,找出了影响热振动特性的敏感参数.计算结果表明,热弯曲的产生改变了转子系统的振动特性,在转子系统的设计中应当充分考虑热弯曲的影响.

摘要：在传统的三螺杆挤出机的基础上,设计了一种新型偏心三螺杆挤出机。该三螺杆挤出机中具有螺杆几何结构偏心、螺槽构型呈梯度变化特殊以及较高的面积利用系数等特征。利用有限元法对聚丙烯(PP)熔体在新型偏心三螺杆挤出机中流动和混合规律进行三维数值模拟,给出偏心三螺杆挤出机中压力和速度分布规律,计算了3种偏心螺杆挤出流场的停留时间分布、分布指数、分离尺度、最大剪切应力等混合表征参数。结果表明,螺杆偏心距不仅决定了螺杆端面形状,也改变了螺槽梯度的变化程度。随着螺槽梯度的逐渐减小,挤出机内粒子团聚效应逐渐降低、物料剪切作用逐渐增强。在3种新型偏心三螺杆挤出机中,偏心距e=3 mm的新型偏心螺杆挤出机的混合性能相对较好。

摘要：某型航空发动机在停车后的冷却过程中,其高压转子会产生较大的热弯曲。当再次启动时,高压转子产生较大的热振动,进而威胁到发动机的安全运行。采用流-热-固-动力学开放式半耦合系统,对停车后不同时刻的瞬态温度场对某航空发动机高压转子系统的瞬态热启动特性的影响进行了探讨并和试验值进行了比较。结果表明,高压转子的停车时间位于65min～90min时,其转子的最大振速超过了最大临界安全振速80mm/s,因此热启动时应当尽量避开这一时间段,或者在这一时间段冷运转后再启动减小热弯曲对瞬态振动的影响。计算结果为航空发动机高压转子系统的优化设计和热弯曲故障诊断提供了理论依据。

摘要：基于非对称流场的混沌混合理论,设计了一种新型的偏心双螺杆挤出机。通过对比传统普通螺杆元件与新型偏心螺杆元件,偏心距不仅决定了螺杆的端面形状,也改变了螺槽形状,使同一导程内的2个独立的C型室螺槽形成一个ω型室螺槽。利用Polyflow软件分别对传统双螺杆挤出机与3种不同偏心距螺杆元件的新型双螺杆挤出机进行模拟仿真,分析了压力场、速度场与混合指数分布规律,计算了4种双螺杆挤出机流场的停留时间分布、分离尺度、最大剪切应力等混合表征系数。结果表明,与传统双螺杆挤出机相比,偏心双螺杆挤出机压力分布不均匀,正负压压力值增大,因此,压力差增大,使熔体回流速度增大,混合效果更佳;拉伸流区域增大,混合能力增强;熔体在流体域内的总体停留时间缩短,混合效果更佳;分离尺度数值下降较快,混合效率较高;偏心螺杆元件对流体的剪切应力增大,分散混合能力增强。

摘要：聚苯乙烯反应过程中物料的换热速度及温度分布影响产品质量和生产效率,因此,反应器的设计与结构改进必须考虑物料搅拌过程中的换热速度和温度分布。利用计算流体力学软件对改进前的聚苯乙烯反应器和预实施的两个改造方案进行了流场和温度场分析。结果表明,槽内流体的流动较复杂,流体的温度分布受流场的影响较大。在3层搅拌桨的作用下,槽内流体能够充分混合,该搅拌器结构较合理,只需对换热系统进行改进。比较3种模型的温度场发现,第3种方案的装置内物料的换热速度较快,温度分布均匀,能较好地满足工艺要求。

摘要：设计了非对称差速三螺杆挤出机端面造型,并且,对比其与常规三螺杆、非对称双螺杆挤出机内流体混合行为。对流场中速度矢量场和压力场进行分析,同时,比较分布混合性能中停留时间、分离尺度和混合效率,分散混合性能中最大剪切应力、对数拉伸率和混合指数。结果表明,与常规三螺杆相比,非对称差速三螺杆能有效地避免常规三螺杆中心区回流较大的问题,正向输送能力更强,并且,啮合区两侧压差更大,有利于物料压延。流域内粒子停留时间分布区间集中,分离尺度显著降低,有利于物料分布混合。同时,能提供较强的拉伸作用,使流域内粒子受到更好的拉伸和折叠,从而使其具有较好的混沌混合能力,有利于物料分散混合。

摘要：导程是挤出机螺杆的重要几何参数之一,改变导程后,螺槽内部颗粒受力状态发生变化,影响颗粒的输送特性。为明确螺杆导程对三螺杆挤出机固体输送特性的影响,基于离散元法对不同导程的三螺杆挤出机固体输送行为进行仿真;对比分析了导程对三螺杆挤出机内部颗粒填充状态、速度分布、受力分布以及质量流率的影响。结果表明,在螺杆导程为39、45、51 mm的3种挤出机的内部,颗粒输送速度逐渐增加,颗粒在螺槽内平均停留时间分别为4.58、3.50、3.06 s。与导程为39 mm相比,导程为45、51 mm的挤出机质量流率分别提高了约9.3%和13.3%,由于物料在螺槽内停留时间缩短,挤出机颗粒填充率分别下降了约1%和2.7%。因此,设计螺杆时,应结合颗粒输送和颗粒填充特性。

摘要：研究了转子系统三维实体有限元网格的生成,提出子块串联2D编号、复杂曲面节点坐标插值等实用方法。上述方法弥补了通用网格自动生成方法的某些不足,比较简单、有效,可以在复杂形体有限元剖分时保持良好的单元形状。采用局域搜索法绘制等应力线图,并利用CAD接口程序实现了对计算结果的后处理,在自行研发的专用有限元程序设计中有普遍应用价值。为实际工程中关于复杂三维结构的前后处理问题提供了处理方法。